【導(dǎo)讀】我國(guó)坡耕地占耕地總面積的1/3，且水土流失嚴(yán)重。針對(duì)水土流失日益嚴(yán)重的問(wèn)題。提出采用壟向區(qū)田水土保護(hù)措施進(jìn)行治理。所謂壟向區(qū)田就是在坡耕地的壟溝內(nèi)或在平。耕地作物間修筑小土擋，將長(zhǎng)長(zhǎng)的壟溝或長(zhǎng)長(zhǎng)的行間截成許多小區(qū)段，以土擋攔截降水，走，保證了土壤的結(jié)構(gòu)和肥力的有效性，起到保水、保土、保肥的作用。接近水土保持原則的措施，其理念就是“將每一滴雨水保留在它降落的地方”。旱、洼不澇，作物生長(zhǎng)繁茂一致，必然會(huì)增產(chǎn)顯著。產(chǎn)中的農(nóng)藝要求和運(yùn)用技術(shù)，并經(jīng)過(guò)了生產(chǎn)實(shí)踐的驗(yàn)證。在對(duì)其結(jié)構(gòu)和工作原理的分析的基礎(chǔ)上，對(duì)筑擋機(jī)各部件進(jìn)行了受力分析，并且

　　

【正文】 0?? AM ? ? 0s i nc o sa 4by43bx ????? LFLFLLFJ NA ?? （ 3） 其中， ? ? ?? c o sc o s12 LLL ?? 。 ?sinbx FF ? ， ?cosby FF ? （ 4） 將式 (3) 、式 (4) 代入上式力矩方程中，整理得凸輪與轉(zhuǎn)臂的法向推力為 ? ? ?? ?? c osc os 2c oss i nFLa 12 43LL FLJF AN ? ??? 式中 JA—轉(zhuǎn)臂繞擺動(dòng)中心 A 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg/m2）， 由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸可求得； a—凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的角加速度（ rad/s2）； L1—擺臂 I 的幾何尺寸（ mm）； L2—擺臂 II 的幾何尺寸（ mm）； L3—擺臂 III 的幾何尺寸（ mm）； L4—擺臂 IV 的幾何尺寸（ mm）； F—四葉翻轉(zhuǎn)鏟對(duì)轉(zhuǎn)臂的阻力 ( N)； ? —凸輪機(jī)構(gòu)壓力角 ( 176。)； FN—凸輪輪廓與轉(zhuǎn)臂的法向推力 ( N)。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 18 四葉翻轉(zhuǎn)鏟受力分析 筑 擋 機(jī)工作時(shí)主要有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程 ［ 6］ ：一是四葉板的角速度等于 0 時(shí)的直線運(yùn)動(dòng)；二是四葉板做加速翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作過(guò)程中，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)交替出現(xiàn)，具體運(yùn)動(dòng)受力過(guò)程如圖53 所示。 圖 53 運(yùn)動(dòng)分析圖 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) I 在第 1 種運(yùn)動(dòng)情況下，由于四葉板不翻轉(zhuǎn)，其角速度和角加速度為 0。該四葉板所受到的合外力按照力系平衡原理表 達(dá)為 ? ?0xF 0s i n39。c o sc o sa ???? ??? FFfF (5) ? ?0?F 0c o s39。s i ns i n ????? ??? FFFGF Ga (6) ? ?00M 039。c o sr ??? rFrfF ? (7) 式中 Fa—機(jī)架對(duì)鏟板的拉力 (N) ； F’—滾輪對(duì)鏟板的支反力（ N） G—鏟板的重力 (N) ； 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 19 FG—機(jī)架對(duì)鏟板的作用力 (N) ； F—土壤對(duì)鏟板的作用力 (N) ； f—土壤對(duì)鏟板的摩擦力； r—四葉板的半徑 (mm)。 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) II 在第 2 種運(yùn)動(dòng)情況下，四葉板要做翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)地輪的工作周期、四葉板的分布和對(duì)該機(jī)組進(jìn)行受力試驗(yàn)過(guò)程中所測(cè)量的板的支反力 Fc 以及測(cè)得的作用時(shí)間 t，分別確定了該四葉板的運(yùn)動(dòng)和受力情況，其運(yùn)動(dòng)情況為 ??tdt ???d 2t21??? （ 8） 已知 t=0 時(shí) 0?? ； t=t’= 時(shí)， 2??? 。 由此可求得系數(shù) a=78． 5rad/s。 已知四葉板的翻轉(zhuǎn)時(shí)間 t=(四葉板在進(jìn)行第 2 種運(yùn)動(dòng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻 )，四葉板葉片分布為圓周正交分布，翻轉(zhuǎn)的初始角速度 ? =0，其運(yùn)動(dòng)近似看作勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖( a)所示。圖線的斜率 k 即為角加速度由于四葉板在時(shí)間 t= 時(shí)刻的角速度未知，因此該曲線的表達(dá)式如圖 5(b) 所示。 圖 54 四葉板運(yùn)動(dòng)圖像 根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程有 ? ? ?JM0 （ 9） 式中 J—四葉板的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，取 J=m。 四葉板工作時(shí)，土 擋 對(duì)四葉板的作用力 F 和土對(duì)板的摩擦力 f 在不斷變化，并且力F 的作用點(diǎn)也在變化，因此采用公式 (9) 進(jìn)行理論計(jì)算，得 ? ???? NJM ? m 從理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量結(jié)果看，兩者差別不太大，因 此該分析過(guò)程符合動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 20 6 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的仿真 本次針對(duì)機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)所采用的三維軟件 PRO/E。機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)工作時(shí)由撥盤的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)撥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，再由撥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿 。連桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂，從而在工作狀態(tài)下，使四葉鏟板轉(zhuǎn)動(dòng) 90 度。 通過(guò)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的仿真設(shè)計(jì)，基本可以得出該機(jī)器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中能夠滿足工作需要。針對(duì)機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行各個(gè)部件之間的配合和仿真運(yùn)動(dòng)，可知在機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)工作時(shí)能夠完成壟向區(qū)田技術(shù)的需要，能夠很好的起 到保持水土的作用。 圖 61 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的仿真 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 21 7 結(jié)論 壟向區(qū)田可給農(nóng)民帶來(lái)很多效益：壟向區(qū)田技術(shù)可以防止水土流失，增強(qiáng)土壤的含水量與肥力 —即基礎(chǔ)效益；壟向區(qū)田可有效的改造中低產(chǎn)田，提高土地的生產(chǎn)能力，使農(nóng)民增產(chǎn)增收 —即經(jīng)濟(jì)效益；運(yùn)用壟向區(qū)田技術(shù)，不但保護(hù)了耕地，還增 加了農(nóng)民的收入，增加了農(nóng)民的積極性。同時(shí)還治理了水土流失，減輕了國(guó)家用于治理水土流失資金不足的壓力，為山區(qū)半山區(qū)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造了有力的條件 —即生態(tài)效益。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)，是對(duì) 1QD 型壟向區(qū)田筑擋機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)，改變它的電磁控制方式為機(jī)械控制方式。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)使用非常方便 ,易于掌握，而且可以達(dá)到精確的最佳擋距。 本課題所研究的筑擋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度要求不高、成本低、易于生產(chǎn)，便于普及推廣，實(shí)用于我國(guó)國(guó)情。以保證其有較大的承雨能力；相鄰壟溝的土擋要交錯(cuò)排列；筑擋后的壟溝 要有坐土和浮土；土擋要緊實(shí)；機(jī)具不傷壟臺(tái)上的幼苗，不刮壟肩；行距為 60～200cm；作業(yè)速度大約為 7km/h。 由以上可知，在考慮適用性等因素的情況下，機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作要求，易于使用和維護(hù)，能給人們帶來(lái)很大的效益。 機(jī)械傳動(dòng)式壟向區(qū)田筑擋機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 22 參考文獻(xiàn) [1] 沈昌蒲．坡耕地壟作區(qū)田最佳擋距數(shù)學(xué)模型及其檢驗(yàn) [J]．水土保持通報(bào) ,1997,17(3)：1—4． [2] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院．農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) (上冊(cè) )[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1988． [3] 吳守一．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) (下冊(cè) )[M]．北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化出版社 ,1987． [4] 甘肅省天水水土保持科學(xué)實(shí)驗(yàn)站．水土保持耕作法的研究和評(píng)價(jià) [A]．黃河水利委員會(huì)耕作保持水土論文集 [C]．蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)出版社 , 1980： 133—139． [5] Geread． C． J． ,Sexton P． D． Conover D． M． Effect of furrow diking[J].sub soiling and slope position on crop Yields Agronomy J． 1984,76： 945—950 [6] Harris B． L,Krishna J． H Furrow diking to serve moisture [J]． of soil and water servation,1． 1989,(4)： 271—273． [7] 田邊一． 坡地農(nóng)業(yè)機(jī)械化問(wèn)題 [J]． 山地農(nóng)機(jī)化 ,1987, (增刊 )： 30—32． [8] Lyle .,Dixon . 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