拖拉机的工作原理及基本组成

拖拉机的工作原理及基本组成一、拖拉机的工作原理(一)轮式拖拉机的工作原理1、拖拉机的行驶拖拉机能行驶是靠内燃机的动力经传动系统，使驱动轮获得驱动扭矩Ｍk，获得驱动扭矩的驱动轮再通过轮胎花纹和轮胎表面给地面小、向后的水平作用力(切线力)，而地面对驱动力大小相等、方向相反的水平饭作用力Pk，这个Pk饭作用力就是推动拖拉机向前行驶的驱动力(也称喂推进力)。当驱动力Pk足以克服前后车轮向前滚动阻力和所带农具的牵引阻力时，拖拉机便向前行驶。若将驱动轮支离地面，即驱动力Pk等于零，则驱动轮只能原地空转，拖拉机不能行驶；若滚动阻力与牵引阻力之和大于驱动力Ｐk时，拖拉机也不能行驶。由此可见轮式拖拉机行驶是由驱动扭矩驱动轮与地面间的相互作用而实现的，并且驱动力要大于滚动阻力与牵引阻力之和。下面我们再分析一下影响拖拉机行驶有主要因素。2、影响拖拉机行驶的主要因素(1)滚动阻力拖拉机的滚动阻力，主要是由于轮胎和土壤的变形而产生的，在拖拉机的重量作用下，轮胎被压扁、土壤被压实。车轮在滚动过程中、轮胎沿圆周围方向与地面相接触的各个部上继被压扁变形，且把车轮前面高出土壤压下去使土壤压下去使土壤变形而形成轮辙，即产生了阻碍车轮向前滚动的滚动阻力。影响滚动阻力的因素很多，主要与地面的坚实和潮湿程度上的垂直载荷的大小等因素有关。对同一台拖拉机来说，若地面条件不同，其滚动阻力也不同，如在沥青和水泥或干硬地面上行驶滚动阻力小，拖拉机牵引力就大，在同样使用条件下，若加在轮胎上的重量越大，土壤在垂直方向的变形越大，滚动阻力也就越大。一般说来，减少轮胎本身的变形和土壤垂直方向的变形，有利于减少滚动阻力。若拖拉机在松软地面上行驶，采用低压轮胎，加大轮胎支承面积，则可减小土壤在垂直方向的变形，降低滚动阻力，从而提高牵引力。由于拖拉机主要用于田间作业，多在松软地面上行驶，为减小土壤在垂直方向的变形，因此拖拉机一般采用的最低压轮胎，采用加宽轮胎也是同样的道理。在我们经营中应注意低压轮胎、加宽轮胎和高压轮胎在使用上的区别。(2)牵引阻力牵引阻力是拖拉机带动农机具进行作业所要克服的阻力，它等于拖拉机通过连接装置传给农机具的牵引力。由于牵引力等于驱动减去滚动阻力，因此，增加驱动力和减少滚动阻力是提高牵引力的有效措施。(3)驱动力它是路面对驱动轮的水平反作用力。因此，内燃机通过传动系统传到驱动轮上的驱动扭矩Ｍk的大小，表明了拖拉机的驱动力Ｐk也越大。但由于Ｍk是由内燃机的功率决定的，因此Ｐk也受到内燃机功率的限制。同时Ｐk又受土壤条件的限制，不能无限增加，因为当土壤的反作用力即驱动力Ｐk增加到一定程度时同，土壤被破坏，驱动轮严重打滑，驱动力Ｐk不能再增加了。我们把土壤对驱动轮所能产生的最大反作用力叫做“附着力”。由此可见，驱动力Ｐk的最大值除了受内燃机率限制外，还受土壤附着力的限制，而不能无限增加国。附着力反映了驱动与土壤间产生最大驱动力的能力。影响附着力的因素很多，主要与地面的条件，轮胎气压、尺寸、花纹和作用在轮胎上的垂直载荷的大小等因素有关。对拖拉机来说，在一定的土壤条件下，在一定的范围内降低轮胎气压、增大轮胎支承面积、改善车轮对土壤的抓着能力、增加车轮的附着重量等，都有利于提高拖拉机的附着力，在拖拉机上普遍采用低压轮胎，有的拖拉机采用了加宽轮胎和高花纹轮胎以及在拖拉机驱动轮上加配重铁，都是为了增加拖拉机的附着力，提高拖拉机的牵引能力而采取的措施。但应指出驱动轮上加配重铁，虽然可增加附着力，但同时也增加了土壤在垂直方向上的变形，增加了滚动阻力，因此是否加配重铁，还要视具体使用条件，权衡总的效果进行取舍。拖拉机驱动轮与地面间产生的最大附着能力和抵抗打滑的能力，称为拖拉机的附着性能。若附着性能好，打滑较轻，则驱动扭矩就能充分利用，内燃机的能力也能得到充分的发挥，拖拉机在工作时就显得有劲。若附着性能差，打滑严重，则驱动扭矩就不能充分利用，内燃机的能力就不能得到充分的发挥，拖拉机在工作时就显得有劲使不出来，或者说拖拉机没有多大劲。驱动轮严重打滑，会使拖拉机行驶速度降低，生产和经济性下降，同时也加快了驱动轮轮胎的磨损，此外土壤的结构也会遭到破坏。(二)履带式拖拉机的工作原理履带式与轮式拖拉机不同，它是通过一条卷绕的环形履带支承在地面上。履带接触地面，履刺插入土内，驱动工不接地。驱动轮在驱动扭矩的作用下，通过驱动轮上的轮齿和履带板节销之间的啮合连续不断地把履带从后方卷起。接地那部分履带给地面一个向后的作用力，而需也相应地给履带一个前的反作用力Ｐk，这个Ｐk反作用是推动拖拉机向前行驶的驱动力。轮式拖拉机的驱动力是直接传给行走轮的，而履带式拖拉机不同，它的驱动力Ｐk是通过卷绕在驱动轮上的履带传给驱动轮的轮轴，再由轮轴通过拖拉机的机体传到驱动轮上。当驱动力足以克服滚动阻力和所带农具的牵引阻力时，支重轮就在履带上表面向前滚动，从而使拖拉机向前行驶。由于驱动轮不断地把履带一节一节卷送到前方，再经导向轮将其铺在地面上，因此支重轮就可连续地在用履带铺设的轨道上滚动了。由此可知，履带式拖拉机行使是由驱动扭矩通过驱动轮使履带与地面间的相互作用而实现的，并且驱动力大于滚动阻力与牵引阻力之和。驱动力的最大值与轮式拖拉机一样，它一方面取决于内燃机的能力，另一方面又受到履带与地面间附着条件的限制。一般说来，拖拉机的功率越大，驱动力就越大。影响附着力的因素很多，就其拖拉机本身的结构来说，合理的选择履刺、履带的形状尺寸，在一定限度内增加履带的承受重量等，均可提高附着力，增加拖拉机的牵引力。履带式拖拉机的滚动阻力是由土壤在垂直方向上的变形和行走系各机件间的相互摩擦作用而形成的，减小滚动阻力，可增加拖拉机的牵引力。二、拖拉机的基本组成拖拉机虽是一种比较复杂的机器，其型式和大小也各不相同，但它们都是由发动机、底盘和电器设备三大部分组成的。(一)发动机它是拖拉机产生动力的装置，其作用是将燃料的热能转变为机械能向外输出动力。我国目前生产的农用拖拉机都采用柴油机。(二)底盘它是拖拉机传递动力的装置。其作用是将发动机的动力传递给驱动轮和工作装置使拖拉机行驶，并完成移动作业或固定作用。这个作用是通过传动系统、行走系统、转向系统、制动系统和工作装置的相互配合、协调工作来实现的，同时它们又构成了拖拉机的骨架和身躯。因此，我们把上述的四大系统和一大装置统称为底盘。也就是说，在拖拉机的整体中，除发动机和电器设备以外的所有其他系统和装置，统称为拖拉机底盘。(三)电器设备它是保证拖拉机用电的装置。其作用是解决照明、安全信号和发动机的起动。发展趋势从拖拉机的生产和使用情况来看，拖拉机的主要发展趋势是：①平均功率不断增大。不论农业用拖拉机还是工业用拖拉机，为了提高单机的作业生产率，平均功率继续增大，但增长的速率已有降低趋势。北美地区和苏联因人少地多,农业生产规模大，大多采用大型农机具,并配备相应的大功率拖拉机。在一般发展中国家里仍以中小功率拖拉机为主，但其平均功率也在不断增大。②在农业拖拉机中轮式拖拉机占绝对优势。在许多国家的农业生产中已基本不使用履带拖拉机。在苏联、意大利和中国,虽仍有部分履带拖拉机在使用,但所占比重也在不断下降。在工业拖拉机中，尤其是推土机、挖掘机等机型，履带式仍占绝对优势。随着拖拉机功率的增大，四轮驱动拖拉机得到较快的发展。液压转向装置的应用能解决这种机型的转向困难问题，铰接式转向能大大减小转向半径，这些因素更促进了大功率四轮驱动拖拉机的发展。为了提高在水田中的牵引附着性能和通过能力，中小功率轮式拖拉机的四轮驱动变型在日本等国也获得了较快的发展。③拖拉机的安全性、操纵轻便性和工作环境舒适性越来越受到重视。设计制造良好的驾驶室和各种仪表不仅可改善驾驶员的工作条件，保证安全，还可提高劳动生产率和工作质量。④拖拉机及其零部件的系列化、通用化、标准化，是方便生产、使用、降低制造成本和简化配件供应的重要措施。为了能以较少基本型号的拖拉机满足拖拉机市场多方面的需求，欧美各大拖拉机公司都生产一个或几个系列产品。在苏联等国则有全国统一的拖拉机系列型谱，用以指导各生产厂产品的发展。发展具有两个或两个以上功率等级的、有一定有机联系的拖拉机基本型号及其相应的变型，构成系列产品，可使产品之间的零部件具有最高的通用化程度，从而加大通用零部件的生产批量；或能在同一条加工线上生产相似的零件，在同一条装配线上装配相似的部件和相邻等级的拖拉机。这对于充分利用生产能力和降低生产成本都十分有利。⑤液压技术在拖拉机上的应用日益广泛。在现代拖拉机尤其在大型拖拉机上，几乎所有主要部件的操纵都采用液压装置，如离合器、变速箱的动力换档、差速锁、制动器和转向机构等。在某些拖拉机上，连座位的调整、玻璃窗的启闭也都用液压装置。电子－液压控制的悬挂系统已在某些拖拉机上采用，这种装置由于操纵开关布置上的方便，液压管路可相应地缩短，在大型拖拉机上将会得到更多的应用。⑥拖拉机某些构件长期承受随机交变载荷,会引起疲劳损坏，影响拖拉机的工作可靠性和寿命。为了进一步提高产品质量，大的拖拉机公司都投入了较多的资金和人力，制取在各种工况下零件载荷谱，组织模拟试验和应力分析，在积累大量实验数据的基础上编制电子计算机软件,进行优化设计。这不仅能提高产品质量,并可缩短新产品的研制周期。先进的拖拉机生产企业都已应用电子计算机辅助设计(CAD)手段进行产品设计。优化设计的研究和应用也日渐受到重视。拖拉机的分类一、手扶拖拉机小型拖拉机适合当前农业小规模经营购买能力和使用条件，具有较强的生命力。小型拖拉机包括手扶拖拉机和小四轮拖拉机。1993年末全国生产小型拖拉机产品的工厂计80多家，生产小型拖拉机85.5万台，其中手扶拖拉机38.2万多台。（一）大型手扶拖拉机8.8千瓦（12马力）手扶拖拉机多年来一直是手扶销售市场的主销产品，销售市场以中南、华东、西南地区为主，西北，西北、东北、华北地区对手扶拖拉机的需求量相对较小。手扶拖拉机的主导产品仍然是东风－12、工农－12K、红卫－12等四种8.8千瓦（12马力）定型产品。随着形势的发展，今后小拖发展的趋势是上向11千瓦（15马力）、13.2千瓦（18马力），下向4.4千瓦（6马力）、5.9千瓦（8马力）延伸。（二）中小型手扶拖拉机中型一般指4.4～5.9（6～8马力）；小型一般指2.2～3.7千瓦（3～5马力）。80年代，随着农村经济体制改革、联产承包责任制的实行，对中小型手扶拖拉机的需求量迅速增加。小型手扶拖拉机的主要型有GN－31、丹霞－4、长江－51、长江－31、江西TY－81等。二、轮式及履带式拖拉机1993年大中型拖拉机生产厂共13家，计生产16种型号的拖拉机，其中：轮式14种，履带式2种，集材型2种，农用四轮驱动型3种，功率范围从18.4～58.9千瓦（25～80马力）。年产量为4.7万台，其中轮式拖拉机占64%，履带式拖拉机占36%。小四轮拖拉机指功率8.8～11千瓦（12～15马力）的小型轮式拖拉机，生产厂60多家，年产量42.1万台。1993年全国农机公司系统销售大中型拖拉机3.85万台、手扶拖拉机35.1万台。（一）小四轮拖拉机小四轮拖拉机在我国已有20多年的生产和使用历史，1993保有量为371万台，占小型拖拉机保有量的47%，由于它适应当前农村生产体制，有助于农村短距离运输，因而近几年发展迅猛，小四轮拖拉机产品有7种基型，60多种型号。主要机型有泰山－12、长春－15、邢台－120/140、工农－12C、东方红－150/170/180、铁牛－120、长春－15、江苏－120/150、松江－12、江淮－12、河北－150、五台山－150、天水－15、新疆－150等。小四轮拖拉机正在由8.8千瓦向11千瓦、13.2千瓦方向发展，结构方面部分机型由皮带传动改为直工全齿轮传动。13.2千瓦的小四轮拖拉机有丰收－180/184、TY－180、金马－180等机型。（二）18.4～29.4千瓦（25～40马力）轮式拖拉机18.4千瓦（25马力）轮式拖拉机是60年代中后期，我国首次自行设计的原东方红－20型轮式拖拉机的变型机型。主要的生产厂及机型