拖拉機的分類及性能分析

李素艷

摘要：詳細介紹拖拉機的種類、特點及工作裝置，探討拖拉機的農藝適應性、使用經濟性及與后懸掛農具匹配性的計算方法，旨在為拖拉機的選購及使用提供借鑒。

關鍵詞：拖拉機；分類；農藝適應性；匹配性；經濟性

中圖分類號：S219.02 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）09-0027-03

拖拉機是一種自走式動力機械，通過牽引、推動、驅動與操縱配套作業機械完成各項移動式作業，也可做為固定作業動力。拖拉機是農業現代化的主要動力，在農田、林業、水利、運輸、園林及工程等領域發揮重要作用，其保有量是一個國家或地區農業發展水平的重要標志之一。

為滿足不同作業需求，拖拉機的功率范圍從1.5 W（小型手扶式拖拉機）到500 W，其主要結構相似，由發動機和底盤（包括傳動系統、行走系統、轉向系統、制動系統、液壓懸掛系統、動力輸出系統、電器儀表系統、駕駛操縱系統及牽引等系統等）組成。

1 拖拉機的分類

1.1 按結構特征分類

根據主要結構特性，拖拉機可分為輪式拖拉機、履帶式拖拉機、手扶式拖拉機、船式拖拉機和自走底盤五大類。每大類中又可按其結構特征分為若干小類。

輪式拖拉機根據驅動形式分為后輪驅動和四輪驅動兩種類型。后輪驅動的拖拉機前輪小、后輪大，前輪用于轉向，后輪用于驅動；四輪驅動的拖拉機，有的前后輪大小相同，有的前輪小、后輪大，有折腰轉向或斜行轉向等形式。

履帶式拖拉機可分為普通履帶式、寬履帶式、窄履帶式、高地隙式等。

手扶拖拉機有耕整機及獨輪式、兩輪式、履帶式和乘坐式等。

1.2 按用途分類

根據用途，拖拉機可分為農業用、林業用和工業用三大類。

農業用拖拉機大多用于耕地、整地、播種、收獲、田間管理、農業基本建設及運輸等，為一般用途拖拉機。其它少量農業用拖拉機為特殊用途拖拉機，如中耕拖拉機，草坪園藝拖拉機，果園、葡萄園拖拉機，水田拖拉機及坡地拖拉機等。

林業用拖拉機主要用于林區集材、運輸和營林等作業。集材拖拉機多采用四輪驅動和履帶式結構，具有良好的牽引性能及爬坡、越野能力。

工業用拖拉機主要用于推土、挖掘、鏟運、平地、開溝及鋪管等工程施工和土石方作業，以履帶式和四輪驅動式為主。

2 拖拉機的使用性能

2.1 農藝適應性

農用拖拉機應該在預定的土壤、地形、道路及氣候等條件下正常、安全、可靠地作業，且可以滿足農業質量要求。這主要表現在拖拉機的牽引附著性能、通過性、轉向操控性、穩定性和制動性上。

2.1.1 通過性 農用拖拉機在田間、無路和道路條件下的通過能力稱為通過性。衡量通過性的主要指標是最大越障高度、最大越溝寬度、最小離地間隙和農藝地隙。

2.1.2 轉向操縱性 拖拉機的轉向操縱性是指拖拉機能按駕駛員期望的路徑行駛的性能，包括轉向機動性和行駛直線性。

2.1.3 穩定性 拖拉機在坡道上不致翻傾和滑移的能力稱為穩定性。

2.1.4 制動性 行車制動性能指拖拉機在行駛中操縱行車制動裝置減速或迅速停車的能力。停車制動性能是操縱停車制動裝置，拖拉機能在規定坡度上停住的能力。

2.2 使用經濟性

2.2.1 生產率 單位時間拖拉機或機組完成的作業量稱為生產率。以實際生產率或純生產率（即實際工作小時或純工作小時完成的工作量）表示。

2.2.2 油耗 油耗包括燃油和機油的消耗，常用單位功率小時的燃油、機油消耗量表示，即燃油或機油的消耗率。

2.2.3 可靠性 拖拉機在規定時間和條件下，無故障地完成規定功能的概率稱之為可靠性，表明主要零部件的可靠耐用程度和使用壽命。拖拉機的可靠性常用無故障性、維修經濟性和耐久性表示。

2.2.4 機組配套性能 機組配套性能用拖拉機和配套機具能進行的作業項目多少及是否能充分利用拖拉機的牽引功率為評價指標。主要因素有拖拉機排檔數目和傳動比變化范圍、拖拉機單位寬度功率和工作裝置性能等。

為保證機組作業質量和安全，充分發揮拖拉機的功率，拖拉機與機具的布置必須合理，配套必須協調。1） 連接尺寸協調。拖拉機的工作裝置與配套機具的連接尺寸和技術規格應協調一致，以保證連接協調和良好的工作能力。2） 拖拉機的牽引力、輸出動力、工作速度與機具協調。拖拉機應在合適的機具作業速度范圍內發揮牽引力、牽引功率或動力輸出軸功率，以克服配套機具的工作阻力和動力消耗，并留有一定的動力儲備，以適應機具短期阻力增大。3） 拖拉機轉向操縱性、輪胎承載能力和懸掛提升能力與配套機具協調。4） 拖拉機輪（軌）距、輪胎寬度與機具配套協調，不致發生偏牽引。

2.3 與后懸掛農具匹配性

輪式拖拉機與后懸掛農具的匹配應符合GB/T 10911-2003的規定。該標準規定了由前軸載荷、后輪胎的承載能力及液壓懸掛系統最大提升力等因素確定拖拉機與后懸掛農具合理匹配的方法。拖拉機與后懸掛農具在質量上的匹配，需要進行計算來確定（見圖1）。

1）保證拖拉機行駛安全的前軸載荷所確定的農具最大質量計算公式為：

MFmax= （1）

式中：MFmax為保證拖拉機行駛安全的前軸載荷所確定的農具最大質量，kg；Ftf為允許從拖拉機前軸轉移的最大載荷值，N；L為拖拉機輪距，m；x為下拉桿水平時，下懸掛點到后輪中心線之間的水平距離，m；y為下拉桿水平時，農機具質心到下懸掛點之間的水平距離，m；g為重力加速度，m/s2。

其中，Ftf=Ff-0.2MSming （2）

式中：Ff為拖拉機前軸靜載荷，N；MSming為拖拉機最小使用質量，kg。

2） 為避免后輪胎超載的農具最大質量計算公式為：

MRmax= （3）

式中：MRmax為避免后輪胎超載的農具最大質量，kg；Rtf為后輪胎最大承載量與后輪胎靜態垂直載荷之差，N。

3） 由液壓懸掛系統最大提升力確定的能夠全行程提升的最大農機具質量按下式計算：

MLmax= （4）

式中：D為液壓提升器缸筒直徑，mm；PH為液壓系統工作壓力，MPa ；ηm為系統及懸掛機構機械效率；imax懸掛機構某一點的最大速比。

根據農機具的質心位置、質量和使用說明書中提供的相關參數，按上述公式進行分析計算。若機具質量小于某種狀態下的最大質量，即可以匹配，反之則不適合匹配。

2.4 牽引附著性

拖拉機與農機具進行配套設計時，需正確計算拖拉機可利用的牽引功率，輪式拖拉機可應用下列經驗公式估算各種土壤條件下拖拉機的牽引功率。

A為發動機最大功率；B為最大動力輸出軸功率，B=0.86A；C為最大牽引功率（混凝土路面），C=0.86B=0.74A；D為最大牽引功率（堅實泥地），D=0.86C=0.64A；E為可用牽引功率（堅實泥地），E=0.86D=0.55A；F為可用牽引功率（耕作土壤），F=0.86E=0.47；G為可以牽引功率（松軟土壤），G=0.86F=0.40A。

在算出一定土壤條件下配套拖拉機的牽引功率后，當機組基本作業速度為v時，可用下式計算拖拉機所的掛鉤牽引力，以便進行農機具的合理配套設計。

PT=FTv/3.6 （5）

式中：PT為拖拉機的牽引功率，kW；FT為拖拉機基本檔位的掛鉤牽引力，kN；v為拖拉機基本檔位的實際工作速度，km/h

3 拖拉機的工作裝置

3.1 液壓懸掛裝置

液壓懸掛裝置由懸掛裝置、液壓系統、操作和耕深控制機構等組成。大多數拖拉機為后懸掛，也可兼有前懸掛或軸間懸掛。

懸掛裝置的主要功能是掛接和升降機具，傳遞牽引力，使耕作機具具有良好性能并限制機具橫向擺動，并提供足夠的運輸高度，滿足機組的縱向通過性要求。

3.2 動力輸出軸

拖拉機的動力輸出軸是拖拉機向其驅動機具輸出動力的軸，將動力傳給配套農機具。

按照轉速，動力輸出軸可分為標準轉速式和同步式兩類。前者的轉速與發動機轉速有一定關系，不因拖拉機檔位改變而改變轉速，國內拖拉機應用較多，轉速一般為540 r/min或1 000 r/min；后者轉速與行駛速度成固定的比例關系，多用于驅動轉速需要與拖拉機行駛速度成一定比例的農機具，如播種機、施肥機等。

按照在拖拉機上的位置，動力輸出軸可分為前置、后置和軸間三類。前動力輸出軸由曲軸前端引出動力，經聯軸器、專設離合器和減速機構驅動，一般由動力輸出傳動系引出。

動力輸出軸的旋轉方向為，當從拖拉機后面看時，應按順時針方向旋轉。

3.3 牽引裝置和拖掛裝置

牽引裝置是拖拉機用來掛接牽引式農機具或拖車的裝置，其與農機具的鉸接點稱為牽引點。牽引點的水平位置可以左右調節，有的牽引點的高度也可以調節。

拖掛裝置通常分為U形掛鉤和溝型掛鉤兩種，前者用來拖掛全掛車，后者用來拖掛半掛車。

參考文獻

[1] 中國農業機械化科學研究院.農業機械設計手冊（上）[M].北京：中國農業科學技術出版社，2011.

[2] 宋濱官.農用拖拉機的故障分析與預防[J].現代農業研究，2016（1）：21.

[3] 趙文晶，王敏光.確定拖拉機技術狀態良好的原則農機使用與維修[J].2016（4）：54-55.