小型农用拖拉机工作原理与工作过程分析研究

摘要：小型农用拖拉机是我县广大农户经常使用并且范围十分广的一种农田作业机械，在使用过程中，由于时间的延长和技术操作上的原因，难免会发生故障。要想更好地使农业机械服务于农业生产，就要充分了解其工作原理和工作过程，以便在工作中出现故障时有的放矢，对症下药。因此，本文对小型拖拉机基本工作原理与工作过程进行了分析。重点分析研究了拖拉机工作原理的四个过程，即进气行程、压缩冲程、作功行程和排气行程。通过这些描述使农机户对于拖拉机的工作原理及过程有个了解，从而更好地使用农用拖拉机。

关键词：拖拉机基本工作原理;小型拖拉机;进气行程;压缩冲程;作功行程;排气行程;拖拉机

小型农用拖拉机在我县使用十分广泛，如何使广大农机用户真正了解拖拉机的构造、原理及工作过程，使其在出现故障时能够自己有效地进行及时维修，不耽误农活，对此，结合我在农机部门多年的工作实际，对此进行简要分析。拖拉机的基本工作原理，就是把燃油（柴油）燃烧产生的热能转变为曲轴的转动而向外作功。因为柴油发动机（简称拖拉机）是用不容易挥发的柴油做为燃油。在拖拉机中，新鲜空气首先进入气缸内，经过强烈的压缩，空气温度急剧升高后，压力很高而且雾化很好的柴油适时地喷射到燃烧室内，与高温空气混合，并且自行着火燃烧。所以拖拉机又叫做压燃式发动机。其过程可以简单总结如下：

一、小型农用拖拉机进气行程分析

在我县，农村使用的小型农用拖拉机多数是单缸四行程拖拉机。所谓单缸是指拖拉机的气缸数为一个;所谓四行程指的是拖拉机曲轴要转动两圈才能完成一个工作循环，即进气、压缩、作功、排气四个行程。单缸拖拉机结构简单，耗油量少，且运行费用低廉。所以在我县的广大农村小拖拉机、三轮农用运输车以及排灌、农副产品加工中被普遍使用。拖拉机工作时是将柴油（燃料）燃烧所产生的热能转化为机械能的装置，因为柴油直接在拖拉机内部（气缸内）燃烧，所以又称为内燃机。拖拉机在正常工作时，靠曲轴旋转的带动，活塞由上止点向下止点运动。这时由配气机构使进气门打开，排气门关闭。随着活塞的上下移动（主要是向下移动），气缸内容积逐渐加大，造成真空吸力，新鲜空气不断地从进气阀门被吸入气缸内。活塞到达下止点时，进气行程结束，进气门随之而来被关闭。此时气缸内的气体压力为78.5～88.2千帕（0.8～0.9千克力/立方厘米），温度为50～70℃。对进气行程的要求是进气要充分，进气量越多越好，即充气系数越大。

二、小型农用拖拉机压缩冲程分析

小型拖拉机是一种行走式的动力机械，用途很广泛。配上各种农业机具，可完成耕地，播种，中耕，施肥及收割等田间作业，可进行抽水，脱粒及农副产品加工等固定作业。配帶拖车还可以进行运输作业。加深对农用小型拖拉机的结构特点的了解，对于更好地发挥农机在生产中的作用，服务于现代农业具有十分重要的作用。在农业机械正常工作时，拖拉机的曲轴继续旋转，带动活塞由下止点向上止点运动。这时，进气和排气阀门都关闭，气缸内的空气逐渐被压缩，压力和温度不断升高。拖拉机一般都具有较大的压缩比，压缩终了时，气缸中的压力可达2940～4900千帕（30～50千克力/立方厘米），温度可达到500～600℃（比柴油的自燃温度要高200～300℃）。对于压缩行程的要求是气门关闭要严，气缸和活塞之间密封性要好，千万不能漏气。

三、小型农用拖拉机作功行程分析

这个行程也叫做燃烧膨胀行程，是指在拖拉机工作时，当压缩行程接近终了时，喷油器将柴油以细小的油雾状态喷入气缸内。这些油雾在高温下很快蒸发，与气缸中的空气混合成为可燃性的混合气体。经过很短的一段着火准备阶段，当活塞接近上止点时，可燃混合气在高温下立即自燃，放出大量热量，使气缸内气体的温度和压力急剧上升，其最高值可达5900～8800千帕（60～90千克力/立方厘米），温度升高到1700～2000℃。此时进、排气门都是关闭的，高温高压的气体因膨胀而产生的巨大推力，推动活塞从上止点向下止点运动，再通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，将可燃混合气燃烧发出的热能转变为活塞、曲轴的机械运动，而向外作功。随着活塞向下止点运动，气缸容积逐渐扩大，气缸内气体的压力和温度也相应降低。

四、小型农用拖拉机排气行程分析

拖拉机工作中，在飞轮惯性的作用下，曲轴继续旋转，通过连杆带动活塞从下止点向上止点运动。此时排气阀门打开，进气阀门依然关闭，燃烧后的废气被向上运动的活塞驱赶，从排气门排出。对排气行程的要求是排气要干净，残留在气缸内的废气越少越好。排气行程结束后，即活塞到达上止点后，曲轴继续旋转，活塞又开始从上止点向下止点运动，开始下一个进气行程。拖拉机每进行一次进气—压缩—作功—排气的过程，叫做一个工作循环。在这个循环中，曲轴转动了两圈，经历了四个行程，所以称这种拖拉机为四行程拖拉机。在一个工作循环中，曲轴转动了两圈，经历了四个行程，而只有一个（作功）行程是由活塞带动曲轴旋转来作功的。其他三个行程都是为作功准备的，需要由曲轴带动活塞运动。那么，在不作功的三个行程中，曲轴的动力又是从何而来的呢？原来，在曲轴一端装有一个飞轮，在作功行程，膨胀的气体通过连杆使曲轴加速旋转，飞轮随之而来也会加速旋转，这样一来就会产生一定的运动惯性力。而在非作功的三个行程中，活塞就是由曲轴和飞轮的惯性力带动完成的。

单缸拖拉机的曲轴转动两圈半只有半圈作功，所以会产生较大的震动，曲轴旋转也不平衡。而多缸的拖拉机则可以通过正确排列和合理确定各缸的工作顺序，使各缸的作功行程相互交错，这样一来，就大大提高了曲轴运转的平稳性。

参考文献：

【1】王连成：《农业机械》，[M]，北京，中国农业出版社，2000年9月。

【2】李问盈、籍宝国编著：《小型拖拉机使用与维修》，[M]，北京，中国农业出版社，2006年10月。

【3】肖兴宇主编：《农业机械使用与维修》，[M]，北京，中国农业大学出版社，2009年8月。

作者简介：孙丽（1979.03），女，汉族，吉林通榆人，现任职于吉林省白城市通榆县开通农业机械推广中心站，研究方向为农业机械推广应用，维修与保养。