生产学第四章

1、 农业机械化生产学农业机械化生产学课件课件 第四章第四章 机组动力性能合理利用机组动力性能合理利用 第一节 作业机械的牵引阻力 第二节 机组作业动力平衡 第三节 拖拉机动力性能及其合理利用 第四节 机组编制 第四章第四章 机组动力性能的合理利用机组动力性能的合理利用 第一节第一节 作业机械的牵引阻力作业机械的牵引阻力 农具的牵引阻力是影响机组运用效果的一个重要参数， 因此必须对它有足够的了解。以便在工作中能采取降低阻 力的各种措施。下面以牵引式机组为例，分析农机具的阻 力。 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 当农具在非作业状态运动时，其阻力称为空行阻力； 农具的工作部件进行工作时所产

2、生的阻力，称为工作阻力。 通常所说的牵引阻力就是指农具的工作阻力。农具牵引阻 力一般由以下部分构成： 农具移动的滚动阻力f：即机具空行移动时所 产生的阻力。包括农具行走装置与土壤摩擦，轮轴与轴套 的摩擦以及行走装置使土壤压缩变形所产生的阻力等。滚 动阻力的大小与机具重量、机轮类型和结构参数、土壤和 地面状态、农具行走速度及润滑调整情况有关。 一、牵引阻力的构成一、牵引阻力的构成 农具的牵引阻力可分为空行阻力和工作阻力。 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 工作部件和加工对象间的摩擦阻力F：这类阻 力如土壤与犁铲、耙片、开沟器等的摩擦，茎杆与切割器 的摩擦，种子、和排种装置的摩擦等。摩擦

3、阻力在各种作 业机械中约占总阻力的15-35%。 工作部件使加工对象产生变形的阻力d：这类 阻力如耕地时土壤垡片的松碎，耙地和中耕时土壤的破碎， 培土、开沟时所产生的土壤变形等。 工作部件使加工对象产生运动的阻力Rg：如耕地 时土壤垡片的抛翻，耙地、中耕等作业中土壤的位移，收 割时推移茎杆的阻力等。 工作部件使加工对象产生变形和运动这两 种阻力，占工作总阻力的比重较大，如五铧犁 工作时使土壤变形和运动的阻力约占总阻力的 75，且随工作速度的增加而增加。 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 农具传动机构的摩擦阻力m：指用农具行走轮 驱动传动机构所产生的摩擦阻力。至于由拖拉拉机动力输 出轴

4、驱动农具传动机构所产生的阻力矩不表现为牵引阻力 形式。 机组在坡地上沿纵坡工作时，还有坡度阻力R。 这样，农具在坡地上稳定运动时总阻力表示为： 应当指出，此式是农具阻力构成的一般公式，随着 作业种类、机具类型和环境条件的不同，阻力的构成项目 也有所不同。 RRRRRRR mgdFf 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 二、牵引阻力的表示法二、牵引阻力的表示法 农具的牵引阻力可用比阻来表示。 犁比阻数学表达式为： )/( 2 0 mN hB R hbn R K p mm 非犁耕机组比阻的数学表达式为： )/(mN B R K p m 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 如果以上二

5、式的分子与分母同乘以单位路程的长度 （米），则表示加工单位面积或单位体积土壤所消耗的机 械能。如下式所示： )/( 2 mNm LB LR K p 或 )/( 3 0 mNm hbnL LR K 所以农具比阻也是评定各种作业机械能量消耗大小 的指标。在实际工作中，不同农具的空行阻力占牵引阻力 的比重差异很大。铧式犁的空行阻力约占整个阻力的8- 12%；中耕机占13-20%；播种机占50-60%；割晒机占55% 以上。 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 三、农具牵引阻力的影响因素三、农具牵引阻力的影响因素 机组在作业过程中，农具的牵引阻力并不是定值，而 是经常变动的。影响牵引阻力的主要

6、因素有： 土壤湿度 土壤湿度不仅对作业质量，而且对机 具比阻。为了满足农业技术要求，降低能量消耗，机组应 尽可能在合适的土壤水分范围内工作。 耕作深度 由田间试验得知，随着耕作深度的增 加，不仅总阻力增加，而且比阻也有所增加。 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 工作部件的技术状态 土壤耕作机械的工作部件， 如犁铧、锄铲、圆盘等磨钝或损坏后，不但使作业质量变 坏，而且使机具的阻力增加。 农具的作业速度 随着农具作业速度的提高， 牵引阻力也有所增加，但在现有速度范围内，牵引阻力的 增加与速度的增长相比，阻力的增长相对较慢。所以，对 某些提高速度可改善工作质量的作业（如中耕地），以及 某些

7、轻负荷作业适当提高机组作业速度的合理的。 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 由前述牵引阻力的影响因素知道农业机组的牵引阻力 不可能是定值，而是波动的。产生阻力波动的原因很多， 如加工对象（土壤、作物）变形的时间间歇性，地表凸凹 不平和坡度不等；加工对象的物理机械性质不均匀；如植 株疏密不同，土壤忽软忽硬，湿度不均等；作业工艺过程 中机具使用重量变化等。 四、农机具牵引阻力的不稳定性四、农机具牵引阻力的不稳定性 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 阻力平均值的波动 在工作过程中，阻力的平均 值也在波动，如耕地时机组突然通过较之一般更干、更硬 的土壤，多石土壤或留有树根的地段。

8、机组牵引阻力的激烈波动将引起发动机阻力矩的波 动。发动机阻力矩的不稳定性，与机组牵引阻力的不稳定 性一样，也可用类似的指标表示。 机组组力波动按其性质可分为以下两种形式： 阻力周期性的波动 由于机组阻力的变化相似于 正弦曲线，所以其波动特性可用以下指标表示： 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 根据试验，耕地作业发动机的阻力矩暂时增长系数高 达1.33-1.50,目前发动机的适应性系数一般只有1.15左右， 小于阻力矩增长系数。这就表明在实际工作中，拖拉机可 能经常出超负荷或熄火现象，使机组的动力性和经济性严 重恶化。因此，在拖拉机与作业机械编组时，必须考虑阻 力波动的影响，留有一定的

9、功率贮备，以克服暂时增长的 阻力矩。 发动机功率利 用系数！ 第一节第一节 农具的牵引阻力农具的牵引阻力 四、降低作业机械比阻的措施四、降低作业机械比阻的措施 结构措施 采用悬挂式机械以代替牵引式机械；采 用装备低压轮胎和弹性悬架的机械；用滚动摩擦代替滑动 摩擦；降低机械重量等。 工艺措施 按照工艺过程合理化的要求来改善作业机 械的工作部件；采用复式机组和联合机组等。 运用措施 对作业机械及时高质量地进行技术维护； 精确安装和调整各个机构；正确的连接或悬挂作业机械； 选择最合理的行走方法等 改善自然条件：包括平整土地、清除田间树丛、石块， 改变土壤结构等。 第二节第二节 机组作业的动力平衡机组

10、作业的动力平衡 从力学关系来说,机组在运动中是一个力的平衡系统。 我们对47页图3-7牵引机组在上坡运动时进行受力分析。 作用于机组的外力有： 推动力d 沿前进方向，由地面施加于机组的驱 动装置； 机组移动阻力的合力 逆前进方向，施加于 机组的驱动装置、行走装置、支承装置及作业部件等，它 包括拖拉机的滚动阻力f、坡度阻力、空气阻力a； 联结器的牵引阻力h；农机具的牵引阻力； 第二节第二节 机组作业的动力平衡机组作业的动力平衡 机组的重力Ga 包括拖拉机、联结器和农具的重 力，其平行于坡面的分力为坡度阻力； 土壤的垂直反力 作用于机组的驱动装置、行 走装置、支承装置及作业部件上。 机组重力垂直于

11、坡面的分力Gcos和土壤垂直反力N 都与运动方向垂直，它们所做的功为零。 第二节第二节 机组作业的动力平衡机组作业的动力平衡 由力学知识知：机组运动方程式可写为： 式中： j-机组加速度 (米/秒2) 假定机组工作过程中的任一瞬间总阻力为，若突 然有一增量，那么机组速度将随着改变。当为正 值时，机组速度将降低；如果为负值时，机组速度将 增高。当阻力增量值较小，而且出现的时间很短时， 可以认为与的代数和趋近于零，这就意味着推动 力d也趋近于某一常数，因此机组发动机的转速和扭矩 比较稳定。 MjRP d 第二节第二节 机组作业的动力平衡机组作业的动力平衡 当阻力增量值较大，出现的时间较长，而且机组

12、 的换算质量值不大时，机组加速度值相应增大，发动 机转速随之变化，调速器起作用，供油量改变，发动机扭 矩改变，机组推动力d将相应改变。因而一般情况下， 机组是匀速行走的。因此在解决机组力平衡计算问题时， 通常假定惯性力等于零，可得拖拉机机组的动力平衡 方程式如下： Pd=R=PfPaPa+Rh+RM 第二节第二节 机组作业的动力平衡机组作业的动力平衡 式中： Pf-拖拉机的滚动阻力； P -拖拉机的坡度阻力； Pa-拖拉机的空气阻力； Rh-联结器的牵引阻力； RM-农机具的牵引阻力； 当机组与风的相对速度小于20公里/小时和机组逆风 面积小于10米2时，空气阻力Pa可忽略不计；如果机组在 平

13、地上运动，即坡度阻力等于零，则机组的动力平衡 方程式为： 无联结器时： Pd=Pf+RM Pd=Pf+Rh+RM 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 本节于拖拉机汽车联系较紧密，以其为基础。 拖拉机的动力性能，主要是指在一定运用条件下拖拉 机能够发挥出最大的牵引功率，从而使机组以最大的生产 率工作的性能。牵引功率包含牵引力和速度两个因子，下 面就分别进行分析。 一、拖拉机的推动力与牵引力一、拖拉机的推动力与牵引力 切线力 Pt 如图所示，为刚性平缘驱动轮在驱动力矩d作用下 在刚性地面上的受力简图。驱动轮所受的外力和力矩有： 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其

14、合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 驱动轮的垂直载荷d； 土壤的垂直反力，二者大小相等，方向相反； 加在轮轴上的驱动力矩d，它可由一对力偶代 替，其中一个力作用在轮缘与地面的接触点1上，另一 个力作用在轮轴上，二者大小相等（都是t），方向相 反都与地面平行； 轮子所受土壤的水平反力； 拖拉机机架对驱动轮轮轴的水平反力，即拖拉机 和农具运动时所产生的阻力的合力。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 由图可见，如果切线力t大于或等于反力，则机 组便能向前移动。此时，土壤的水平反力也等于切线力 t。切线力的大小可用下式计算： d d t r M P 在实际工作中

15、由于驱动轮与地面均不是刚性的，所以 驱动轮作用半径rd不等于驱动轮名义半径r0。而: nr iN r M P d TTe d d t 9500 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 与发动机标定功率相对应的切线力一般称为标定切线 力，用tn表示。 nd TTen tn nR iN P 9500 附着力 F 地面之所以能够产生水平反作用力，主要依靠两种作 用：一是地面与驱动轮接地表面之间的摩擦作用；二是土 壤与压入土壤中的驱动轮轮刺或履刺之间的剪切作用。这 两种用作称为附着作用。土壤的附着作用所提供的水平反 作用力的合力，称为附着力。附着力是一种潜力，当它被 利

16、用而表现出来的时候，就成了机组的推动力。(为什么?) 为什么？ 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 农用拖拉机在田间作业时，一定大小的附着力，必定 对应于土壤一定程度的剪切变形，驱动轮就会产生一定程 度的滑转。当机组移动阻力超过了驱动装置与地面所能提 供的附着力时，拖拉机就原地滑转而不能前进。所以，拖 拉机能否产生足够的牵引力，不仅取决于发动机的扭矩， 也取决于驱动装置在地面上的附着力。 通常把在规定滑转率下，土壤承受最大切线力作用时 对驱动装置可能产生的最大反力称为最大附着力，用max 表示，其影响因素有：驱动装置的结构型式和接地面积； 拖拉机的附着重量（

17、即作用在驱动装置上的垂直载荷）； 土壤类型，土壤水分和地表状态等，驱动装置在允许滑转 率下的最大附着力与附着重量ad成正比： 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 Fmax=Gad 式中： -附着系数 附着重量的数值与机组的工作状态有关，对于两轮 驱动拖拉机，附着重量可按下式计算： GadGT=2/3GT 式中：GT-拖拉机的使用重量（牛）。等于拖拉机结构重 量与油、水、驾驶员及配重重量之和； -在某一工作条件下驱动轮承受重量的系数，一般 取为2/3。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 对于履带式拖拉机和四轮驱动拖拉机，附

18、着重可按下 式近似计算： GadGT 拖拉机的推动力 Pd 是指在允许滑转率的条件下，地表对拖拉机产生的推 动力。在综合分析了拖拉机的标定切线力tn和土壤的最 大附着力max后，即可得出拖拉机的推动力d为: 当FmaxPtn时，d=Ptn， 当Fmax=Ptn时，拖拉机牵引力为： PT=Ptn-Pf 当maxPtn时，拖拉机的牵引力为： =Fmax-f 此时的牵引力，称为拖拉机的正常牵引力 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 机组运动速度是决定机组生产率的一个主要因素，但 在实际工作中，有许多因素限制了机组工作速度的提高。 例如，发动机功率、行走装置形式等等

19、。只有加大发动机 功率、采用充气轮胎之后，才为提高机组工作速度创造了 必要的条件。 农业生产的工艺过程不同，机组的运动速度也各异。 机组的作业环境与作业速度也大有关系。地表平坦度、田 间杂草、有无石块等都对机组速度有影响。 二、机组运动二、机组运动田间速度速度 、机组在的作业速度范围 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 国外在研究机组高速作业时，分两个阶段，第一阶段， 把原有机组的工作速度3.5-7千米/小时，提高到5-9千米/小 时；第二阶段，进一步探索把机组工作速度提高到9-15千 米/小时。表3-5位个主要农田作业在不同阶段的速度范围。 第三节第三节

20、拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 实验表明，采用高速机组，必须相应地采取一些新工 艺，新技术和组织措施相配合以充分利用拖拉机的功率和 提高机组生产率。同时，为确保作业质量和提高机器可靠 性必须进一步改善拖拉机和农具的有关结构，以提高机组 的运用性能。 必须指出，提高机组工作速度，并不意味着把所有的 作业都提高到一样的速度，而是根据作业项目的不同，采 用不同的速度。目前，国内拖拉机田间作业速度，一般还 在4-6千米/小时范围内。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 （1）拖拉机的理论速度 机组的理论速度可认为是拖拉机或自走机械的理论速

21、度。拖拉机的理论速度是假定其行走装置和土壤间没有相 对滑动和土壤没有变形的情况下，拖拉机的前进速度，也 就是拖拉机轮缘或履带的线速度。 （2 ） 拖拉机的实际速度 在实际工作中，又与拖拉机行走装置对土壤的挤压用， 使土壤变形，行走装置产生滑转。因而拖拉机实际速度将 低于理论速度。拖拉机在某档、某曲轴转速下的实际速度 Vp可用下式计算: 2机组的理论速度和实际速度 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 )1 (377. 0)1 ( T d iP i nr VV (3) 拖拉机的平均速度 机组在作业过程中，由于各种因素的综合作用，其行 进速度是变化的。但为了便于计

22、算，一般可求出该区段内 作业过程中的平均速度，已Vav表示。这一平均速度，并 非各不同速度的算术平均值，而应为加权平均值；既应考 虑每一速度所包括的行程长度，然后计权平均值。其计算 公式为： i ii i i av t tV t S V 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 式中：Si、Vi、Ti-在各区段行程中的实际长度、速度与 时间。 可见，为了提高机组平均运动速度，应当合理的采用 机动变速。当机组的阻力减小而又可能提高档位作业时， 争取提高档位有时是有利的，这样可以增加发动机的负荷， 提高功率利用程度，作业中直接表现为速度的提高而提高 了生产率和降低了油

23、耗。但是，从另一方面，由于换档停 车而引起了时间的损失，降低了机组在一定时间内的平均 工作速度，又不利于生产率的提高。为此，是否应机动变 速，就需要从既满足作业质量的要求又能使生产率得到提 高来权衡。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 随着速度的提高、转弯、工艺停歇等非生产时间相对 增加，因而在垄长相同的情况下，班次时间利用系数下降。 而宽幅机组的时间利用系数下降更为明显。 实验表明，机组工作速度增加到一定程度时，工作行 程和地头转弯的空行程所用时间的比例关系发生变化。当 机组速度提高时，机组空行转弯速度的提高是有一定限度 的。地块一定是，随着速度的提高，

24、班内转弯次数将增多， 因而班内总转弯时间所占比例也增加。这样就降低了机组 生产率。这种情况在地块长度较小时，表现得更为明显。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 3影响高速机组提高生产率的因素 影响机组生产率的因素有工艺、技术、组织以及功率 利用不足等。表3-6列举了影响高速机组提高生产率的主 要原因，以及可能解决的途径。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 在不同的机组工作速度下，地块长度对播种机组生产 率的影响，见表3-7。表内数字表明，当机组工作速度提 高66%时，在较长地块上机组生产率提高45%；而在短的 地块上只

25、提高36%。 机组工作速度增加时，工艺过程中周期性非生产时间， 占班内时间的比例将要增加。根据试验，速度每增加1千 米/小时，由于转弯、升降划印器而损失的时间增加0.8- 2.0%，上种时间增加2-4%。因此，当机组速度增加时，如 果不相应的缩短工艺停歇（如上种、上肥、卸粮等）时间， 势必将影响机组生产率的增长。是如此吗？ 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 三拖拉机的功率平衡三拖拉机的功率平衡 1拖拉机的功率平衡 分析拖拉机的牵引功率一般从发动机开始，发动机发 出的有效功率Ne不一定是额定功率，有效功率扣除各项功 率损失后就是牵引功率。牵引功率就是作业机作

26、业过程所 消耗的功率。各项功率损失包括： (1)拖拉机传动系统消耗的功率Nc； (2)拖拉机驱动装置滑转消耗的功率N； (3)拖拉机行走时滚动阻力消耗的功率Nf； 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 (4)拖拉机顺坡上行消耗的功率N； (5)拖拉机行走时惯性力消耗的功率Ni； (6)拖拉机行走时空气阻力消耗的功率Na。 当机组运动速度不高且处于平衡状态时，Ni和Na皆可 略去不计。因此，功率平衡的方程式为： NT=Ne-Nc-Nf-Nj 3拖拉机的牵引效率 拖拉机挂钩上的牵引功率与相应的发动机有效功率的 比。称为拖拉机的牵引率，即 %100 e T T N

27、N 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 四拖拉机的牵引性能分析四拖拉机的牵引性能分析 拖拉机的牵引特性是由拖拉机各主要动力性能指标 和经济性能指标在各速挡下随着牵引力变化而变化的一系 列曲线组成。从运用角度对拖拉机的牵引性能作进一步分 析，以期从理论上探讨合理运用拖拉机动力性能与经济性 能的正确途径。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 1、拖拉机牵引性能分析 速度（V）曲线。起点为拖拉机的空行速度；随着 PT增加，由于发动机转速下降及打滑率增大，V缓慢下降； 当PT达到标定值PTn时开始出现转折，此时V和发动机的转 速急

28、剧下降。 牵引功率（NT）曲线。起点处PT=0，NT=0；随着 PT增加，速度V虽稍有下降，但NT仍接近于直线上升；当 PT增至PTn时, NT达到NTmax，在附着力足够的情况下，他 对应于发动机的标定功率Nen； （1）牵引特性各曲线的变化规律 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 PT在增加时，发动机在超负荷范围内工作，这时V显 著降低，因此NT下降；下降到某一程度后，发动机灭火， 对应于发动机最大扭矩的牵引力称为该速挡下的最大牵引 力PTmax。 小时耗油量(GT)曲线。起点为拖拉机空行时的小时 耗油量，随着PT增加，GT也增加，当PT等于PTn时，G

29、T也 达到GTmax（与NTmax相对应），以后PT增加到超负荷范围 内,GT下降。 拖拉机耗油率(gT)曲线。由可知，PT=0时，gT为无 穷大；随着PT增加，因为NT的增长比GT的增长快，所以gT 下降；到超负荷范围内，gT又增加。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 打滑率()曲线。PT=0时，=0；随着PT增加，逐 渐增加；开始增加较缓慢，到一定程度后，急剧上升。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 （2）拖拉机在同一土壤条件下不同速挡时的牵引特 性有如下特点： 打滑率曲线只有一条，因为它与挡位无关，只受 作用力的

30、影响。当牵引力超过一定数值时，打滑率曲线上 生变快。在使用中应注意尽量避免在打滑率过大的情况下 工作，以提高拖拉机的牵引效率。一般可以减小农机具工 作幅宽，降低牵引阻力，提高工作挡位，或设法改善拖拉 机的附着性能。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 各速挡下的最大牵引功率是不相等的。这是因为各 速挡在标定负荷时牵引效率不同的缘故。为了获得较高的 生产率。应力求采用相应于最大牵引功率的挡位工作。 一般情况下，各速挡的最大小时耗油量是相同的。 这是因为发动机在该当时都发出最大有效功率。 各速挡下的最低耗油率是不同的。大多数拖拉机在 一般情况下，最低的耗油率是和

31、最大的牵引功率相对应产 生的。但某些附着性能不好的轮式拖拉机在松软土壤上用 低档满负荷工作时，最低的耗油率可能不是相应于发动机 的满负荷，而是相应于不满负荷。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 这可由图3-16表明。在这种情况下，可以采用较高的 速挡取得最低的耗油率。或者从利用最大牵引功率着眼， 即从生产率观点考虑拖拉机的合理运用问题。 各速挡下的耗油率在轻负荷时都急剧上升。为了评 述负荷程度对拖拉机耗油率的影响，可以单独做出拖拉机 耗油率随牵引功率利用程度而变化的曲线（图3-16）。分 析这些曲线的变化规律，可以得到如下结论结论： 第三节第三节 拖拉机的

32、动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 .附着性能差的轮式拖拉机在低速挡工作，而且符 合略低于满负荷时，耗油率较低，在其他速挡时，耗油率 也是随牵引功率利用程度的提高而降低；同时往往在较高 档位时耗油率要低些 .附着性能好的履带式拖拉机的耗油率随着牵引功 率利用程度的提高而降低，当功率利用程度达到100%是 耗油率最低；同时高档的耗油率比低档的耗油率要高些。 由此可见，附着性能好的拖拉机以较低的速挡满负荷 工作，附着性能差的拖拉机以较高的速挡满负荷工作较有 利，因为这是不仅牵引功率较高，而且经济性也好。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 拖拉机依

33、靠驱动轮与地面之间的附着力传递动力。增 加附着重量，也就增加了驱动轮的接地压力，在一定的土 壤条件下便增加了轮子与地面的摩擦抗力与土壤的剪切抗 力。因而可使拖拉机的牵引力增大。 2、影响拖拉机的牵引性能的主要因素 （1）附着重量对轮式拖拉机的牵引性能的影响 当打滑率一定时，为了充分发挥出拖拉机的牵引力， 必须有足够的附着重量。结构重量较轻对于提高轮式拖拉 机的机动性和灵活性，减少移动阻力以及节省金属材料， 降低制造成本是有利的。特别是对于水旱兼用，进行水田 作业的拖拉机更是必要的。但是使用重量太轻，会妨碍拖 拉机牵引性能的发挥。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合

34、理利用 拖拉机的牵引性能与其驱动装置结构形式密切相关。 履带式拖拉机具有较小的接地压力和良好的土壤附着性能， 因而在松软的土壤条件下比轮式拖拉机的牵引效率高，通 过性能好，在坡地工作时稳定性也较好。但是这种拖拉机 的行驶速度较低，并且不适合在硬路面上行走，因而通用 性较差。 轮式拖拉机在硬的路面上或坚实的土壤条件下牵引功 率较高，但在松软的土壤条件下牵引效率较低。而且土壤 水分增加将使他的牵引性能变坏。一般，轮式拖拉机往往 只有在较高的挡位下能获得较高的牵引功率。 （2）拖拉机驱动装置结构形式对拖拉机的牵引性能 的影响 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 （

35、3）土壤条件对牵引性能的影响 实际使用情况和试 验结果表明：在平地上对拖拉机牵引性能影响最大的是土 壤条件和滑转率的变化。所以同一台拖拉机在不同的土壤 条件下，所获得的牵引特性是不同的。由图3-19可以看出， 土壤表面的坚实度越大，轮式拖拉机牵引效率越高。 （4）地形对牵引性能的影响 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 轮式拖拉机的牵引效率一般在高档时较高，在低速 挡时较低。特别是在松软地上，牵引效率更低。应尽可能 避免在湿软土地上用偏低速挡工作。 履带式拖拉机的牵引效率一般在较低速挡作业时较 高。在恶劣的土壤条件下，应尽可能采用履带式轮式拖拉 机作业。 （

36、2）提高拖拉机与土壤间的附着力 当拖拉机结构重量较轻时，使用中应适当增加附 着重量； 3、改善拖拉机牵引附着性能的措施 （1）根据不同的土壤条件，选用不同类型的拖拉机 达到充分利用拖拉机最大牵引功率和最低耗油率的目的。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 a.在驱动轮上增加附着重量和向轮胎中灌水。 然而应当注意，在增加附着重量以提高附着能力的同 时，拖拉机的滚动阻力也将增加，只有当最大附着力的增 量F大于滚动阻力的增量Pf时才有意义。即必须是附 着系数大于滚动阻力系数f。此外，还要计算新获得最大 附着力Fmax 是否已经超过了驱动装置对地面的切线力Pt。 第

37、三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 b.采用重量转移的办法来增加驱动轮的附着重量。例 如悬挂农具的力调节法和位调节法，牵引农具适当改变挂 接点高度，以及从配套农具的设计方面采取适当措施等。 对轮式拖拉机还可以采取下列方法改善驱动轮与土 壤的附着性能： a.在轮胎外侧安装固定多可伸缩的轮爪、叶轮和水田 叶轮。 b.更换特殊的轮子。例如在我国的一些轮式拖拉机上 采用高花纹轮胎。 第三节第三节 拖拉机的动力性能及其合理利用拖拉机的动力性能及其合理利用 c.增设半履带式行走装置。这种行走装置可以在土壤 湿度较大和一般轮式拖拉机严重打滑的条件下有效的工作 （见图3-25

38、）。 改善拖拉机附着性能的方法应根据具体条件来选择。 例如，在砂土地上，直接增加驱动轮附着重量，就可以增 加附着力。而采取增加对土壤的剪切面积，如增设轮爪则 效果很小。相反，当土壤表面很湿、很滑，但下层是坚硬 的粘土时（如某些水田），则因表土内部摩擦力很小，即 使增加更多的重量，附着力还是很小，如果增加附加轮抓， 工作时轮爪切穿地表而插入粘土层，则可大大增加附着力。 第四节第四节 机组编制机组编制 一、正确编制机组的目的与要求一、正确编制机组的目的与要求 1任务 按需编组，根据各种农业作业的需要，利用已有的 动力与作业机具合理地编制成各式牵引机组、悬挂机组、 牵引同时驱动工作部件的机组或固定机

39、组。 按照新的农业技术要求，对原有的农机具加以改进， 或创制新的机具，组成新的机组从而达到“高效、优质、 低耗、安全、适时”的目的。 主要内容是选定合适的动力，配备相应型号和数量的 作业机具，确定工作速度和有关运用指标。 第四节第四节 机组编制机组编制 机组作业中应符合农业技术要求。例如，耕地能达 到规定的耕深、碎土、覆盖标准；播种符合行距、播量、 株距和播深等质量要求。 机组应充分合理利用动力机的功率，尽量减小机组 的能量消耗。合理利用机组速度、幅宽已获得较高的机组 生产率，适时完成各项作业任务。 减少机组作业人员，特别是辅助人员。必须保证机 组人员的安全，为提高劳动生产率创造条件。 要求：

40、 第四节第四节 机组编制机组编制 速度和幅宽是机组作业的两个重要工艺参数，在机组 速挡和幅宽可供选择条件下，才有可能选择适宜的参数。 其准则应达到所选编机组的牵引效率、功率利用率和 时间利用率的乘积应尽可能高。为了在几种速挡和幅宽 的方案中择优选取，可采用计算法对比，但计算时所用有 关参数应尽可能符合当地当时的实际情况。 第四节第四节 机组编制机组编制 图表法 用图表法进行编组计算，主要是利用已知的牵引特性 曲线。在一般情况下，如土地平坦、机组由单一的农具和 联结器组成，可先在牵引特性曲线横坐标下面，先从PT 开始把连接器阻力线段除去，再按不同机具分别计 算单台的阻力后，而得到的多台阻力，划出

41、各种农机具所 联结的台数的标记线；如、组耙 等。 在纵坐标的方向，画出农机具的比阻值。各种农机 具的台数在PT坐标上的投影，就可反映出联结不同台数时， 拖拉机在各挡下的负荷情况。 二、编组计算二、编组计算 第四节第四节 机组编制机组编制 各点的垂直延线与牵引特性有关曲线相交，就可得到 各种编组下相应的NT、GT等指标的值，对于比较各 种编组方案具有实际意义。因为，所利用的牵引功率NT与 机组生产率成正比。 第四节第四节 机组编制机组编制 按发动机功率计算 已知机组作业速度（千米小时），单位阻力 （牛米）、农机具的幅宽（米）以及牵引效率，即 可确定拖拉机发动机功率Nen；也可以在已知拖拉机各主

42、要性能参数，如发动机标定功率N（千瓦），各速挡的 牵引力PT（牛）和速度（千米小时）以及农机具单 位阻力（牛米）的情况下，确定与该拖拉机相适应的 农机具幅宽（米）。计算式为： 第四节第四节 机组编制机组编制 )( 3600 kW KBVN N T P T T e 例如，有一台深松犁，其单位牵引阻力K=3920牛 米，幅宽为4.2米，适宜作业速度为5-7千米小时，求所 需轮式拖拉机的发动机功率。取T=0.6，则在速度为5千米 小时所需发动机功率为： )(38 6 . 03600 39202 . 45 kWNe 当速度为千米小时时，所需发动机的功率为： )(4 .53 6 . 03600 3920

43、2 . 47 kWNe 第四节第四节 机组编制机组编制 如果考虑发动机的功率利用系数N=0.85时，则可选取 45-60千瓦的拖拉机。 以上计算是以功率为基础，但在农机具阻力较大的情 况下，拖拉机牵引力往往受土壤附着性能的限制。因此， 在计算时，还要演算拖拉机能否发挥足以牵引农机具工作 的牵引力。例如，农机具的牵引阻力RM=39204.2=16464 牛顿，设牵引力利用系数N=0.85，则要求拖拉机能发出的 牵引力PT19370牛顿。 如果，在作业中除了牵引工作之外，还要驱动农机具 的工作机构，则应加上驱动农机具的功率。 第四节第四节 机组编制机组编制 按拖拉机牵引力计算 编组计算步骤如下：

44、(1)确定所选速挡下的标定切线力Ptn和最大附着力Fmax。 拖拉机标定切线力计算式为： )(9550N rn iN P dn Tien tn 所计算的Ptn值能否发挥出来，还取决于最大附着力 Fmax。 第四节第四节 机组编制机组编制 (2)确定可选定速挡下的挂钩牵引力 拖拉机的牵引力为： 当在坡地上作业时： 当附着力不足即FmaxPtn时： PPPP ftnT ftnT PPP 当附着力足够，即Ptn Fmax 时： 拖拉机的牵引力为： 当在坡地上作业时： PPFP fT max fT PFP max 第四节第四节 机组编制机组编制 可查阅有关作业的比阻资料也可实测。复式机组内农 具比阻为

45、各种农具比阻之和。应是比阻与作业速度有关， 农具比阻数据一般是在作业速度为5千米/小时的条件下测 得的，如果速度变化范围大，对比阻值要进行修正，在一 般编组计算时，作为近似计算可不作修正。 (3)确定农具的比阻 第四节第四节 机组编制机组编制 依上式可求出最大幅宽后即算出联接的犁铧数： b B n max 4、计算所选速挡下的机组幅宽或农具台数（组数） （1）耕地机组 )( 0 max m gimhk P B M T TMMT PgimhkBgiMPhkB)( 0max0max 所以： 所求出的n值应 舍去小数 第四节第四节 机组编制机组编制 （2）耕地机组之外的单式机组： )( )( max

46、 m gimk ifgmP B M hhT 在该编组下应联结的农具台数为： )( max 台 b B n 所的农具台数应取其整数，并计算牵引力利用系数。 ThhhM PgimgfmgiMkB max 所求出的n值应 舍去小数 第四节第四节 机组编制机组编制 （3）复式机组 )( )()( )( 2121 max m gimmkk ifgmP B MM hhT 如果不同类型农具的幅宽不同，则各种农具联结得 台数为： )( 1 max 1 台 b B n )( 2 max 2 台 b B n . 所求得的农具台数n1、n2值应取整数，机组中主要 工序的工作幅宽为机组工作幅宽，而辅助工序的工作幅度

47、应稍大于或等于主要工序的工作幅宽。 第四节第四节 机组编制机组编制 根据计算的台数，要验算牵引力利用系数P值是否适 宜，如果计算出的牵引力利用系数值等于1或很接近1，则 由于农具的牵引阻力波动性，将使发动机经常处于超负荷 状态，应重新进行编组计算，如果P值很小，表明发动机 负荷不足，结果使生产率降低，亩耗油率增加。几种拖拉 机在不同作业中合理的牵引力利用系数列于表3-10中，可 供编组计算时参考。 第四节第四节 机组编制机组编制 5.各挡编组计算的对比选择 通过计算求出各挡的作业幅宽及牵引力利用系数后， 需进行对比选择。对比选择的指标要符合生产率高和单位 面积作业成本低两个要求，而且牵引力利用

48、系数适宜，才 能作为选用的方案。 第四节第四节 机组编制机组编制 编组计算实例编组计算实例： 东方红802拖拉机配铧式犁完成耕地作业。已知该拖 拉机二档牵引力2800kg，二档作业速度5.8km/h；三档牵 引力2500kg，三档作业速度6.28km/h；相关铧式犁单铧幅 宽0.35 m，该地区犁耕比阻6N/m2, 耕深22cm。试进行该拖 拉机二档、三档编组计算，并选择合适的作业档位。 分析分析 解解 第四节第四节 机组编制机组编制 编组计算实例编组计算实例： 解：解：（1）求各档可牵引犁的最大幅宽Bmax )(12. 2 1022106 28000 24 0 2 max2 m hk P B

49、 T )(89. 1 1022106 25000 24 0 3 max3 m hk P B T （2）计算各档可配置的犁铧数 )(06. 6 1035 12. 2 2 max2 2 铧 b B n )(4 . 5 1035 08. 2 2 max3 3 铧 b B n 圆整取6铧 圆整取5铧 第四节第四节 机组编制机组编制 编组计算实例编组计算实例： （3）验算： 参考东方红-75拖拉机耕地作业的牵引力利用系数值 0.76-0.94，二档、三档作业均可以。我们再验算生产率： 99. 0 28000 106102210356 422 2 2 2 T m p P R 924. 0 25000 106102210355 422 3 3 3 T m p P R )/(218. 18 . 535. 061 . 01 . 0 2 222 班次hmTTTVBW pppppp )/(099. 128. 635. 051 . 01 . 0 2 323 班次hmTTTVBW pppppp 二档牵引六铧 作业生产率较高， 在依牵引力利用系 数不能确定编组方 案的前提下，我们 依各档生产率的大 小确定此编组方案 就是二档作业，配 六铧，牵引力利用 系数达0.9，生产率 为1.218公顷/班次。 第四节第四节 机组编制机组编制 三、机组速度与幅宽的选择三