機組的動力性能

關于機組的動力性能第1頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第一節(jié)發(fā)動機的動力性能一標定功率發(fā)動機作為動力機械，通過傳動機構來帶動作業(yè)機械，并克服負荷對外作功，其克服負荷而作功的的能力即為發(fā)動機動力性能。發(fā)動機動力性能的最基本指標是發(fā)動機有效扭矩Me（N.m）、有效功率Ne(kW)和轉速ne，(r／min)，其關系為：

Ne

＝Mene

／9550(kW)第2頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第一節(jié)發(fā)動機的動力性能農用柴油機和拖拉機用柴油機，由于其使用特點，要求柴油機能在班時間內連續(xù)運轉，并有—定功率儲備以適應短時間超載。按照規(guī)定，一般給出的標定功率是12小時功率，有的還標出1小時功率。如S195柴油機銘牌上標出：

12小時功率：8．8kW(12馬力)／2000r／min1小時功率：9．7kW(13.2馬力)／2000r／min1小時功率是一種儲備功率，即保證連續(xù)田間作業(yè)時發(fā)揮80一90％的功率，在短時間內，可發(fā)揮100％的功率。有的拖拉機發(fā)動機，則通過調速器扭矩校正來保證一定的扭矩儲備．以克服短時間超負荷(按照要求，扭矩儲備率：單缸機＞12%，多缸機＞15％)。第3頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第一節(jié)發(fā)動機的動力性能

二、使用條件下的有效功率：Ne=NeNλt

λd

λνNe：有效功率；

NeN：標定功率；

λt

：時間系數；

λd

：動態(tài)系數；

λν：概率系數；所以：Ne

<NeN，降低程度與阻力矩性質、發(fā)動機技術狀態(tài)、發(fā)功機調速性能、以及機組慣性質量等有關。實線：臺架試驗；虛線：使用條件第4頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第一節(jié)發(fā)動機的動力性能三、大氣狀況對有效功率的影響發(fā)動機在高原工作時，由于大氣壓力降低，空氣密度減小，使充進氣缸的空氣量減少，而殘余廢氣量增加，導致發(fā)動機有效功率下降，燃油消耗率增加。例如，S195柴油機，海拔高度每增高1000m，有效功率平均下降11％，燃油消耗率增加5％。在高原地區(qū)，為了充分發(fā)揮發(fā)動機有效功率，最有效的辦法是在柴油機上安裝增壓器。柴油機裝增壓器后，增加了充氣量，相應提高了壓縮終了的氣體壓力和溫度，從而改善了發(fā)動機的動力性能和經濟性能。第5頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第一節(jié)發(fā)動機的動力性能大氣溫度也影響充氣密度，高溫對發(fā)動機工作有顯著影響。試驗表明，進氣溫度在29.4℃以上，每增加5.5℃，非增壓柴油機的功率要下降2％。所以，使用中發(fā)動機的有效功率總是低于其標定值。因此，在機組編制的計算中，必須考慮到三個系數對發(fā)動機指標的修正。我國地域遼闊，海拔高度有很大差異。因此，各地應根據國家標準所規(guī)定的辦法，對發(fā)動機標定功率進行修正，以便在現場對發(fā)功機測功時，獲得非標準環(huán)境狀況下發(fā)動機技術狀態(tài)的參考標準值。

第6頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力一機組運動方程式作用于機組的外力，在行駛方向上有：1．機組驅動力Pq。(土壤反作用力的分力)，是由拖拉機驅動裝置與土壤相互作用而形成的。2．阻力：機組內作業(yè)機械牽引阻力R，是由作業(yè)機械完成工藝過程和移動而產生的；拖拉機行駛阻力Pf，是由行駛裝置使土壤變形、摩擦損失等產生的；拖拉機的上坡阻力Pα＝±Gssinα（Gs為拖拉機使用重量)；此外，尚有拖拉機的空氣阻力，由于農業(yè)機組行駛速度不高，通常略而不計。因此，機組總的阻力為：PΣ＝R+Pf+Pα第7頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力在垂直于行駛平面上有：1．機組重力分力Gscosα2．土壤對拖拉機的驅動裝置和行駛裝置以及作業(yè)機械的支承裝置和工作部件的垂直反力Y。當機組運動和做功時，運動速度v、機組等效質量m和作用在機組運動方向上的力之間有一定的關系。這一關系用運動方程式來確定。慣性力

拖拉機犁耕機組在坡地作業(yè)受力圖Pj=dv/dt=（Pq–PΣ）/m各變量具有隨機特性。第8頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力二拖拉機的牽引平衡

Pq

＝R+Pf±

Pα±Pj

該式為拖拉機牽引平衡方程式。在實際計算中，取加速度為零。這樣，牽引平衡方程式為：

Pq

＝R+Pf±

Pα

在穩(wěn)定運動條件下，拖拉機牽引力PT＝R，而驅動力Pq

＝PΣ＝R+Pf+Pα拖拉機的驅動力和牽引力是表明拖拉機動力性能的指標，這些指標數值不完全取決于所克服的阻力值，還取決于拖拉機及其發(fā)動機的性能。

第9頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力三機組驅動力由拖拉機發(fā)動機通過傳動系傳到拖拉機驅動輪上的扭矩稱為拖拉機的驅動扭矩Mq，在驅動扭矩作用下，驅動輪與土壤相互作用形成驅動力Pq。對拖拉機來說，這是一個外力，是土壤反作用力平行于地面的分力。作用在驅動輪上的主動力，向輪心簡化得力F和扭矩Mq

：

Mq=MeηciΣMe：發(fā)動機扭矩；

ηc：傳動系效率；iΣ：總傳動比。驅動輪上外力還有：Pq、

Yq、

Pfq第10頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力在等速直線運動條件下，列出力矩平衡方程式得

Mq=MeηciΣ=（Yqe–Pfqrq）+Pqrq=Mcq+Pqrq

從發(fā)動機經傳動系傳給驅動輪的主動扭矩，用來克服兩個力矩：第—個是克服驅動輪轉動的阻力矩Mcq；第二個形成驅動力Pq。上式表明，驅動輪的滾動阻力是在驅動力形成之前被克服了的，它與從動輪滾動阻力不同，從動輪的滾動阻力是用驅動力來克服的。

第11頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力驅動力是由驅動輪輪緣和輪齒作用于土壤的剪切反力，以及輪緣與土壤間的摩擦力構成的，可以用下式表示：

dhdb：垂直于行駛方向的輪齒與土壤接觸的面積τx：土壤應力平行于地面的投影Pm：相應的摩擦力由此可以算出所給土壤能夠形成的驅動力極限值。可是因為驅動輪對土壤的作用點和土壤應力的極限值很難確定，所以上式只能用作驅動力構成的定性分析，還不能用于實際計算。

第12頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力通常，都是用附著系數μ來計算驅動力Pq。附著系數是驅動力與拖拉機附著重量之比，用試驗方法確定：μ=Pq/Gμ履帶式、手扶式和四輪驅動拖拉機：Gμ=Gs而單軸驅動的四輪拖拉機：L：拖拉機的軸距；a：拖拉機重心的縱向坐標。

第13頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力形成驅動力的同時，必然伴隨著驅動輪的滑轉。從滑轉率曲線可見，在一定范圍內，驅動力與滑轉率近似正比例增長。當驅動力增長到某一值后，土壤遭到嚴重的剪切破壞，此時滑轉率迅速增長，而驅動力不能增長很多。在農業(yè)生產中，對驅動輪的滑轉有一定限制，因為驅動輪過大的滑轉會使土壤結構遭到破壞和引起輪胎迅速磨損；此外，滑轉率達到某一值后，滑轉（速度）損失的功率將超過增加驅動力所得的功率。因此，規(guī)定出—個最大允許滑轉率值δy：輪式拖拉機：旱田茬地20％，水田茬地25％；履帶式拖拉機，旱田茬地7％；手扶式拖拉機，旱田茬地、水田茬地25％；水田葉輪：水田茬地40％。第14頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力在最大允許滑轉條件下，通過試驗得到附著系數μδ，由此計算出來的驅動力稱為附著力：P

μ

＝μδG

μ用拖拉機完全滑轉(δ＝100%）瞬時所能達到的最大附著系數μmax計算出來的驅動力，稱為最大附著力：

P

μmax

＝μmaxG

μ各種拖拉機在不同土壤上的附著力是不一樣的。在松土上附著力要小些，而在硬土上要大些。右圖表示驅動力與土壤堅實度的關系。第15頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力因為驅動力是由發(fā)動機的扭矩經傳動系傳到驅動輪上形成的，所以，驅動力值也受到發(fā)動機扭矩的制約，與MeN相對應的驅動力稱為由發(fā)動機能力決定的額定驅動力PeN

：

拖拉機驅動切線力；額定負荷時驅動輪滾動阻力第16頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力四、拖拉機牽引力在等速運動條件下，平地上：PTN＝PqN-

Pf上下坡時：PTN＝PqN-

Pf±Pα結論：1．拖拉機的驅動力和牽引力，在堅硬的土壤上，這些數值受發(fā)動機工作能力的限制；而在疏松土壤土，受驅動輪與土壤附著能力的限制，這時，發(fā)動機功率得不到充分的利用，為此需要采用提高拖拉機附著性能的措施，如增加配重、增設輪爪、更換葉輪等，使拖拉機驅動力達到由發(fā)動機能力所決定的驅動力值；或者提高速檔，使發(fā)動機功率得到充分利用。當拖拉機在附著力充足的堅硬土壤上工作時，上述附加裝置應該拆除，以免加大拖拉機的滾動損失。

第17頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力2．拖拉機的滾動阻力包括兩個組成部分：驅動輪的滾動阻力是在形成驅動力之前以扭矩形式被克服；從動輪的滾動阻力是在形成牽引力之前以力的形式為驅動力所克服。由于分別試驗確定驅動輪和從動輪的滾動阻力有困難，所以把它們一并考慮，并為了簡化計算，設一個總的滾動阻力系數f：f=Pf/Gs；用試驗方法得到。

第18頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第二節(jié)拖拉機的驅動力和牽引力當Pμ

>PeN時，拖拉機的牽引力為：只用于牽引作業(yè)用于牽引同時兼有動力輸出作業(yè)

當Pμ<PeN時，PT=Pμ–Pf=μδGμ–fGs第19頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第三節(jié)拖拉機的功率指標一拖拉機的功率平衡

牽引，并兼有動力輸出：N’TN=NeN–NdN–NcN牽引：NTN=NeN–NcN

（具有的作功能力）實際功率消耗和利用：Ne=NT+Nd+Nc第20頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第三節(jié)拖拉機的功率指標二拖拉機的功率損失(一)傳動系的功率損失發(fā)動機功率經傳動系傳往牽引拉桿和動力輸出軸時有一定的功率損失，分別為NcT和Ncd

。這一功率損失表現為機械損失和液力損失，即由齒輪嚙合的摩擦阻力、軸承間的摩擦阻力、油封與軸間的摩擦阻力、以及齒輪的攪油阻力等造成的。機械損失占整個傳動系損失的90一95％。其中，齒輪嚙合占70%，軸承占20%，油封占10％。傳動系的功率損失的大小，取決于傳動副的種類和對數，零件的加工和安裝調整精度，零件的磨損程度以及潤滑油的粘度、油面和齒輪的線速度等。

第21頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第三節(jié)拖拉機的功率指標傳動系功率損失的大小用傳動效率ηc和動力輸出軸效率ηd表示：

ηc

＝Nq／NeT

；ηd

＝Nd

／Ned輪式拖拉機ηc＝0.91—0.92；履帶式拖拉機ηc＝0.86—0.88；手扶拖拉機：ηc＝0.75傳動系功率損失為：NcT＝NeT（1-ηc

）；

Ncd＝Ned（1-ηd

）為了減少傳動功率損失，除設計和制造因素之外，在使用和維修中，應注意及時更換超過磨損極限的傳動零部件，正確裝配和調整各個傳動副，保證傳動系各部位的潤滑等。

第22頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第三節(jié)拖拉機的功率指標(二)驅動輪滑轉的功率損失用滑轉效率ηδ來衡量滑轉功率損失Nδ，它等于實際推動拖拉機機架的功率Pqvz與假定無滑轉時推動機架的功率Pqvl之比，即

ηδ

＝Pqvz／Pqvl

＝vz／vl

＝1-δ

滑轉功率損失為：

Nδ

＝Nqδ

＝Nq(1-ηδ)可見，驅動輪滑轉的功率損失是速度的損失，滑轉損失完全取決于滑轉率。因此．輪式拖拉機在疏松土壤上作業(yè)，需要采取提高附著力的措施，以減少滑轉損失。

第23頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第三節(jié)拖拉機的功率指標(三)拖拉機滾動的功率損失拖拉機在行駛過程中，由于土壤被行走裝置壓實而形成輪轍，土壤與輪胎胎面的摩擦阻力、輪胎變形、行走裝置軸承的摩擦阻力、履帶板與銷子間的摩擦阻力等構成了拖拉機滾動的功率損失Nf。這一損失表現為力的損失。滾動功率損失用滾動效率ηf來衡量，它等于拖拉機的牽引功率NT與推動機架的功率Pqvz之比，ηf

＝PTvz／Pqvz=PT／Pq

＝1-Pf／Pq

；滾動功率損失Nf

＝Pfvz／3600提高驅動力和減小滾動阻力都能減少滾動損失。應正確檢查、調整和潤滑行走裝置，由于拖拉機使用重量與滾動阻力成正比，因而應該根據土壤條件正確選擇機型和采用增重措施。

第24頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第三節(jié)拖拉機的功率指標(四)拖拉機上坡的功率損失拖拉機克服上坡阻力的功率損失Nα為：

Nα

＝Pα

vz／3600＝Gssinαvz／3600三拖拉機的牽引功率NTNT

＝PT

vz／3600拖拉機的牽引功率利用率ξNT

＝NT

／NTN

第25頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能一拖拉機的牽引特性拖拉機的動力性能，指的是拖拉機在允許滑轉率條件下所能發(fā)揮的牽引能力，主要用以下指標來衡量：各檔所能發(fā)揮的牽引力、行駛速度、牽引功率和牽引效率。因為拖拉機牽引能力的發(fā)揮受限于它的附著性能，所以，拖拉機的動力性能也常稱為牽引附著性能。為了表明拖拉機的動力性能，在研究拖拉機機組及其運用問題時，廣泛利用拖拉機的牽引特性。拖拉機的牽引特性，是拖拉機的主要動力性能指標和經濟性能指標，在各速檔下隨牽引力變化的曲線圖。

第26頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能拖拉機的牽引特性曲線，是在一定土壤條件下，拖拉機牽引負荷在水平地段上穩(wěn)定工作時，測定和計算出下列參數：牽引力PT、行駛速度v、滑轉率δ、牽引功率NT、燃油消耗量GT和燃油消耗率gT，然后以牽引力PT為橫坐標，其它參數為縱坐標繪制而成。從圖上可以查明在該種土壤條件下，拖拉機動力性能的指標值及其變化規(guī)律，以便合理地發(fā)揮拖拉機功率和獲得良好的經濟效果。

第27頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五

返回第28頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五豐收35牽引特性在留茬田/在綠肥田（灌水）第29頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第30頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能1．拖拉機各速檔的功率損失是不一樣的，低速檔時，由于大的牽引力而引起大的滑轉損失；高速檔時，則由于高速而引起大的滾動損失。所以，任何一臺拖拉機在某種土壤條件下，各個速檔最大牽引功率值不是相等的。到某一值后，滑轉（速度）損失的功率將超過增加驅動力所得的功率。因此，規(guī)定出—個最大允許滑轉率值δy：輪式拖拉機：旱田茬地20％，水田茬地25％；履帶式拖拉機，旱田茬地7％；手扶式拖拉機，旱田茬地、水田茬地25％；水田葉輪：水田茬地40％。第31頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能低速檔額定牽引功率減高速檔額定牽引功率，差值為（1低2高）：2把所有速檔的牽引功率的峰值連線，該連線稱為牽引功率的包絡曲線。它就是以某一比例尺表示的拖拉機牽引效率曲線。NTN=ηTNeN

到某一值后，滑轉（速度）損失的功率將超過增加驅動力所得的功率。因此，規(guī)定出—個最大允許滑轉率值δy：輪式拖拉機：旱田茬地20％，水田茬地25％；履帶式拖拉機，旱田茬地7％；手扶式拖拉機，旱田茬地、水田茬地25％；水田葉輪：水田茬地40％。第32頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能3．履帶式拖拉機的低速檔能獲得較高的牽引效率，而輪式拖拉機低速檔的牽引效率比較低。這是因為不同的驅動裝置型式．附著性能不同。因此，履帶式拖拉機適于使用較低速檔作業(yè)，而輪式拖拉機則適于使用較高速檔作業(yè)。4．滑轉率曲線只有一條因為拖拉機的滑轉只受牽引力的影響，而不受速度的影響。這一結論是拖拉機在旱地上試驗而獲得的。

到某一值后，滑轉（速度）損失的功率將超過增加驅動力所得的功率。因此，規(guī)定出—個最大允許滑轉率值δy：輪式拖拉機：旱田茬地20％，水田茬地25％；履帶式拖拉機，旱田茬地7％；手扶式拖拉機，旱田茬地、水田茬地25％；水田葉輪：水田茬地40％。第33頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能當拖拉機在水田作業(yè)時，不同的作業(yè)速度驅動輪的滑轉率是不相同的。在相同牽引力條件下，速度快些，滑轉率要小些。這是因為驅動輪轉速越快，作用在單位面積土壤上的時間越短，土壤變形就越小。

到某一值后，滑轉（速度）損失的功率將超過增加驅動力所得的功率。因此，規(guī)定出—個最大允許滑轉率值δy：輪式拖拉機：旱田茬地20％，水田茬地25％；履帶式拖拉機，旱田茬地7％；手扶式拖拉機，旱田茬地、水田茬地25％；水田葉輪：水田茬地40％。第34頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能5．各速檔最大燃油消耗量相同。這是因為在最大油門位置時，不管任何速檔，發(fā)動機的小時耗油量都相等。而各速檔的最低耗油率卻是不相同的，一般相應于最大牽引功率的速檔，可以獲得最低的耗油率。此外，輪式拖拉機在疏松土壤上以低速檔作業(yè)時，最低的耗油率可能不是相應于發(fā)動機滿負荷。6．各速檔下的耗油率在輕負荷時都上升。

到某一值后，滑轉（速度）損失的功率將超過增加驅動力所得的功率。因此，規(guī)定出—個最大允許滑轉率值δy：輪式拖拉機：旱田茬地20％，水田茬地25％；履帶式拖拉機，旱田茬地7％；手扶式拖拉機，旱田茬地、水田茬地25％；水田葉輪：水田茬地40％。第35頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能綜上所述，對于附著性能較好的履帶式拖拉機，以較低的速檔滿負荷作業(yè)，而附著性能較差的輪式拖拉機以較高的速檔滿負荷作業(yè)較為有利，這能獲得較高的機組生產率和好的經濟性。標準型兩輪驅動拖拉機主要由于輪胎接地面積較小，接地壓力較大，所以它的牽引附著性能較差，而四輪驅動拖拉機牽引附著性能有了顯著的改善。首先，四輪驅動拖拉機自身重量可以全部用來發(fā)揮牽引力，而兩輪驅動拖拉機，自重利用系數僅達0.8，如果前軸重量分配過小，拖拉機操縱性變差。第36頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能東風—50S型四輪驅動拖拉機，在土壤含水量為24—30％的稻茬田里，當δ＝15％時，兩輪驅動的牽引力PT＝9kN，四輪驅動的PT＝13.5kN，四輪驅動比兩輪驅動的牽引力提高53.5％，其次，四輪驅動拖拉機前、后軸上的重量分配比較均勻和滑轉率較小，故減輕了對土壤的壓實和對土壤結構的破壞程度，第三，四輪驅動拖拉機具有較高的田間和道路通過性，特別是在潮濕泥濘的田地或雪地上作業(yè)。日本和意大利等國家，均在有硬底層的水稻田里使用四輪驅動拖拉機，其牽引效率可達30％。四輪驅動代替履帶式拖拉機。

第37頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能二使用條件對拖拉機牽引附著性能的影響實際使用情況和試驗表明，在平地上作業(yè)時，對拖拉機牽引附著性能影響最大的是土壤條件，特別是土壤含水量和地表狀態(tài)，而土壤的機械組成對其影響較小。(一)土壤含水量對拖拉機牽引附著性能的影響土壤水分是土壤的一個組成部分，它對土壤的物理機械性質有很大影響。土壤含水量不同，土壤的內聚力和內摩擦角不同，因而土壤的承壓能力和抗剪能力也發(fā)生變化。這就引起了拖拉機滾動阻力及附著條件和滑轉率的變化。

第38頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能根據對中型輪式拖拉機在不同土壤含水量條件下進行的對比試驗表明，當土壤含水量小于13-20％時，拖拉機的附著性能最好，且滾動阻力也較小。隨著含水量的增加，土壤的承重能力和抗剪能力均下降，土壤與輪胎間的摩擦力下降而粘附性增大。因此，拖拉機的牽引附著性能下降，同時，嚴重破壞地表平整性和土壤結構。當土壤含水量超出30％時，由于不能保證農藝要求，機組使用指標將降低，不宜進行機械化作業(yè)。

第39頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能當土地含水量再增加．成為水田狀態(tài)時，土壤的承壓能力和抗剪能力更低，土壤粘附性大，所以滾動阻力很大，驅動輪的滑轉率也很大，致使拖拉機的牽引力難以發(fā)揮。我國多年的試驗研究查明，目前輪式拖拉機和機耕船在水田中的牽引效率只達到30-40％，而行走裝置的功率損失占到全部功率損失的50-70％之多。

第40頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能從右圖可見，工農—12手扶拖拉機以Ⅲ檔進行稻田旱耕和水耕，當δ＝25％時，水耕PT＝1.5kN，旱耕PT＝2.5kN，水耕時牽引功率的發(fā)揮，約為旱耕的一半。第41頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能對于水田來說，重量的增加不會對提高附著力有多大作用，反而加大了滾動阻力。因此，在水田中不能采用增加附著重量來增大附著力，而應采取減輕驅動裝置上的荷重和增大土壤的壓實剪切阻抗的措施。例如，在淺泥腳水田中，選用結構比重量小的機型，且配用高花紋輪胎或帶鑲塑料齒的鐵輪；在泥腳較深的水田中，需要采用船體來承受整機的部分重量，從而減輕驅動輪的荷重，還要采用水田葉輪，以較大的輪齒驅動面作用于土壤，使土壤能產生較大的壓實剪切阻抗。

第42頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能如右圖所示，東方—12型機耕船以Ⅱ檔和Ⅲ檔進行稻田水耕，雖然與手扶拖拉機同樣裝有標定功率為12馬力的195型柴油機，但其牽引力和牽引功率均大些，而滑轉率要小些。

第43頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能水田旋耕，拖拉機發(fā)動機功率大部分用于驅動旋耕機軸旋轉，旋耕機刀片旋切土壤時，產生的土壤反作用力給拖拉機一個向前的推動力。所以，旋耕不需要像犁耕一樣要求較大的牽引力來克服犁耕阻力。對于旋耕機組的拖拉機，只要求驅動輪發(fā)揮的驅動力能夠克服自身移動的滾動阻力即可，在這種情況下，拖拉機不是作為一個牽引動力機械，而是只具有移動式發(fā)動機的特性。所以，拖拉機的牽引附著性能就顯得不那么重要了。旋耕機組，不需要多大的機組驅動力，因此驅動輪的滑轉率較小，滑轉損失的功率大為減少，于是拖拉機效率提高，也就提高了機組生產率和經濟性。這也是水田整地作業(yè)廣泛采用旋耕的原因。

第44頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能(二)地表狀態(tài)對拖拉機牽引附著性能的影響地表狀態(tài)是以土壤的堅實度來表示，土壤堅實度同樣影響滾動阻力及附著性能和滑轉率的變化。右圖為三種不同堅實度的土壤對輪式拖拉機牽引附著性能的影響。可以看出，土壤表面的堅實度愈大，則拖拉機的牽引效率愈高，拖拉機在耕后地作業(yè)，土壤疏松，容易被壓實而形成輪轍，故滾動阻力明顯地增大；第45頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能同時．疏松土壤對花紋塊產生的剪切阻抗也不大，驅動輪滑轉率高，因而機組驅動力受附著力限制，拖拉機牽引力得不到發(fā)揮。

輪式拖拉機除了在疏松土壤上的牽引效率較低之外，由于車輪的接地壓力較高，形成的輪轍較深，因此，一般不適于進行像播種這類作業(yè)。

第46頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能(三)坡地上拖拉機動力性能的變化拖拉機機組在坡地上作業(yè)時，要產生附加的功率損失，使拖拉機的動力性能指標都有所降低，并產生一系列作業(yè)特點。拖拉機機組在坡地上作業(yè)的行駛方向可以有順坡AA、橫坡BB和斜坡CC三種。第47頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能根據以上分析可以看出，在坡地上作業(yè)時，拖拉機的動力性能將發(fā)生變化，表現在牽引力減小和行駛速度降低，因而拖拉機牽引功率減小，并使機組生產率降低，畝耗油增加。此外，還有一些特點：①拖拉機的穩(wěn)定性變壞，可能產生順向翻車、橫向翻車或滑溜。隨著坡度角的增大，拖拉機的穩(wěn)定性更差。②機組的作業(yè)質量變壞，例如耕地的土垡不易向上坡方向翻轉，尤其是坡度較大時，常出現倒垡現象。③拖拉機的操作變得復雜，例如手扶式拖拉機下坡，當坡度角超過一定角度時，將出現反向轉向，如果操作錯誤將會導致翻車事故。坡地作業(yè)，頻繁的轉向，駕駛員座位又是傾斜的，使駛員容易疲勞。

第48頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能此外，在坡地上作業(yè)還應當很好注意拖拉機的狀態(tài)，如潤滑系統(tǒng)、供油系統(tǒng)的油面以及調速器的作用等。由于具有上述特點，所以一般拖拉機只適于在6-7°以下的坡地上工作，正常使用的極限坡度角為：輪式拖拉機不大于10°

，履帶式拖拉機不大于15°

。為了能在坡度角更大的坡地上正常作業(yè)，國外生產了各種類型的山地拖拉機和山地作業(yè)機械，這些山地用農業(yè)機器，作業(yè)時機身能夠保持水平，因此可以改善普通拖拉機和作業(yè)機械在坡地上作業(yè)的許多缺點。

第49頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能三改善拖拉機牽引附著性能的措施在實際生產中，為了在各種條件下經濟而有效地使用拖拉機，常常需要改善拖拉機的牽引附著性能。改善拖拉機的牽引附著性能，主要是對標準型兩輪驅動拖拉機而言，主要途徑是改變驅動輪與不同土壤條件之間的相互作用，從廣義上來說，就是控高拖拉機的牽引效率。從如下兩個方面著手。(一)增加附著重量的方法1．在驅動輪上增加附著重量，附加配重或在輪胎中灌水。在驅動輪和前輪上加配重，要考慮到輪胎的承載能力，不同規(guī)格的輪胎，有不同的最大載荷。使用中不應該超過拖拉機使用說明書上所規(guī)定的配重重量。

第50頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能現代拖拉機的結構重量較輕，以節(jié)省金屬材料，降低制造成本，為了獲得足夠的牽引力，常常使用加配重方法來增加拖拉機的附著重量。如美國WD—45拖拉機(發(fā)動機有效功率為32kW)，自身結構重量1834kg，配重達1825kg，配重重量幾乎等于拖拉機結構重量。我國生產的一些中型輪式拖拉機，其結構重量都較輕，適用于淺泥腳水田作業(yè)，但在旱地，包括公路運輸就得加上配重，否則發(fā)揮不了牽引力。然而應當注意在增加附著重量以提高附著能力的同時拖拉機的滾動阻力也將增加。第51頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能設拖拉機增加的附著重最為ΔG，則附著力可增加：

ΔPμ

＝ΔGμ

但同時，滾動阻力將增加

ΔPf＝ΔGf

由此可見，只有當μ

＞f時，利用增加附著重量來改善附著性能才是正確的。這時增加的牽引力：

ΔPT

＝ΔPμ-ΔPf

＝ΔG(μ-f）

2懸掛式機組采用耕深的力調節(jié)法和位調節(jié)法，利用“重量轉移”來增加驅動輪的附著重量。第52頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能(二)改善驅動輪與土壤間附著性能的辦法

1．在輪胎外緣增設輪爪或用鏈條纏繞輪胎，不用時可以卸下。

2．在輪胎外側增設一個圓籠鐵輪，以增加驅動輪與土壤的接地面積。鐵輪的直徑小于輪胎，這樣在堅硬地面上行駛就只有輪胎著地，便于轉移。

3．在輪胎外側安裝固定的或可伸縮的輪爪或葉輪。

4．更換高花紋輪胎，鑲塑料齒鐵輪，或水田葉輪。

5．增設半履帶式行走裝置。

第53頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第四節(jié)拖拉機的牽引附著性能改善拖拉機附著性能的裝置和方法應根據具體條件來選擇。增加驅動輪的配重是增加車輪與土壤間的摩擦阻力，而增加防滑裝置則是增加土壤的壓實剪切阻抗。因而前者適于旱耕，特別是松土上的作業(yè)，后者適于潮濕地和水田作業(yè)。

第54頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能作業(yè)機械的工作阻力(工作行程的阻力)和所需功率(工作過程的動力耗量)是作業(yè)機械動力性能的主要指標。一、作業(yè)機械的阻力和比阻作業(yè)機械的工作阻力是指在工作狀態(tài)，即工作部件起作用時，機械移動所產生的阻力，其中包含了機械的移動阻力和工作機構的工作阻力。同一類型的作業(yè)機械，其牽引阻力的大小與作業(yè)機械的工作幅寬B(m)和耕深h(m)有關。為了表達其間的關系并便于計算，引入了作業(yè)機械比阻這一概念。比阻k是指作業(yè)機械單位幅寬所受到的阻力。對于耕作機械中的犁耕比阻kl，則指土垡單位工作斷面所受到的阻力。第55頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能比阻可用下式確定：

k=R/B(N／m)或kl＝Rl／Bh(Pa或N/m2)

對于運輸車輛的牽引阻力和作業(yè)機械的空行阻力，阻力的大小與其重量Gn成正比，其比阻：

kf＝R／Gn=fn

；機具的滾動阻力系數(下表)

第56頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能對于由動力輸出軸驅動其工作部件的作業(yè)機械，根據驅動所消耗的功率Nn來計算比阻。在這種情況下，對于牽引驅動型的機組也可計算驅動工作部件的折算比阻：

kz＝3600Nn／vzB作業(yè)機械的比阻是用試驗方法測定的。例如犁耕比阻的測定，選擇地面平坦、土壤類型有代表性的田塊，在宜耕期，機組以通常耕作速度作穩(wěn)定運動的條件下，測定犁耕阻力、耕深和耕寬的平均值，然后按上述公式計算比阻。其他作業(yè)的比阻，也用類似方法測定。下表列出了幾種作業(yè)的比阻概值

第57頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第58頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能有了比阻的概值就可以確定作業(yè)機械總的計算阻力：

R＝kB或Rl＝klBh運輸拖車的牽引阻力或作業(yè)機械的空行阻力，則按下式計算：

R＝fnGn

第59頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能二比阻的動力特性如果上述比阻公式的分子和分母同時乘以機組作業(yè)速度vz(m／s)，得到：

k＝Rvz

／Bvz(J／m2或W／m2s-1)或kl＝Rlvz

／Bhvz(J／m3或W／m3s-1)這樣一來，可以體現出比阻的物理意義，即：比阻表示加工單位面積（或體積)的土壤所消耗的機械能，或表示單位時間加工單位面積(或體積)的土壤所消耗的功率。所以比阻既是評定作業(yè)機械牽引阻力大小的指標，也是評定各種作業(yè)機械動力消耗的指標。第60頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能三、影響作業(yè)機械阻力的因素(一)與機械的工作環(huán)境有關的因素如土壤的類型、質地、含水量、堅實度或圓錐指數、地表狀態(tài)和作物特性等。其中以土壤類型和土壤含水量的變化對比阻的影響最顯著。右圖表示犁耕比阻隨土壤類型的變化特性，土壤越粘重，犁耕比阻越大。第61頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能右圖耕地比阻與土壤含水量之間的關系，大體上呈馬鞍形變化。土壤含水量對機械比阻，即對作業(yè)過程的能量消耗影響很大。因為土壤的摩擦力、粘附力、堅實度等都與土壤含水量有關。當土壤含水量很低時，土粒粘結干硬，所以比阻較大；隨著土壤水分的增加，土壤顆粒間的粘結力減低，土壤呈現松散狀態(tài)，因而阻力相應減少；第62頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能當土壤水分繼續(xù)增加時，由于水膜表面張力的作用，土壤顆粒與機械工作表面之間產生了粘附力，機械的工作部件出現粘著現象，所以阻力再次增加；當水分增加到土壤含水量趨于飽和時，土壤膨脹松軟，水分對工作部件又有潤滑作用，因而阻力又減小。第63頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能從圖中可以看出，每種土壤都有各自的最小比阻klmin和相應的土壤含水量范圍，重質土壤的klmin在較高的含水量范圍，輕質土壤的klmin在較低的含水量范圍，在比阻最小時的土壤含水量范圍內進行作業(yè)，可以減少能量消耗，因此機組應盡可能在宜耕期(正常的土壤含水量范圍內)工作。第64頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能另一方面，由于土壤含水量對作業(yè)質量有很大影響，例如土壤過于干硬，土垡就難于破碎，粘重土壤過于潮濕時，工作部件表面粘著嚴重，作業(yè)中容易出現拖堆現象。因此，選擇土壤的宜耕期，不能只考慮比阻最小，而應兼顧農業(yè)技術要求，例如在干旱時期應考慮保墑和防止土壤板結，搶收時要考慮天氣的變化情況和農時的要求。第65頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能(二)與機械構造有關的因素如機械重量，工作部件的形式、材質、數量，行走裝置的類型，傳動機構的結構等。其中工作部件的型式是一主要影響因素。第66頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能(三)與機械運用有關的因素如技術狀態(tài)、耕作深度、作業(yè)速度等。機械的技術狀態(tài)特別是工作部件的技術狀態(tài)對牽引阻力的影響很大。犁鏵磨鈍后，刃口增厚，不僅作業(yè)質量惡化，而且阻力顯著增加，機組生產率下降．畝耗油增高。因此，必須及時更換和修理磨鈍了的工作部件。

第67頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第68頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能機械安裝、調整和潤滑質量的好壞，對牽引阻力和機械的使用壽命也有直接的影響。為了提高機組生產率，降低作業(yè)成本，延長機械壽命必須認真做好機械的維護保養(yǎng)工作。在運用規(guī)范中，作業(yè)速度對比阻有較大影響，隨著作業(yè)速度的提高，比阻將有所增加。在傳統(tǒng)作業(yè)速度范圍內，當速度達到5km／h后，速度每提高lkm／h，比阻平均增加值為：犁5％(輕質土：1-2％，中質土3-5％，重質土6-8％)；播種機1.5-2.5%；圓盤耙、鎮(zhèn)壓器、中耕機3-4％。第69頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能但一般情況下，比阻的增長較速度的增長相對要慢些，例如耕茬地，從4.5km／h提高到6.5km／h，速度提高了44％，比阻只增加10％左右。所以，對某些提高速度可改善作業(yè)質量或提高機組生產率的作業(yè)，適當提高機組速度是可取的。

第70頁，共79頁，2022年，5月20日，1點21分，星期五第五節(jié)作業(yè)機械的動力性能四、作業(yè)機械阻力的隨機特性如前所述，機械阻力受環(huán)境條件、工作過程特點、機械構造和使用條件等許多因素的影響，而這些因素又在經常變化，例如：①地表植被、殘茬分布不均勻，溝壟起伏地勢不平；②土壤的質地和含水量不一致，有硬有