如何估算农机具的牵引阻力

刘继平

我们在进行农机作业时，所牵引的农机具在完成作业过程和移动必须要有一定的功率，以克服牵引阻力和阻扭矩。单纯牵引工作时，农机具对土壤、作物等加工对象进行加工，或通过农机具地轮驱动其工作机构与部件，其牵引阻力包括完成工艺过程的阻力和农机具自身移动的阻力两部分。牵引同时驱动工作，农机具完成工艺过程的能量或者有单独的发动机供给，如牵引式谷物联合收割机；或者由动力输出轴供给，如牵引式玉米或水稻收割机，其牵引阻力只包括农机具的移动阻力，牵引阻力的构成要素在机组作业时和空行时基本相同。阻扭矩则包括完成工艺过程和工作机构空转两部分。单纯驱动工作时机组功率用于克服农机具阻扭矩。至于自走式机器，其自身移动与完成工艺过程所需能量完全由其发动机供给，通常不单独计算其牵引阻力。

农机具因为类型不同，而各有其牵引阻力构成项目。例如有壁犁在作业速度为4.3～5.4 km/h时，滚动阻力约占总阻力的10%，使土垡变形的阻力约占65%～74%，使土垡运动的阻力约占16%～25%。对于牵引式谷物联合收割机，则滚动阻力是主要构成总阻力的项目。从农机具牵引阻力的构成来看，影响因素是很多的，如农机具质量、构造与技术状态，农机具承载的物质﹙种籽、肥料、收获物等﹚的质量，加工对象的物理机械性质和状态，土壤性质、湿度与地面状态，以及机组作业速度等等。

为了便于估算农机具的工作阻力，我们在实际田间作业中，可以将其分为滚动阻力和完成工艺过程的阻力。滚动阻力可当作空行阻力来计算；而完成工艺过程的阻力可根据各种作业机械分别计算。对于播种机、中耕机等，其完成表土加工的阻力与其加工深度有关，作业时以每个加工部件计算：圆盘式开沟器13～20 N/cm；锚式开沟器11～17 N/cm；松土锄铲40～50 N/cm；除草锄铲20～30 N/cm；深松土铲50~120 N/cm。

农机具作业比阻是指在平地上测定农机具工作时的牵引力，并与工作的幅宽之比值。各种机具的作业比阻不一样，计算起来也比较复杂，只能估算出一个概值。例如：轻型圆盘耙为2000～3000 N/m；重型圆盘耙为6000～7000 N/m；行间锄铲式中耕机为1200～1800 N/m；圆盘开沟器播种机为1000～1200 N/m；松土机深松为8000～13 000 N/m；水田耙为900～1500 N/m;马铃薯挖掘机为5800～8500 N/m。对于各种犁及深松机械来说，其作业比阻与耕作深度和作业幅宽成反比，与其耕作的土壤条件关系也很大。

各种田间作业的比阻值分布范围很宽，任一作业的比阻均在一定的范围内变化，不同的土壤类型的犁耕比阻差别显著。所以，我们在农机作业时一定要选好时机，既要考虑由于天气造成的耕地土壤含水量不同，也要考虑其它因素造成的土壤条件的不同。在土壤湿度超过适耕湿度时，犁耕比阻增大。如果继续增大土壤含水量后，水分对犁的工作部件有了润滑作用土壤内聚力下降，耕犁比阻趋于下降。水田耕作中应该注意利用，则土壤含水量趋于饱和的情况，这时比阻比较小。此外，根据试验资料表明，农机具的技术状态对作业比阻的影响也不小。例如，耕熟地时，犁铲厚度由1 mm增加到3 mm时，犁耕比阻将要增大57%；增厚到4 mm时，其犁耕比阻则增大一倍，而且耕深、耕宽均减小了。因此，作业时应该及时将犁铲磨锐、延展或更换犁铲。

机组作业速度对作业比阻有较大的影响。在通常作业速度下确定的作业比阻概值大体上适合5 km/h以下的速度，此后速度每增加1 km/h，作业比阻将增加3%左右。如果开荒或者在重粘土耕地作业时，将增加5%～7%；如果在轻质土壤耕地上作业时，将增加2%～3%；如果在一般性土壤耕地上作业时，将增加3%～5%；播种为1.5%～3%；灭茬、中耕为2%～3.5%；钉齿耙、镇压为1.5%～2.5%。可见，对于某些提高速度可改善作业质量的作业，适当提高速度是可取的。但是，在实际作业中，应该先试验后进行，不能茫然提速，以免损坏农机具。

拖拉机在驱动农机具工作部件所克服的是阻扭矩，它们具有随机的波动特性。因此，作用于发动机曲轴的阻扭矩波动，是这些阻力或阻扭矩波动的综合。根据试验数据表明，小的波动可以由发动机运动惯性来克服，而大的波动则需降低发动机负荷程度来克服，以便保证发动机只在短时间内在非调速范围工作，而大部分时间功率利用都比较充分。由于国产农用发动机的耐用水平比较低，所以在实际生产中不宜选用过高的负荷程度。（06）

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