【導讀】耕地機的歷史悠久，早期的犁鏵工具[1]就是耕地機的雛形，只不過沒有動力驅(qū)動。大提高了勞動生產(chǎn)率。現(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷進步和日益增多的工作要求，耕地設(shè)備的研。究走進了一個新的時代，較為成型的耕地設(shè)備不斷涌現(xiàn)。但國內(nèi)的耕地機的研究和使用。到了60年代，旋轉(zhuǎn)式耕地機[2]已發(fā)展成為一種先進的連續(xù)挖土機械。宜開挖梯形截面的農(nóng)用溝渠。由于它牽引阻力小，能均勻散耕地內(nèi)土壤，工作效率高，因而獲得迅速的發(fā)展和廣泛的使用。耕地機在歐洲、美洲各發(fā)達國家和亞洲的日本。等國廣泛的應(yīng)用在土方施工領(lǐng)域，僅美國年需求量就達數(shù)千臺。耕地機發(fā)達的國家主要。有德國、意大利、美國、俄羅斯和日本等國。前蘇聯(lián)、意大利、法國和西德等國都有不。同型號的系列產(chǎn)品，有的遠銷國外。從70年代末期開始，以鏈式耕地機的研究逐漸興。設(shè)備簡單，組裝方便，多為懸掛于農(nóng)用拖拉機后端的可拆卸設(shè)備而被廣泛應(yīng)用。

　　

【正文】 表 33 tuI 和 tf 值 項目 沼澤泥炭土 重粘土 壤土 重壤土 tuI 1～ 5 18～ 24 5～ 10 9～ 18 tf ～ ～ ～ ～ 選擇拖拉機的功率 tN ： lt NN )~(? （ kW） （ 323） 式中： lN —— 工作部件鏈條傳動所消耗的功率（ kW）； 機器前進所需的功率 jN ： hkj VFN ? ??? （ kW） （ 324） 式中； F? —— 總的牽引阻力（ N）； yk VV? （鏈刀工作部件水平移動的工作速度）（ m/h）； h? —— 行走機構(gòu)傳動效率， ~?h? 。 對于機組前進行走阻力 aF ，可以做受力分析圖 35. 小型自動耕地機設(shè)計 30 圖 35 機組前進受力圖 式中： 1? —— 耕地鏈傳動效率 2? —— 機組行走傳動效率 輔助機械的傳動所消耗的功率 fN ： ))(~( jlf NNN ?? （ kW） （ 325） 式中： lN —— 工作部件鏈條傳動所消耗的功率（ kW）； jN —— 機器前進所需的功率（ kW）。 鏈刀式耕地機的整體參數(shù)計算與確定 根據(jù)課題中的耕地要求 ,這種新式鏈式耕地機的優(yōu)點是開挖深窄的溝 ,最大耕地深度為 1500mm 至 2021mm，溝寬限制在 100mm 至 80mm。根據(jù)耕地要求，將設(shè)計參數(shù)定為 : BT =80mm。溝深 Ht=1500mm。在土壤類型為重土壤時，理論生產(chǎn)率 20m3/h，鏈刀運動速度Vc= m /s ,耕地鏈和水平方向夾角α = 45，鏈刀切削厚度δ = 1mm，根據(jù)這些條件，得出擬定的耕地機參數(shù)如表 34。 31 表 34 耕地機 參數(shù) 鏈條節(jié)距 /mm 同時切土的刀片數(shù) 30 單片鏈刀切土阻力 /N 148 切土總功耗 /KW 鏈條總功耗 /KW 耕地機前進總功耗 /KW 發(fā)動機功率 /KW 耕地機工作速度 / )/( 1?hm 150 耕地器的結(jié)構(gòu) 耕地器的結(jié)構(gòu)分析 耕地器鏈條共有 38 對鏈節(jié)，每對鏈條上有一個刀架板。刀具（包括切割齒和鄂式切斷齒）用螺栓固定在刀架板上。刀具的排列規(guī)律是杯型齒交錯排列 ,每 2 個為一個循環(huán)， 2 個刀具的排列規(guī)律。當挖寬溝時，需要改變一下齒的排列規(guī)律，利用墊塊將切割齒的尺寸向外拓寬，交錯的進行拓寬便可加大挖溝的寬度。這樣一個循環(huán)需要 4 個或更多的刀具。耕地機的支架 7 是用來在耕地機上固定挖溝器的。它的連接螺栓具有通用性，即：在換掉挖溝器 后，可以用來固定巖石切割輪，進行其它形式的作業(yè)。耕地機的擋板 3 可前后移動，它通過螺栓 10 被固定在支架上，而另一端被張緊鏈輪軸固定在張緊鏈輪的兩端。它的移動是通過在支架內(nèi)的一個油缸的伸縮來實現(xiàn)的。當油缸伸長時，油缸的前端推動張緊鏈輪，然后通過張緊鏈輪軸使擋板向前移動；當油缸縮短時，由于鏈條的重力和張緊力的影響，張緊鏈輪軸帶動擋板向后移動。從而使擋板處于相應(yīng)的位置，目的為張緊鏈條，調(diào)節(jié)油缸使鏈條的張緊度適中。同時也可方便的安裝、拆卸鏈條。同時鏈條工作時在擋板上面進行滑動。另外，分土器 8 的作用是使挖下 來的土壤運移到挖溝器的兩邊，分土依靠從動輪驅(qū)動，使耕地機持續(xù)工作。鏈輪的驅(qū)動動力采用的低速大扭矩液壓馬達，馬達被固定在支架上。工作時，通過控制馬達，使其轉(zhuǎn)動，帶動主動鏈輪，使鏈輪帶動鏈條連續(xù)的作業(yè)，如圖 37 所示。 小型自動耕地機設(shè)計 32 1— 鏈條， 2— 張緊鏈輪， 3— 擋板， 4— 杯形齒， 5— 刀架板， 6— 提升油缸， 7— 支架， 8— 從動輪和分土器， 9— 主動鏈輪和液壓馬達， 10— 緊固螺栓。 圖 37 耕地機 結(jié)構(gòu)圖 耕地器的工作原理 耕地器是在封閉的鏈上均勻的裝有多個切割齒，封閉鏈沿著構(gòu)架移動。切割齒挖掘土壤，土壤被帶到卸載地 點卸載。螺旋分土器把切下來的土分到溝的兩邊。在液壓馬達的驅(qū)動下，驅(qū)動鏈輪旋轉(zhuǎn)，鏈條的緊邊上的切割齒承擔著連續(xù)的挖掘土壤。土壤在切割齒的帶動下繞過驅(qū)動鏈輪時卸載，卸載后的鏈齒沿構(gòu)架的上側(cè)往下運動。切割齒繞過構(gòu)架的端部后進行挖掘，這樣連續(xù)不斷的工作。在驅(qū)動鏈輪處落下來的土壤，經(jīng)過兩側(cè)的分土器，被分到溝的兩側(cè)。耕地機前行，就形成了溝槽。耕地機柴油機馬力為 64KW 。為了改變耕地機工作面的傾角和挖溝深度，在機器上面裝有提升油缸，通過控制液壓缸提升或下放挖溝器。 為了清理殘留在溝里的土壤，在構(gòu)架上安裝了刮土器，用于 清理溝中的土壤。 33 4 結(jié)論與展望 結(jié)論 本文通過理論分析和計算得出以下結(jié)論： （ 1）對鏈式耕地機工作機理進行了詳細的分析。分析了耕地機的各項參數(shù)的確定，并經(jīng)過推導計算，得出通過對耕地機耕地切削功耗的方程的研究，得出耕地機功率與切削厚度的關(guān)系，為研究土壤介質(zhì)中鏈傳動嚙合過程及其運動學和動力學特性奠定基礎(chǔ)。 （ 2）通過計算得知觸土部件在工作過程中廣泛存在粘附現(xiàn)象，土壤粘附對工作部件的工作效率、工作質(zhì)量有著直接的負面影響，給生產(chǎn)實踐帶來了許多不必要的浪費，因此減粘降阻研究是土壤機具系統(tǒng)領(lǐng)域的熱點。 (3) 由于本人的 知識水平和實際經(jīng)驗的限制，論文中有些問題未得到完整的解決 。對于 耕地機 的總體參數(shù)確定中，功率消耗的最優(yōu)選擇仍需要做進一步的研究，文章中只就該問題做了一定量的定性分析，基于功率消耗方程的定量分析有待在今后需要做更穩(wěn)詳細的探討和研究 。 觀察研究后根據(jù)鏈式耕地機的傳動環(huán)境與切削的分析提出見解 鏈式 耕地機 屬于具有主動型工作部件的機具，由于工作時鏈式 耕地機 工作部件的鏈條刀具一邊繞鏈輪旋轉(zhuǎn)，一邊隨拖拉機低速直線前進，形成了鏈條刀具嵌入土壤、切斷土壤、輸送土壤并拋出土壤的過程。鏈條刀具轉(zhuǎn)速遠 遠大于機器前進速度，機器前進速度非常慢。 根據(jù) 土壤介質(zhì)鏈傳動的特點 提出見解 鏈傳動是一種具有中間撓性件的嚙合傳動?，F(xiàn)代化的鏈條工業(yè)正提供著多種多樣的鏈條產(chǎn)品，以滿足各方面的需要。鏈條及鏈傳動裝置的產(chǎn)品占傳動零件的比例越來越高。除了傳統(tǒng)的工業(yè)鏈傳動以外，邊緣性的鏈傳動的應(yīng)用也越來越廣泛。許多工況下，鏈條和鏈輪都在各種狀態(tài)下的土壤介質(zhì)中工作，很明顯，土壤介質(zhì)中鏈傳動的鏈條和鏈輪齒的嚙合過程不同于傳統(tǒng)的嚙合方式。 在土壤介質(zhì)中，鏈傳動的機理較傳統(tǒng)的工業(yè)鏈傳動的工況復雜，它們在土壤中傳動，小型自動耕地機設(shè)計 34 并輸送土壤，其 工作介質(zhì)比常規(guī)的空氣介質(zhì)增加了很多切削過程中產(chǎn)生的土壤顆粒，同時增加了傳動過程的潤滑難度。在地表層下面的鏈傳動可將其稱為土壤介質(zhì)封閉鏈傳動，或者是一部分在地表層的上面，而另一部分在地表層的下面可將其稱為土壤介質(zhì)半封閉鏈傳動。 應(yīng)設(shè)計一種 土壤介質(zhì)封閉式和半封閉式的鏈傳動，其特點 應(yīng)該 包括了普通傳動鏈和輸送鏈的特性，還 要 伴有挖掘或提升攜帶土壤等功能。因此，鏈條在土壤介質(zhì)中的運動包括傳動，挖掘，輸送和提升攜帶等復雜的過程及其特性。并且鏈條與鏈輪輪齒的嚙合過程不像在液體或空氣介質(zhì)中那樣干涉較小，或傳動幾乎不受影響。在土 壤介質(zhì)中嚙合，由于受到土壤介質(zhì)的干涉，并且嚙合比較復雜，鏈條和鏈輪齒會受到土壤附著力，摩擦阻力等。 因此應(yīng)設(shè)計一種 新型鏈式 耕地機，使其 鏈傳動屬于半封閉式鏈傳動 ，一次比較好的提高鏈刀式耕地機的效率與質(zhì)量。 土壤質(zhì)地、濕度、硬度對土壤介質(zhì)鏈傳動的影響 土壤質(zhì)地也稱為土壤類型或土壤機械組成可以分為三類：砂土、砂壤土、粘土。因砂土的砂粒含量多、孔隙大幾乎沒有粘結(jié)性、粘附性，彈塑性極差，流動性好，易破碎，切土阻力小，升運土壤的阻力也小，所以在砂粒中的鏈傳動所需轉(zhuǎn)矩和所受 耕地 阻力最小，粘土則情況相反鏈傳動所需 轉(zhuǎn)矩和所受 耕地 阻力最大，砂壤土居中。同時粘附與土壤中膠體含量成正比。在相同條件下含粘粒越多，土壤的粘附力越大。同時由于砂粒的直徑大于粘粒，單位金屬表面上粘粒實際接觸面積要比砂粒大。因而含粘粒越多的土壤與金屬表面的實際接觸面積就越大，化學吸附就越大，對土壤中鏈傳動性能的影響也越大 [20]。同時當鏈刀切削土壤時，土壤破碎成松散的土粒，當土壤含水率低時，土壤與鏈條、鏈刀表面不出現(xiàn)粘附，脫土性能良好，切下的土壤基本可以拋出溝外，此時轉(zhuǎn)矩、耕地 阻力較平穩(wěn)。 相反 ，切土后不能松碎土壤反而會使土壤成 為 較大的垡塊，同時產(chǎn)生粘 附。因此當土壤含水量達到使土壤在塑性范圍內(nèi)時，土壤介質(zhì)中鏈傳動所需轉(zhuǎn)矩和所受阻力會越大 [20]。 顯然，隨著土壤硬度的增加，鏈傳動所需轉(zhuǎn)矩和所受阻力會逐漸增大。 研究后對耕地 鏈傳動的切削分析 （ 1） 切削區(qū)域的劃分 觀察后得出， 由于此鏈式 耕地機 屬于后置鏈式 耕地機 故整個 耕地 裝置與地面 35 成一定的角度，因此工作狀態(tài)下的鏈條有一部分處在旋轉(zhuǎn)切削狀態(tài)，有一部分處在平動切削狀態(tài)，其旋轉(zhuǎn)切削區(qū)域 與平動切削區(qū)域 。 （ 2） 切削過程 土壤的切削是一個很復雜的過程。土壤在鏈條刀具的壓力作用下受到 擠壓和 剪切而開始變形，當壓力繼續(xù)增大，土體的原始結(jié)構(gòu)被破壞，土塊或土層便被切離。此時，產(chǎn)生了土體松散與擠壓兩個現(xiàn)象，土粒與土粒、土塊與土塊、土壤與鏈條刀具之間產(chǎn)生了摩擦而形成阻力。而切削刃阻力是切削刃插入土體，使土體剪切破壞而流動產(chǎn)生的反力。工程實踐 觀察得出 ：土壤的破壞大多數(shù)是剪切破壞。這是因為土壤顆粒自身的強度遠大于顆粒間的連接強度，在外力作用下，土壤中的顆粒沿接觸面互相錯動而發(fā)生剪切破壞。當鏈條刀具與土壤接觸后 ,由于土壤具有一定強度 ,當切削力沒有達到土壤的強度極限時 ,土壤在切削力的作用 下產(chǎn)生變形 ,同時切削力逐漸升高 。當切削力達到土壤的強度極限后 ,土壤開始被破壞 ,切削力不再增加 ,當整個土塊被破壞后 ,切削力迅速下降 。 根據(jù)分析改進耕地 鏈傳動 的方式為 逆時針切削方式 耕地機多 為后置式鏈式 耕地機 ，因此 根據(jù)實際環(huán)境對耕地 鏈的切削方式 設(shè)計為 逆時針切削，即鏈傳動軸的方向與作業(yè)行走輪旋轉(zhuǎn)方向相反，從下向上切削土壤，這樣可以表現(xiàn)出在作業(yè)性能上的很多優(yōu)越性。由于開始切削時土垡厚度較小，鏈傳動軸受力比較均勻、平穩(wěn)，逆切溝底不平度小，并由于減小了被切削垡塊的平均厚度，而提高了碎土的質(zhì)量，因此當碎土質(zhì)量要 求相同時，逆切比正切的生產(chǎn)率要高。因此采用逆時針切削進行作業(yè) 比較好 。 寫論文的感受 在國外，連續(xù)式挖溝機已經(jīng)使用的很普遍，地下公用設(shè)施施工都用專業(yè)挖溝機，很少使用單斗挖掘機。在我國除極少數(shù)的單位引進國外的連續(xù)式挖溝機外，國產(chǎn)挖溝機基本上是一片空白。 隨著改革開放的不斷深入，生產(chǎn)建設(shè)全面啟動，城市土方施工工程規(guī)模越來越大，如基礎(chǔ)建設(shè)施工挖溝、電力輸送方面的電纜鋪設(shè)、有線電視，光纖通訊、天然氣和煤氣小型自動耕地機設(shè)計 36 輸送、自來水供應(yīng)和電話等方面都面臨著巨大的挖溝工作量，通過研制適合我國土壤情況的耕地機 ，可以提高挖溝的效率 ，避免人力和物力的浪費。我國的耕地機械起步較晚。雖然國外一些發(fā)達國家擁有多種耕地機械，但引進國外的耕地設(shè)備不僅成本高，維修也不方便。以往土地耕地這項巨大的工作完全靠人工挖掘，人工耕地勞動強度大、費用高，每人每天最多只能挖 15m 左右。目前人力成本也是逐漸昂貴起來，況且在荒郊野外施工，工人還要承受惡劣環(huán)境的折磨。因此，我們迫切的有必要對鏈式耕地機進行研究開發(fā)，要求研發(fā)產(chǎn)品可提高效率，節(jié)省能源，減少耕地破壞地表面積，符合環(huán)保的國策，應(yīng)用前景廣闊，市場潛力大，對今后鏈式耕地機的研究與發(fā)展具有重要而深遠的意義。從 而還可以填補我國在挖溝機方面的空白。 展望現(xiàn)代科技進步和產(chǎn)品工藝性的大幅度提高，耕地機及其相關(guān)技術(shù)有了更深入地研究。在未來耕地機械發(fā)展中，相信大型化、專業(yè)化、環(huán)保型耕地機會有進一步發(fā)展，尤其是機電一體化技術(shù)在耕地機領(lǐng)域運用，使其有更為廣闊的發(fā)展空間。 37 參考文獻 [1] 北京農(nóng)業(yè)機械化學院．農(nóng)業(yè)機械學 上冊 [M]．北京：農(nóng)業(yè)出版社， 1981． [2] 李金琦．旋轉(zhuǎn) 耕地機 [M]．北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社， 1988． [3] 董明亮 ，印文俊，范治國 .農(nóng)業(yè)機械 [M].高等教育出版社， 1991： 1421 [4] 朱新民 .1KLZ27 型螺旋 耕地機 [J].農(nóng)牧與食品機械， 1991， 24(4)， 38 [5] 宗躍，耿躍海 .GC65G型挖溝機 [J].工程機械， 2021,31(6):13 [6] 劉迎春等 .鏈刀前置后傾式 耕地機 的平衡理論 [J].農(nóng)業(yè)機械學報， 2021,36（ 10） :70～ 72 [7] 李明等， 1K（ Kz）－ 30 型鏈式 耕地機 的研制 [J].拖拉機與農(nóng)用運輸車， 2021（ 8） [8] 高勇 .AFT65 型鏈式 耕地機 [J].建筑