中耕机的工作部件

第三章　中耕机械

第一节　概述

一、中耕的目的和要求

中耕是作物生长期中进行田间管理的主要作业之一。作业项目包括除草、松土、施肥、培土和间苗等。其目的是为了消灭杂草、疏松地表、蓄水保墒、提高地温、补充养分及加固植株，为作物生长创造良好的条件。

中耕作业，根据土壤条件、作物不同生长阶段的需要，有的以除草为主，有的着重松土，有的着重培土或施肥，有的几项联合进行。

中耕作业应满足以下农业技术要求：

除草净，且不伤作物和根系。表土松碎，土壤位移小。培土到根部，不压倒作物。行距和耕深一致，且调整方便。仿形性好、不粘土、不缠草、不堵塞。

二、中耕机的类型

（一）按动力分

可为畜力和机力。机力又可分为牵引式和悬挂式。

（二）按工作条件分

可为水田、旱地和垄作中耕机。

（三）按用途分

可为全面中耕机、通田中耕机和通用机架中耕机。

三、中耕机的一般结构

中耕机的结构一般由工作部件（除草铲、松土铲、培土器）、仿形机构、机架、地轮、牵引或悬挂装置、划印器等组成。

第二节　中耕机的工作部件

中耕机的工作部件分为固定式和旋转式两类。固定式工作部件又称锄铲，应用最普遍，按作用可分为除草铲、松土铲和培土铲。

一、除草铲

（一）除草铲的类型

除草铲主要用于作物早期的除草和松土，接结构和参数不同，可分为单翼除草铲，双翼除草铲和双翼通用铲（图3-1）。

图3-1　除草铲的类型
1．铲尖；2．铲刃；3．铲面；4．铲胸；5．铲翼；6．铲柄；7．垂直护板

1．单翼除草铲

主要用于作物早期除草，工作深度较浅，一般<60mm。单翼铲由带水平铲刃的铲翼和垂直护板两部分组成。工作时，铲翼除草和松碎表土，垂直护板保护幼苗不被压埋。

单翼除草铲有左、右之分，在机上配置时，要对称配置于幼苗两侧，并使水平铲刃保持水平。

2．双翼除草铲

作用与单翼除草铲相同，通常与单翼铲配合使用。双翼除草铲两翼对称，铲面与地面夹角较小，除草作用较强，松土作用弱。

3．双翼通用铲

双翼通用铲的铲面与地面夹角较大，工作深度较深，一般可达80～120mm。兼有除草和松土的性能，常用于第二次和以后的中耕。

（二）除草铲的主要参数

除草铲的主要参数（图3-2）如下。

图3-2　除草铲主要参数

1．翼张角γ或2γ

除草铲铲刃与机器前进方向在水平面内的夹角称为翼张角。其大小根据锄铲工作时，草根能沿铲刃滑切、不缠草、不堵塞而定，过大易缠草，过小铲翼过长，强度减小。常用翼张角范围为60°<2γ<90°。

2．入土角α

两铲翼交线与地平面间的夹角称为入土角，又称起土角，起入土和抬土的作用。一般α=13°～16°。

3．碎土角β

锄铲上表面与地平面间的夹角称为碎土角，其作用是松碎土壤。通常单翼除草铲β=9°～15°，双翼除草铲β=18°～30°，双翼通用铲β=25°～42°

4．切土角β0、刃角i和隙角ε

锄铲上刃面与地平面间夹角为切土角，锄铲两刃面间的夹角为刃角，锄铲下刃面与地平面间夹角为隙角。切土角大小，影响锄铲切断草根的能力，越小切草能力越强，但因受刃角和隙角大小的限制β0=22°～25°。如图3-3所示β0=i+ε，其中刃角为保证铲刃的强度，不能太小，β=10°。

图3-3　锄铲磨刃方法

5．锄铲工作宽度b

锄铲工作宽度应能适应各种行距的需要；单翼除草铲幅宽有120mm、135mm、150mm三种，双翼除草铲幅宽，一般为150mm，双翼通用铲幅宽有180mm、220mm、270mm三种。

（三）锄铲的磨刃

锄铲的刃口应保持锋利，刃口厚度不得超过0.5mm，工作中刃口磨钝后应及时磨锐。锄铲磨刃方法有上磨刃、下磨刃和上下磨刃三种（图3－3）。一般为避免铲面呈折面不易脱土，应采用下磨刃，但为了保证刃角和隙角的大小，此时β应>25°。当β<15°时，只能采用下磨刃，β=15°～25°时，可采用上下磨刃。

二、松土铲

松土铲的作用是松土，使土壤松碎但不翻转，松土深度可达13～16cm。松土铲由铲尖和铲柄两部分组成。常用松土铲有凿形、箭形和铧式三种（图3-4）。

（一）凿形松土铲

其铲尖呈凿形，入土性能好，松土深度较大，对土壤搅动较小，但松土区上宽下窄，松土层底面不平，松土深度不一致。

图3-4　松土铲的类型

（二）箭形松土铲

其铲尖呈三角形，工作面为凸曲面，耕后土壤松碎，沟底较平，适用于作物中后期的中耕松土作业，应用广泛。

（三）铧式松土铲

其铲尖呈三角形，工作表面为凸曲面，翼部较长，工作幅宽较大。适用于垄作第一、二遍蹚地作业。

三、培土铲

培土铲主要用于培土和起垄作业，按工作面的不同有双壁曲面式和三角铧式两种。（一）双壁曲面式培土铲

双壁曲面式培土铲主要由铲尖、铲胸、左右培土壁和调节臂、铲柄等组成（图3-5）。铲尖、铲胸和左右培土壁构成一个光滑的双壁凹曲面，壁翼部分采用半螺旋型曲面。工作时，可将行间土壤松碎、提升、翻向两侧，完成培土或开沟要求。培土壁与铲胸为铰接，通过调节臂可调节培土壁的开度，调节范围为275～430mm。

图3-5　双壁曲面式培土铲
1．铲尖；2．螺栓；3．铲胸；4．铲柄；5．右培土壁；
6．右调节臂；7．左调节臂；8．左培土壁

（二）三角铧式培土铲

三角铧式培土铲是在三角铧的基础上，加装培土板而成，根据培土板的不同，分为平板式和凹板式两种（图3-6）。适用于垄作地区，翻、耙、起垄和中耕培土用。平板式培土铲，培土板为平面，对土壤翻转少，可减少水分蒸发，以利保墒，但易粘土阻力较大。凹板式培土铲，培土板为曲面碎土性能好，工作阻力小，土壤翻动大。

现东北地区出现一种新式齿翼形犁铧部件，如图3-7所示。工作阻力减少1/3，重量减少1/2，广泛用于起垄和中耕作业。

图3－6　三角铧式培土铲

图3-7　齿翼形犁铧
1．铧柄；2．分土板；3．松土铧

图3-8　圆盘式护苗器

图3-9　锄铲的配置方法
a、b．苗期除草；c、d．中期除草松土；e．除草培土；
f．追肥培土；g．追肥松土；h．深松

四、护苗器

由于中耕作业速度高，为保护幼苗，防止被土块压埋，中耕机装有护苗器。护苗器一般采用从动圆盘式，如图3-8所示。

圆盘装在苗行两侧，工作时，圆盘尖齿插入土中，并随机器前进而转动，除起保护幼苗作用外，也有一定的松土作用。

五、锄铲的选择与配置

（一）锄铲的选择

平作第一遍中耕时，一般只要求除草，应选用单翼和双翼除草铲。第二遍及以后的中耕，要求除草和松土兼顾，应选用双翼通用铲。后期中耕以松土为主，应选用松土铲。若需追肥和堵土时，应选追肥铲和培土铲。

垄作中耕时，趟头遍地用小铧，趟二遍地用中铧加培土板，趟三遍地时用大铧加装培土板，且培土板开度加大。

（二）锄铲的配置

配置锄铲时，需注意锄铲间及锄铲与苗行的相互位置，以不伤苗、不漏锄、不堵塞为原则。常用配置方法如图3-9所示。

1．除草铲的配置

为防止相邻锄铲间壅土堵塞，常将锄铲排成前后两列，两列纵向距离与耕深有关。当耕深为10～20cm时，L=40～50cm。为防止工作时因机器偏摆而产生漏锄；前后两列锄铲横向位置应有一定的重叠量（图3-10）。重叠量大小可由下式确定

ΔB=Ltanδ

图3－10　除草铲的配置

式中：ΔB——前后两列锄铲横向重叠量；

　　　L——前后两列锄铲纵向间距；

　　　δ——机器偏摆角（一般为7°～9°）。

2．松土铲的配置

由于松土铲耕深和起土角较大，工作时对前方和两侧土壤的影响范围较大。为使前后列松土铲工作中不堵塞、不漏耕，其前后纵向间距应大于铲尖前伸量和纵向影响范围L之和。同列锄铲的横向间距S应大于锄铲的侧向影响范围B而小于2B，保证有一定的重叠量（图3－11）。

图3-11　松土铲的配置

第三节　中耕机的仿形机构

为保持工作深度的稳定，中耕机工作部件，一般通过仿形机构与机架相连，使工作部件在工作中能随地形起伏而上下运动。常用仿形机构有单铰接式、平行四杆式和多杆双自由度式等。

一、单铰接仿形机构

工作部件通过拉杆与机架成单点铰接，工作时，工作部件可绕铰接点上下摆动。此仿形机构简单，但仿形过程中，由于入土角和入土力矩的变化，使耕深不稳。适用于地面平整、工作深度较浅和阻力较小的工作条件，应用较少（图3-12）。

二、平行四杆仿形机构

平行四杆仿形机构由前支臂，上、下拉杆和后支架等组成，成平行四杆机构（图3－13）。前支臂固定在机架上，后支架固定纵梁，纵梁前端装仿形轮，后端装工作部件，工作中仿形轮沿地表仿形运动。

图3－12　单铰接仿形机构

图3-13　平行四杆仿形机构
1．前支臂；2．上拉杆；3．下拉杆；4.限位拉杆；5．后支架；
6．纵梁；7．双翼铲；8．固定器；9．右单翼铲；10．螺栓；
11．横臂；12．左单翼铲；13．固定器；14．仿形轮；15．机架横梁

该仿形机构工作时，纵梁上下平行运动，工作部件入土角不变，前后列工作部件耕深一致。但该机构存在“仿形过敏”和“仿形滞后”的缺点。当仿形轮遇到土块、残茬等局部障碍时，将引起工作部件的上下跳动。同时工作部件的仿形落后于仿形轮，使耕深产生变化。

该仿形机构结构简单，工作部件随仿形轮模拟地表起伏，使沟底与地表大致平行，应用广泛。

三、多杆双自由度仿形机构

多杆双自由度仿形机构，结构特点是犁梁与后支架成铰接，构成五杆机构。有五个转动副，犁梁有两个自由度，由仿形轮和犁踵所约束（图3-14）。当仿形轮向上仿形时，仿形量为h，犁梁以犁踵为支点做顺时针方向摆动，铲尖上翘，上翘量为Δh，同时后支架绕瞬心做顺时针摆动。由于铲尖上翘呈出土趋势，随机器前进，耕深逐渐变浅，因Δh小于h，因而耕深变化较缓慢。当仿形轮越过土块、残茬等局部障碍时，铲尖稍一上翘，很快又恢复到原位，不致引起耕深的显著变化。

图3-14　多杆双自由度仿形机构
1．前支臂；2．上拉杆；3．下拉杆；4．后支架；5．提升杆；
6．犁辕；7．犁踵；8．三角铧；9.牵引架；10．调深机构；11．仿形轮

由平行四杆仿形机构和多杆双自由度仿形机构性能比较（图3－15）可以看出，多杆双自由度仿形机构，工作部件耕深变化曲线比较和缓，仿形与地表的变化比较协调；耕深稳定性好。

图3-15　多杆双自由度与平行四杆仿形机构仿形比较

第四节　悬挂式垄作七铧犁Ⅲ型

一、用途及性能特点

（一）用途

该机适用于旱地作物区，可用于深松起垄；垄体深松复原垄；深松起垄同时施肥；中耕深松，蹚地，起垄，搅麦茬等项作业。增加附件后，还可进行行间除草，垄帮松土等作业。

（二）性能特点

1．一架多具、一机多用，既是起垄犁、深松机，又是中耕机和施肥机。

2．深松、起垄、施肥联合作业，减少进地次数，省油，降低作业成本。

3．耕作技术先进，垄体深松土虚下实，虚实并存，既蓄水保墒，又增温放寒，符合旱作少耕要求。

4．分层施肥可提高化肥利用率，解决了作物生长后期脱肥问题，增产效果好。

二、结构

该机主要由机架、地轮、仿形机构、犁铧、深松铲、深松施肥器、肥箱、传动装置、划印器及脚踏板等组成（图3-16）。

图3-16　整机结构图
1．划印器；2．肥箱；3．机架；4．中间传动；5．地轮；
6.深松施肥器；7．仿形机构；8．犁铧；9.脚踏板

该机部分结构如机架、地轮、深松施肥器、划印器及划印器起落机构等与LFBJ—6型垄耕施肥精播机相同，其他如下。

（一）仿形机构

由调节支臂、上连杆、调节支杆等组成平行四杆机构。调节支架与犁铧顺梁铆接，顺梁前端装有带滚动轴承的仿形轮，后端铆有铧柄裤（图3-17）。

（二）犁铧

图3-17　仿形机构
1．调节支臂；2．上连杆；3.调节控制杆；4．调节支架；
5.夹板；6．顺梁；7．仿形轮；8．仿形轮柄裤；9.连动板；
10．铲柄裤；11．铧柄裤；12．安全销

犁铧由铧柄、分工板、松土铧等组成，铧柄与铧柄裤螺栓连接（图3-7）。

图3－18　排肥量调节机构
1．排肥轴；2．轴承座；3．轴套；4．链轮；
5．调节套；6．调节垫片；7．螺栓

图3-19　传动示意图
1．地轮；2．地轮轴及链轮；3．中间轴及链轮；
4．排肥轴及链轮

（三）肥箱

肥箱有左右两个，总容量为312L，通过箱支架和左、右壁与机架连接。肥箱下底部装有外槽式排肥器，左箱左壁、右箱右壁分别装有轴承座，通过排肥轴将排肥量调节套、排肥链轮连在一起（图3-18）。

（四）传动装置

该机动力由装在地轮轴上的9齿链轮，通过钩形链传到中间传动轴上的12齿链轮，再由中间传动轴上的12齿链轮，通过链条传到排肥轴上9齿链轮，实现排肥（图3-19）。

（五）脚踏板

脚踏板通过卡丝固定在后梁上，用于站立农具手进行操作和检查作业情况（图3-20）。

图3－20　脚踏板
1．踏板；2．扶手；3．顺梁；4．卡丝

三、安装与调整

（一）安装

该机根据不同作业情况，可安装成四种状态。即起垄蹚地、深松起垄、深松起垄施底肥、中耕深松等。

1．起垄蹚地状态

以机架中心为基准，左右对称安装地轮，其间距为四个行距。装好仿形机构和犁铧，按行距要求，前梁中间，两端各装一组，在后梁每边各装两组。将划印器插入前梁，根据计算的划印器长度，用卡丝定位，再用钢丝绳连接划印器与起落机构。

2．深松起垄状态

在起垄状态基础上，在两组起垄工作部件中间，安装六组深松部件，前梁装四组，后梁装二组。

3．深松起垄施底肥状态

在起垄状态基础上，安装肥箱、中间传动轴、传动链条；将六组深松施肥部件装到前梁上，并装好输肥管。

4．中耕深松状态

在蹚地状态基础上，卸下犁铧，换装深松部件，或将仿形机构和犁铧全部卸下，换装上深松部件。

（二）调整

1．机器高度调整

正常情况下，起垄、蹚地作业时，机架中心距地面高度为725mm。深松起垄、深松起垄施底肥及中耕深松作业时，机架中心距地面高度为600mm。可用地轮上的调节螺杆调整。

2．行距调整

以机架中心为基准，先固定中心一组，再左、右顺次移动调节支臂在梁上位置，满足行距要求后，拧紧U形卡丝。

3．耕深调整

（1）犁铧耕深调整。可通过蹿动仿形轮轮柄在柄裤内位置来调整。调整时，顶丝头要顶入轮柄窝眼内，以防蹿动。

（2）深松深度调整。若深松部件装在主梁上，可通过地轮上的调节螺杆，对机架高度调整。当深松部件装在铧柄裤上时，调整方法同犁铧耕深调整。同时深松铲柄在柄裤内的安装位置，也可调节深松深度。

4．排肥量调整

排肥量可通过转动排肥量调节套调整。调整时注意各排肥舌开度应一致。

5．施肥部位调整

可通过上下蹿动分层导肥管的位置调整，调整范围为30mm。

6．机架水平调整

机架左右水平，可通过地轮调整螺杆来调整，或调整拖拉机悬挂装置左右提升杆长度来调整。机架前后水平，可通过改变拖拉机悬挂装置中央拉杆长度调整。

7．分土板开度调整

分土板开度大小，将影响垄形和培土高度，作业时应根据土地条件和农艺要求进行调整。方法是调节分土板连接板孔位。

8．划印器调整

划印器支臂在前梁方管内可拉出或推进，应使划印圆盘位置符合计算长度（划印器长度计算方法，见播种机使用）。划印器钢丝绳长度应合适，调整时，将起落手柄放中间位置，左、右划印器抬到与机架水平，用钢丝绳分别连接起落转臂和划印器拉环，用钢丝绳卡丝固定。

四、常见故障分析

常见故障、产生原因及排除方法，见表3－1。

表3-1　故障、原因及排除方法

复习思考题

1．中耕机的类型及一般结构有哪些？

2．中耕机工作部件的类型有哪些？

3．除草铲的主要参数及磨刃方法有哪些？

4．中耕机仿形机构的类型及性能特点有哪些？

5．中耕机锄铲该如何选择与配置？

6．悬挂式垄作七铧犁Ⅲ型的结构有哪些？该如何进行调整？