【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 正常投薯的前提下，鏟面不宜過高，過高容易擁土，且增加前進(jìn)阻力。取 H 為 160～ 250mm。 階臺(tái)高度 H1：階臺(tái)高度影響深施化肥后的自然回土?xí)r間與種肥間層厚度。為保證種間層為 40～ 50mm，取 H1為 70～ 80mm。 脊線曲率半徑 R：為使入土性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，脊線曲率半徑 R取 300～ 350mm。 開溝阻力分析 開溝阻力除了與開溝器的幾何參數(shù)有關(guān)外，主要與土壤的物理機(jī)械性質(zhì)、土壤水分有關(guān)。其 中，土壤質(zhì)地、土壤堅(jiān)實(shí)度、土壤水分影響較大。從開溝器的形狀看，它前面有一定的磨刃，把它叫做開溝器的楔刃，而其它部分稱作開溝器的側(cè)刃。在工作過程中，開溝器的受力如圖 41 所示。 Kostritsyn把剪切失效和土壤與金屬間的摩擦這些因子作為建立力學(xué)的基礎(chǔ)，建立了開溝器的力學(xué)模型。他認(rèn)為，作用在開溝器上的力可以分解成若干分力，而這些分力一定平衡，從而得出： 圖 31開溝器的作用力 321 PPPP ??? （ 31） 式中 P—— 作用在 開溝器 的總阻力（ N）； P1—— 作用于楔刃的法向力引起的阻力分量（ N）； P2—— 作用于楔刃的切向力引起的阻力分量（ N）； P3—— 作用于 開溝器 側(cè)刃的切向力產(chǎn)生的阻力分量（ N） ； P 2sin21 ?NP ? 2cos22 ???? NP ??? 13 2NP 圖 32作用于開溝器上的各力 分力 在圖 31 中， N表示法向力， T表示切向力。其中，切向力可以用法向力表示，而摩擦力是切向力的來源。圖 32所示為阻力被分解成水平分力，結(jié)果方程（ 3－ 1）可以寫成： ???? ?????122c o s22s in2 NNNP （ 32） 式中 ? —— 開溝器的楔角 ， Kostritsyn 的研究表明，最小的切削力出現(xiàn)在楔角 為45176。 ～ 55176。 時(shí)，所以， ??45? 。 ?? —— 滑動(dòng)摩擦系數(shù)；將其作為視在系數(shù)，應(yīng)更為精確，土壤類型為黃綿土?xí)r，?? =~， 這里取 ?? =。 N—— 楔刃上的法向力（ N ）； N1—— 側(cè)刃上的法向力（ N ）。 根據(jù)推斷，這些法向力來自于土壤的變形阻力， Kostritsyn 確定了這種阻力的大?。? 11FKN? (33) （ 33）式中 K1—— 變形比阻； F1—— 開溝器楔刃的面積， 經(jīng)測(cè)量： F1= cm2。 221 FKN ? （ 34） 式中 K2—— 土壤的比壓（ kg?cm2）； F2—— 開溝器側(cè)刃面積，經(jīng)測(cè)量，當(dāng)最大開溝深度為 20cm 時(shí)，地表層以下側(cè)壁的面積為 K1與 K2的差別，在 于工作部件運(yùn)動(dòng)停止時(shí) K1變?yōu)榱?；而即使在開溝器停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，K2繼續(xù)壓 開溝器 的側(cè)刃，它反映了土壤的復(fù)原彈性特性。根據(jù)方程 （ 33） 和 （ 34） ，方程 （ 32） 可改寫成： ???? ?????221111 22c o s22s i n2 FKFKFKP （ 35） 其中，切刀的 ? 、 F F2和 ?? 的值是確定的，僅 K1和 K2是未知數(shù)。引入了由于 開溝器 使土壤變形而產(chǎn)生的比阻和比壓的概念后， Kostritsyn 計(jì)算了由一給定的 開溝器 產(chǎn)生的土壤變形量： ? ??? ?? 2c o s2m a x SL （ 36） 式中 S—— 開溝器的厚度 ， 取 cmS 6? ； ? —— 土壤與金屬的摩擦角；土壤對(duì)鋼的摩擦角在 26176。 ～ 42176。 之間，取?? ? ； ? —— 開溝器的楔角 ，取 ??45? ； Lmax—— 最大變形量。 土壤沿楔刃的變形量從尖端為零變化到 Lmax，因此土壤的平均變形量 Lo可根據(jù)下式計(jì)算： ? ??? ???? 2c o s420 m a x SLL O （ 37） 代入數(shù)值計(jì)算得 cmLO ? 。 結(jié)合圖 33，由已知條件可以大致確定 K1和 K2，取 K1＝ 2， K2＝ 。將所有已知量代入公式（ 32）中，求 得： kgPPPP 9 3 ??????? 取 smg ? ，則開溝器受到的總阻力： NPgF 5 ???? 圖 33 比阻 K1 和比壓 K2 以及相應(yīng)的平均土壤變形之間的關(guān)系 開溝器鏟柄強(qiáng)度校核 開溝器工作時(shí)主要受到水平方向的土壤力。其上端通過安裝座、 U型卡與主梁架相互連接，可以等效為固定聯(lián)接，經(jīng)理論估算得該開溝器的開溝阻力 R 為 2862N，彎矩為 M。=RL=1862 = m。 開溝器鏟柄選用 45 號(hào)鋼，由于其抗壓強(qiáng) 度大于抗拉強(qiáng)度，故只需計(jì)算抗拉強(qiáng)度，通過彎矩分析， A截面為危險(xiǎn)截面。 開溝器鏟柄截面為矩形， (hb) 為 =65mm25mm ,截面的抗彎截面模量為 M P 8 6 0WMm101 . 0 66 0 . 0 6 50 . 0 2 56bhWz5ZAm a x3522??????????? 由于 45 號(hào)鋼調(diào)制處理厚的屈服強(qiáng)度為 350MPa。而計(jì)算得 A 截面的抗拉壓力為350 MPa，可知設(shè)計(jì)是安全可靠的。 圖 29 開溝器鏟柄的校核 第四章 覆土器 覆土器類型的選擇 覆土器用于中耕作物的行 間 覆土和 覆土 灌溉，是作物后期管理一 項(xiàng)重 要的 農(nóng)業(yè) 技 術(shù) 措施。 當(dāng) 作物 長(zhǎng) 到一定高度 時(shí) ，在行 間將 已 經(jīng) 疏松 的土壤培至作物的根 莖 部，行 間則 形成 溝壟 。覆土器體所完成的 工藝過 程 應(yīng) 不同于犁體，所以其 設(shè)計(jì) 方法在某些方面也不相同，但與犁相同 點(diǎn) 是其 結(jié) 構(gòu)基 礎(chǔ) 都 為 成 對(duì)配 置的三面楔。 為減 少土壤水分蒸 發(fā)，應(yīng)減 少翻 轉(zhuǎn) 及底層 土壤翻 轉(zhuǎn) 到地面。常見的覆土器有壁式、圓盤式和旋 轉(zhuǎn) 式三種，如圖 214 所示。 覆土板式覆土器是利用土壤沿覆土板側(cè)向滑移覆土的。工作時(shí)兩塊覆土板自兩側(cè)向種行覆土。覆土鏟主要用來松動(dòng)下層土壤，它的特點(diǎn)是松土?xí)r不會(huì)把下層土壤移到上層，這樣便可防止水分蒸發(fā)，并促進(jìn)植物根系的發(fā)育。故本設(shè)計(jì)采用覆土板式覆土器。 a) 壁式 b)圓盤式 c)螺旋式 圖 214 覆土器常見類型 覆土器的組成 覆土器由鏟尖、分土板、覆土板。鏟柄等部分組成，如圖 215 所示。鏟尖切開土壤，使之破碎并沿鏟面上升，土鑲升至分土板后繼續(xù)被破碎，并被推向兩側(cè)，由覆土板將土壤培至兩側(cè)的種行。覆土板一般可進(jìn)行調(diào)節(jié)覆土板下傾角及兩覆之板的前開度，以適應(yīng)植株高矮、行距大小以及原有壟形的變化。 覆土器的鏟尖如圖 216 所示、在壟間松土?xí)r，由于工 作表面力凸曲面（外感近似三角形），工作時(shí)土壤沿凸面上升而被破碎，然后從犁鏟后部落入壟溝，且土層上下基本不亂。 圖 215 覆土器 圖 216 覆土器 鏟柄的類型和設(shè)計(jì) 鏟柄用于安裝覆土器并將其固定在中耕機(jī)架上。鏟柄是可拆卸的零件，當(dāng)覆土器磨損時(shí)能迅速方便地拆換。本設(shè)計(jì)采用剛性鏟柄，用 45鋼制造，下部彎成一定曲度，其前端呈尖緣，具有切草作用。 圖 217 覆土鏟鏟臂 覆土器工作面的設(shè)計(jì) 鏟鏟柄的外形特點(diǎn)可用四個(gè)尺寸表 示，即 :伸出長(zhǎng)度 L、彎曲半徑 R、鏟柄高 H 和鏟柄橫截面 δb ，如圖 217所示。 柄高 H： 670nn 鏟柄橫截面 δb ： 67mm25mm 彎曲半徑 R： ?? ? ?c ossin lHR R 115mm 式中 l—— 鏟柄直線段長(zhǎng)度； α —— 入土角。 伸出長(zhǎng)度 L： ???? ?? c os)s in1( lRL 148m 圖 218 壟行斷面 確定工作部件 設(shè)計(jì) 依 據(jù)時(shí) ， 設(shè) ：⑴ 將土 壤按已定 溝底寬 度切 開 ，并 向兩側(cè)， 在此 過 程中土壤 產(chǎn) 生破碎。⑵使土壤沿 兩側(cè) 向后 傾 斜 運(yùn)動(dòng) 上升 ，達(dá)到預(yù) 定 溝邊時(shí) ，推向 壟 中心，使土壤按自然止休角形成要求的 壟 行。覆土工 作面的 參數(shù) 由覆土 時(shí) 所形成的 壟 行 斷 面尺寸確定 ,如圖 218 所示。 主要 參數(shù)為 行距 L 通常 為（ 60～ 70cm） 。 溝底寬 一般 為 10～ 11 mm， 壟頂寬 一般 為 1a（一般為 8～ 12cm），壟頂寬 0a （一般為 8～ 12 cm），溝底至壟頂總高 h，覆土深度 1h ，壟高 0h ，壟壁土壤自然休止角 ? （一般為 40176。 ～ 50176。 ）。 設(shè) V0為覆土起壟臺(tái)所需的土壤斷面： 0000 )( hctghaV ??? 工作部件由溝內(nèi)挖出的土壤體積 V1應(yīng)等于： ? ?1 1 0 0( ) ( )V a h h ctg h h?? ? ? ? V1應(yīng) V0與相等，但是土壤經(jīng)工作部件