拖拉机的分类及性能分析

2017-03-10李素艳

农业科技与装备 2016年9期

李素艳

摘要：详细介绍拖拉机的种类、特点及工作装置，探讨拖拉机的农艺适应性、使用经济性及与后悬挂农具匹配性的计算方法，旨在为拖拉机的选购及使用提供借鉴。

关键词：拖拉机；分类；农艺适应性；匹配性；经济性

中图分类号：S219.02 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）09-0027-03

拖拉机是一种自走式动力机械，通过牵引、推动、驱动与操纵配套作业机械完成各项移动式作业，也可做为固定作业动力。拖拉机是农业现代化的主要动力，在农田、林业、水利、运输、园林及工程等领域发挥重要作用，其保有量是一个国家或地区农业发展水平的重要标志之一。

为满足不同作业需求，拖拉机的功率范围从1.5 W（小型手扶式拖拉机）到500 W，其主要结构相似，由发动机和底盘（包括传动系统、行走系统、转向系统、制动系统、液压悬挂系统、动力输出系统、电器仪表系统、驾驶操纵系统及牵引等系统等）组成。

1 拖拉机的分类

1.1 按结构特征分类

根据主要结构特性，拖拉机可分为轮式拖拉机、履带式拖拉机、手扶式拖拉机、船式拖拉机和自走底盘五大类。每大类中又可按其结构特征分为若干小类。

轮式拖拉机根据驱动形式分为后轮驱动和四轮驱动两种类型。后轮驱动的拖拉机前轮小、后轮大，前轮用于转向，后轮用于驱动；四轮驱动的拖拉机，有的前后轮大小相同，有的前轮小、后轮大，有折腰转向或斜行转向等形式。

履带式拖拉机可分为普通履带式、宽履带式、窄履带式、高地隙式等。

手扶拖拉机有耕整机及独轮式、两轮式、履带式和乘坐式等。

1.2 按用途分类

根据用途，拖拉机可分为农业用、林业用和工业用三大类。

农业用拖拉机大多用于耕地、整地、播种、收获、田间管理、农业基本建设及运输等，为一般用途拖拉机。其它少量农业用拖拉机为特殊用途拖拉机，如中耕拖拉机，草坪园艺拖拉机，果园、葡萄园拖拉机，水田拖拉机及坡地拖拉机等。

林业用拖拉机主要用于林区集材、运输和营林等作业。集材拖拉机多采用四轮驱动和履带式结构，具有良好的牵引性能及爬坡、越野能力。

工业用拖拉机主要用于推土、挖掘、铲运、平地、开沟及铺管等工程施工和土石方作业，以履带式和四轮驱动式为主。

2 拖拉机的使用性能

2.1 农艺适应性

农用拖拉机应该在预定的土壤、地形、道路及气候等条件下正常、安全、可靠地作业，且可以满足农业质量要求。这主要表现在拖拉机的牵引附着性能、通过性、转向操控性、稳定性和制动性上。

2.1.1 通过性农用拖拉机在田间、无路和道路条件下的通过能力称为通过性。衡量通过性的主要指标是最大越障高度、最大越沟宽度、最小离地间隙和农艺地隙。

2.1.2 转向操纵性拖拉机的转向操纵性是指拖拉机能按驾驶员期望的路径行驶的性能，包括转向机动性和行驶直线性。

2.1.3 稳定性拖拉机在坡道上不致翻倾和滑移的能力称为稳定性。

2.1.4 制动性行车制动性能指拖拉机在行驶中操纵行车制动装置减速或迅速停车的能力。停车制动性能是操纵停车制动装置，拖拉机能在规定坡度上停住的能力。

2.2 使用经济性

2.2.1 生产率单位时间拖拉机或机组完成的作业量称为生产率。以实际生产率或纯生产率（即实际工作小时或纯工作小时完成的工作量）表示。

2.2.2 油耗油耗包括燃油和机油的消耗，常用单位功率小时的燃油、机油消耗量表示，即燃油或机油的消耗率。

2.2.3 可靠性拖拉机在规定時间和条件下，无故障地完成规定功能的概率称之为可靠性，表明主要零部件的可靠耐用程度和使用寿命。拖拉机的可靠性常用无故障性、维修经济性和耐久性表示。

2.2.4 机组配套性能机组配套性能用拖拉机和配套机具能进行的作业项目多少及是否能充分利用拖拉机的牵引功率为评价指标。主要因素有拖拉机排档数目和传动比变化范围、拖拉机单位宽度功率和工作装置性能等。

为保证机组作业质量和安全，充分发挥拖拉机的功率，拖拉机与机具的布置必须合理，配套必须协调。1）连接尺寸协调。拖拉机的工作装置与配套机具的连接尺寸和技术规格应协调一致，以保证连接协调和良好的工作能力。2）拖拉机的牵引力、输出动力、工作速度与机具协调。拖拉机应在合适的机具作业速度范围内发挥牵引力、牵引功率或动力输出轴功率，以克服配套机具的工作阻力和动力消耗，并留有一定的动力储备，以适应机具短期阻力增大。3）拖拉机转向操纵性、轮胎承载能力和悬挂提升能力与配套机具协调。4）拖拉机轮（轨）距、轮胎宽度与机具配套协调，不致发生偏牵引。

2.3 与后悬挂农具匹配性

轮式拖拉机与后悬挂农具的匹配应符合GB/T 10911-2003的规定。该标准规定了由前轴载荷、后轮胎的承载能力及液压悬挂系统最大提升力等因素确定拖拉机与后悬挂农具合理匹配的方法。拖拉机与后悬挂农具在质量上的匹配，需要进行计算来确定（见图1）。

1）保证拖拉机行驶安全的前轴载荷所确定的农具最大质量计算公式为：

MFmax= （1）

式中：MFmax为保证拖拉机行驶安全的前轴载荷所确定的农具最大质量，kg；Ftf为允许从拖拉机前轴转移的最大载荷值，N；L为拖拉机轮距，m；x为下拉杆水平时，下悬挂点到后轮中心线之间的水平距离，m；y为下拉杆水平时，农机具质心到下悬挂点之间的水平距离，m；g为重力加速度，m/s2。

其中，Ftf=Ff-0.2MSming （2）

式中：Ff为拖拉机前轴静载荷，N；MSming为拖拉机最小使用质量，kg。

2）为避免后轮胎超载的农具最大质量计算公式为：

MRmax= （3）

式中：MRmax为避免后轮胎超载的农具最大质量，kg；Rtf为后轮胎最大承载量与后轮胎静态垂直载荷之差，N。

3）由液压悬挂系统最大提升力确定的能够全行程提升的最大农机具质量按下式计算：

MLmax= （4）

式中：D为液压提升器缸筒直径，mm；PH为液压系统工作压力，MPa ；ηm为系统及悬挂机构机械效率；imax悬挂机构某一点的最大速比。

根据农机具的质心位置、质量和使用说明书中提供的相关参数，按上述公式进行分析计算。若机具质量小于某种状态下的最大质量，即可以匹配，反之则不适合匹配。

2.4 牵引附着性

拖拉机与农机具进行配套设计时，需正确计算拖拉机可利用的牵引功率，轮式拖拉机可应用下列经验公式估算各种土壤条件下拖拉机的牵引功率。

A为发动机最大功率；B为最大动力输出轴功率，B=0.86A；C為最大牵引功率（混凝土路面），C=0.86B=0.74A；D为最大牵引功率（坚实泥地），D=0.86C=0.64A；E为可用牵引功率（坚实泥地），E=0.86D=0.55A；F为可用牵引功率（耕作土壤），F=0.86E=0.47；G为可以牵引功率（松软土壤），G=0.86F=0.40A。

在算出一定土壤条件下配套拖拉机的牵引功率后，当机组基本作业速度为v时，可用下式计算拖拉机所的挂钩牵引力，以便进行农机具的合理配套设计。

PT=FTv/3.6 （5）

式中：PT为拖拉机的牵引功率，kW；FT为拖拉机基本档位的挂钩牵引力，kN；v为拖拉机基本档位的实际工作速度，km/h

3 拖拉机的工作装置

3.1 液压悬挂装置

液压悬挂装置由悬挂装置、液压系统、操作和耕深控制机构等组成。大多数拖拉机为后悬挂，也可兼有前悬挂或轴间悬挂。

悬挂装置的主要功能是挂接和升降机具，传递牵引力，使耕作机具具有良好性能并限制机具横向摆动，并提供足够的运输高度，满足机组的纵向通过性要求。

3.2 动力输出轴

拖拉机的动力输出轴是拖拉机向其驱动机具输出动力的轴，将动力传给配套农机具。

按照转速，动力输出轴可分为标准转速式和同步式两类。前者的转速与发动机转速有一定关系，不因拖拉机档位改变而改变转速，国内拖拉机应用较多，转速一般为540 r/min或1 000 r/min；后者转速与行驶速度成固定的比例关系，多用于驱动转速需要与拖拉机行驶速度成一定比例的农机具，如播种机、施肥机等。

按照在拖拉机上的位置，动力输出轴可分为前置、后置和轴间三类。前动力输出轴由曲轴前端引出动力，经联轴器、专设离合器和减速机构驱动，一般由动力输出传动系引出。

动力输出轴的旋转方向为，当从拖拉机后面看时，应按顺时针方向旋转。