【導(dǎo)讀】耕地機(jī)的歷史悠久，早期的犁鏵工具[1]就是耕地機(jī)的雛形，只不過(guò)沒(méi)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率?，F(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和日益增多的工作要求，耕地設(shè)備的研。究走進(jìn)了一個(gè)新的時(shí)代，較為成型的耕地設(shè)備不斷涌現(xiàn)。但國(guó)內(nèi)的耕地機(jī)的研究和使用。到了60年代，旋轉(zhuǎn)式耕地機(jī)[2]已發(fā)展成為一種先進(jìn)的連續(xù)挖土機(jī)械。宜開(kāi)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(jī)在歐洲、美洲各發(fā)達(dá)國(guó)家和亞洲的日本。等國(guó)廣泛的應(yīng)用在土方施工領(lǐng)域，僅美國(guó)年需求量就達(dá)數(shù)千臺(tái)。耕地機(jī)發(fā)達(dá)的國(guó)家主要。有德國(guó)、意大利、美國(guó)、俄羅斯和日本等國(guó)。前蘇聯(lián)、意大利、法國(guó)和西德等國(guó)都有不。同型號(hào)的系列產(chǎn)品，有的遠(yuǎn)銷(xiāo)國(guó)外。從70年代末期開(kāi)始，以鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的研究逐漸興。設(shè)備簡(jiǎn)單，組裝方便，多為懸掛于農(nóng)用拖拉機(jī)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(xiàng)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(jī)的功率 tN ： lt NN )~(? （ kW） （ 323） 式中： lN —— 工作部件鏈條傳動(dòng)所消耗的功率（ kW）； 機(jī)器前進(jìn)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(dòng)的工作速度）（ m/h）； h? —— 行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率， ~?h? 。 對(duì)于機(jī)組前進(jìn)行走阻力 aF ，可以做受力分析圖 35. 小型自動(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 30 圖 35 機(jī)組前進(jìn)受力圖 式中： 1? —— 耕地鏈傳動(dòng)效率 2? —— 機(jī)組行走傳動(dòng)效率 輔助機(jī)械的傳動(dòng)所消耗的功率 fN ： ))(~( jlf NNN ?? （ kW） （ 325） 式中： lN —— 工作部件鏈條傳動(dòng)所消耗的功率（ kW）； jN —— 機(jī)器前進(jìn)所需的功率（ kW）。 鏈刀式耕地機(jī)的整體參數(shù)計(jì)算與確定 根據(jù)課題中的耕地要求 ,這種新式鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)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(jì)參數(shù)定為 : BT =80mm。溝深 Ht=1500mm。在土壤類(lèi)型為重土壤時(shí)，理論生產(chǎn)率 20m3/h，鏈刀運(yùn)動(dòng)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(jī)參數(shù)如表 34。 31 表 34 耕地機(jī) 參數(shù) 鏈條節(jié)距 /mm 同時(shí)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(jī)前進(jìn)總功耗 /KW 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 /KW 耕地機(jī)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(duì)鏈節(jié)，每對(duì)鏈條上有一個(gè)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(cuò)排列 ,每 2 個(gè)為一個(gè)循環(huán)， 2 個(gè)刀具的排列規(guī)律。當(dāng)挖寬溝時(shí)，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(cuò)的進(jìn)行拓寬便可加大挖溝的寬度。這樣一個(gè)循環(huán)需要 4 個(gè)或更多的刀具。耕地機(jī)的支架 7 是用來(lái)在耕地機(jī)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(lái)固定巖石切割輪，進(jìn)行其它形式的作業(yè)。耕地機(jī)的擋板 3 可前后移動(dòng)，它通過(guò)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(dòng)是通過(guò)在支架內(nèi)的一個(gè)油缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)油缸伸長(zhǎng)時(shí)，油缸的前端推動(dòng)張緊鏈輪，然后通過(guò)張緊鏈輪軸使擋板向前移動(dòng)；當(dāng)油缸縮短時(shí)，由于鏈條的重力和張緊力的影響，張緊鏈輪軸帶動(dòng)擋板向后移動(dòng)。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(shí)也可方便的安裝、拆卸鏈條。同時(shí)鏈條工作時(shí)在擋板上面進(jìn)行滑動(dòng)。另外，分土器 8 的作用是使挖下 來(lái)的土壤運(yùn)移到挖溝器的兩邊，分土依靠從動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)，使耕地機(jī)持續(xù)工作。鏈輪的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力采用的低速大扭矩液壓馬達(dá)，馬達(dá)被固定在支架上。工作時(shí)，通過(guò)控制馬達(dá)，使其轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，使鏈輪帶動(dòng)鏈條連續(xù)的作業(yè)，如圖 37 所示。 小型自動(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 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(dòng)輪和分土器， 9— 主動(dòng)鏈輪和液壓馬達(dá)， 10— 緊固螺栓。 圖 37 耕地機(jī) 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(gè)切割齒，封閉鏈沿著構(gòu)架移動(dòng)。切割齒挖掘土壤，土壤被帶到卸載地 點(diǎn)卸載。螺旋分土器把切下來(lái)的土分到溝的兩邊。在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，鏈條的緊邊上的切割齒承擔(dān)著連續(xù)的挖掘土壤。土壤在切割齒的帶動(dòng)下繞過(guò)驅(qū)動(dòng)鏈輪時(shí)卸載，卸載后的鏈齒沿構(gòu)架的上側(cè)往下運(yùn)動(dòng)。切割齒繞過(guò)構(gòu)架的端部后進(jìn)行挖掘，這樣連續(xù)不斷的工作。在驅(qū)動(dòng)鏈輪處落下來(lái)的土壤，經(jīng)過(guò)兩側(cè)的分土器，被分到溝的兩側(cè)。耕地機(jī)前行，就形成了溝槽。耕地機(jī)柴油機(jī)馬力為 64KW 。為了改變耕地機(jī)工作面的傾角和挖溝深度，在機(jī)器上面裝有提升油缸，通過(guò)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(guò)理論分析和計(jì)算得出以下結(jié)論： （ 1）對(duì)鏈?zhǔn)礁貦C(jī)工作機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。分析了耕地機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)的確定，并經(jīng)過(guò)推導(dǎo)計(jì)算，得出通過(guò)對(duì)耕地機(jī)耕地切削功耗的方程的研究，得出耕地機(jī)功率與切削厚度的關(guān)系，為研究土壤介質(zhì)中鏈傳動(dòng)嚙合過(guò)程及其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性奠定基礎(chǔ)。 （ 2）通過(guò)計(jì)算得知觸土部件在工作過(guò)程中廣泛存在粘附現(xiàn)象，土壤粘附對(duì)工作部件的工作效率、工作質(zhì)量有著直接的負(fù)面影響，給生產(chǎn)實(shí)踐帶來(lái)了許多不必要的浪費(fèi)，因此減粘降阻研究是土壤機(jī)具系統(tǒng)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 (3) 由于本人的 知識(shí)水平和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的限制，論文中有些問(wèn)題未得到完整的解決 。對(duì)于 耕地機(jī) 的總體參數(shù)確定中，功率消耗的最優(yōu)選擇仍需要做進(jìn)一步的研究，文章中只就該問(wèn)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(xì)的探討和研究 。 觀察研究后根據(jù)鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的傳動(dòng)環(huán)境與切削的分析提出見(jiàn)解 鏈?zhǔn)?耕地機(jī) 屬于具有主動(dòng)型工作部件的機(jī)具，由于工作時(shí)鏈?zhǔn)?耕地機(jī) 工作部件的鏈條刀具一邊繞鏈輪旋轉(zhuǎn)，一邊隨拖拉機(jī)低速直線前進(jìn)，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(guò)程。鏈條刀具轉(zhuǎn)速遠(yuǎn) 遠(yuǎn)大于機(jī)器前進(jìn)速度，機(jī)器前進(jìn)速度非常慢。 根據(jù) 土壤介質(zhì)鏈傳動(dòng)的特點(diǎn) 提出見(jiàn)解 鏈傳動(dòng)是一種具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)?，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(dòng)裝置的產(chǎn)品占傳動(dòng)零件的比例越來(lái)越高。除了傳統(tǒng)的工業(yè)鏈傳動(dòng)以外，邊緣性的鏈傳動(dòng)的應(yīng)用也越來(lái)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(dòng)的鏈條和鏈輪齒的嚙合過(guò)程不同于傳統(tǒng)的嚙合方式。 在土壤介質(zhì)中，鏈傳動(dòng)的機(jī)理較傳統(tǒng)的工業(yè)鏈傳動(dòng)的工況復(fù)雜，它們?cè)谕寥乐袀鲃?dòng)，小型自動(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 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(guò)程中產(chǎn)生的土壤顆粒，同時(shí)增加了傳動(dòng)過(guò)程的潤(rùn)滑難度。在地表層下面的鏈傳動(dòng)可將其稱為土壤介質(zhì)封閉鏈傳動(dòng)，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(dòng)。 應(yīng)設(shè)計(jì)一種 土壤介質(zhì)封閉式和半封閉式的鏈傳動(dòng)，其特點(diǎn) 應(yīng)該 包括了普通傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)包括傳動(dòng)，挖掘，輸送和提升攜帶等復(fù)雜的過(guò)程及其特性。并且鏈條與鏈輪輪齒的嚙合過(guò)程不像在液體或空氣介質(zhì)中那樣干涉較小，或傳動(dòng)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(fù)雜，鏈條和鏈輪齒會(huì)受到土壤附著力，摩擦阻力等。 因此應(yīng)設(shè)計(jì)一種 新型鏈?zhǔn)?耕地機(jī)，使其 鏈傳動(dòng)屬于半封閉式鏈傳動(dòng) ，一次比較好的提高鏈刀式耕地機(jī)的效率與質(zhì)量。 土壤質(zhì)地、濕度、硬度對(duì)土壤介質(zhì)鏈傳動(dòng)的影響 土壤質(zhì)地也稱為土壤類(lèi)型或土壤機(jī)械組成可以分為三類(lèi)：砂土、砂壤土、粘土。因砂土的砂粒含量多、孔隙大幾乎沒(méi)有粘結(jié)性、粘附性，彈塑性極差，流動(dòng)性好，易破碎，切土阻力小，升運(yùn)土壤的阻力也小，所以在砂粒中的鏈傳動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩和所受 耕地 阻力最小，粘土則情況相反鏈傳動(dòng)所需 轉(zhuǎn)矩和所受 耕地 阻力最大，砂壤土居中。同時(shí)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(shí)由于砂粒的直徑大于粘粒，單位金屬表面上粘粒實(shí)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(shí)際接觸面積就越大，化學(xué)吸附就越大，對(duì)土壤中鏈傳動(dòng)性能的影響也越大 [20]。同時(shí)當(dāng)鏈刀切削土壤時(shí)，土壤破碎成松散的土粒，當(dāng)土壤含水率低時(shí)，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(shí)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(huì)使土壤成 為 較大的垡塊，同時(shí)產(chǎn)生粘 附。因此當(dāng)土壤含水量達(dá)到使土壤在塑性范圍內(nèi)時(shí)，土壤介質(zhì)中鏈傳動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩和所受阻力會(huì)越大 [20]。 顯然，隨著土壤硬度的增加，鏈傳動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩和所受阻力會(huì)逐漸增大。 研究后對(duì)耕地 鏈傳動(dòng)的切削分析 （ 1） 切削區(qū)域的劃分 觀察后得出， 由于此鏈?zhǔn)?耕地機(jī) 屬于后置鏈?zhǔn)?耕地機(jī) 故整個(gè) 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(dòng)切削狀態(tài)，其旋轉(zhuǎn)切削區(qū)域 與平動(dòng)切削區(qū)域 。 （ 2） 切削過(guò)程 土壤的切削是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程。土壤在鏈條刀具的壓力作用下受到 擠壓和 剪切而開(kāi)始變形，當(dāng)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(shí)，產(chǎn)生了土體松散與擠壓兩個(gè)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(dòng)產(chǎn)生的反力。工程實(shí)踐 觀察得出 ：土壤的破壞大多數(shù)是剪切破壞。這是因?yàn)橥寥李w粒自身的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于顆粒間的連接強(qiáng)度，在外力作用下，土壤中的顆粒沿接觸面互相錯(cuò)動(dòng)而發(fā)生剪切破壞。當(dāng)鏈條刀具與土壤接觸后 ,由于土壤具有一定強(qiáng)度 ,當(dāng)切削力沒(méi)有達(dá)到土壤的強(qiáng)度極限時(shí) ,土壤在切削力的作用 下產(chǎn)生變形 ,同時(shí)切削力逐漸升高 。當(dāng)切削力達(dá)到土壤的強(qiáng)度極限后 ,土壤開(kāi)始被破壞 ,切削力不再增加 ,當(dāng)整個(gè)土塊被破壞后 ,切削力迅速下降 。 根據(jù)分析改進(jìn)耕地 鏈傳動(dòng) 的方式為 逆時(shí)針切削方式 耕地機(jī)多 為后置式鏈?zhǔn)?耕地機(jī) ，因此 根據(jù)實(shí)際環(huán)境對(duì)耕地 鏈的切削方式 設(shè)計(jì)為 逆時(shí)針切削，即鏈傳動(dòng)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(kāi)始切削時(shí)土垡厚度較小，鏈傳動(dòng)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(dāng)碎土質(zhì)量要 求相同時(shí)，逆切比正切的生產(chǎn)率要高。因此采用逆時(shí)針切削進(jìn)行作業(yè) 比較好 。 寫(xiě)論文的感受 在國(guó)外，連續(xù)式挖溝機(jī)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(jī)，很少使用單斗挖掘機(jī)。在我國(guó)除極少數(shù)的單位引進(jìn)國(guó)外的連續(xù)式挖溝機(jī)外，國(guó)產(chǎn)挖溝機(jī)基本上是一片空白。 隨著改革開(kāi)放的不斷深入，生產(chǎn)建設(shè)全面啟動(dòng)，城市土方施工工程規(guī)模越來(lái)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(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 36 輸送、自來(lái)水供應(yīng)和電話等方面都面臨著巨大的挖溝工作量，通過(guò)研制適合我國(guó)土壤情況的耕地機(jī) ，可以提高挖溝的效率 ，避免人力和物力的浪費(fèi)。我國(guó)的耕地機(jī)械起步較晚。雖然國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家擁有多種耕地機(jī)械，但引進(jìn)國(guó)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(xiàng)巨大的工作完全靠人工挖掘，人工耕地勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)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(lái)，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(duì)鏈?zhǔn)礁貦C(jī)進(jìn)行研究開(kāi)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(guó)策，應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)潛力大，對(duì)今后鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的研究與發(fā)展具有重要而深遠(yuǎn)的意義。從 而還可以填補(bǔ)我國(guó)在挖溝機(jī)方面的空白。 展望現(xiàn)代科技進(jìn)步和產(chǎn)品工藝性的大幅度提高，耕地機(jī)及其相關(guān)技術(shù)有了更深入地研究。在未來(lái)耕地機(jī)械發(fā)展中，相信大型化、專業(yè)化、環(huán)保型耕地機(jī)會(huì)有進(jìn)一步發(fā)展，尤其是機(jī)電一體化技術(shù)在耕地機(jī)領(lǐng)域運(yùn)用，使其有更為廣闊的發(fā)展空間。 37 參考文獻(xiàn) [1] 北京農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)院．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) 上冊(cè) [M]．北京：農(nóng)業(yè)出版社， 1981． [2] 李金琦．旋轉(zhuǎn) 耕地機(jī) [M]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社， 1988． [3] 董明亮 ，印文俊，范治國(guó) .農(nóng)業(yè)機(jī)械 [M].高等教育出版社， 1991： 1421 [4] 朱新民 .1KLZ27 型螺旋 耕地機(jī) [J].農(nóng)牧與食品機(jī)械， 1991， 24(4)， 38 [5] 宗躍，耿躍海 .GC65G型挖溝機(jī) [J].工程機(jī)械， 2021,31(6):13 [6] 劉迎春等 .鏈刀前置后傾式 耕地機(jī) 的平衡理論 [J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2021,36（ 10） :70～ 72 [7] 李明等， 1K（ Kz）－ 30 型鏈?zhǔn)?耕地機(jī) 的研制 [J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)， 2021（ 8） [8] 高勇 .AFT65 型鏈?zhǔn)?耕地機(jī) [J].建筑