第三章農(nóng)業(yè)機器編組

第三章

農(nóng)業(yè)機器編組

第一節(jié)編組的要求和步驟第二節(jié)編組計算第三節(jié)機組的運用工況及其檢查

機器編組，即根據(jù)生產(chǎn)的需要將拖拉機或發(fā)動機與作業(yè)機械選編成各種機組，以完成不同的農(nóng)業(yè)作業(yè)。編組的實質(zhì)是機器本身結(jié)構(gòu)和性能的系統(tǒng)協(xié)調(diào)，同時也是機器、機組人員、作業(yè)對象三者的系統(tǒng)協(xié)調(diào)。合理的編組，將使所編機組處于最佳的運用工況下作業(yè)，從而獲得最優(yōu)的機組運用指標。

第一節(jié)編組的要求和步驟機器編組，也稱機器配套，可以歸納為；選擇機型，確定適宜的機型數(shù)量和作業(yè)速度規(guī)范，以及機組內(nèi)機具的編排。為了充分利用機器的動力性能和經(jīng)濟性能,拖拉機、發(fā)動機與作業(yè)機械必須合理配套。為此，設(shè)計制造部門應(yīng)根據(jù)拖拉機的用途、使用條件、主要作業(yè)的牽引阻力和適宜速度范圍，確定拖拉機的功率、變速檔數(shù)及各檔的速度和牽引力，并進而設(shè)計拖拉機的配套機械，確定作業(yè)機械的構(gòu)造幅寬。

第一節(jié)編組的要求和步驟由于拖拉機與配套機械的設(shè)計通常是以一般的運用條件為依據(jù)，不可能考慮到各個地方不同的工作條件，因此使用單位在拖拉機、作業(yè)機械型號已定的情況下，仍然需要根據(jù)當?shù)氐木唧w運用條件來選編機組，確定機組適宜的幅寬和速度。一般來說，懸掛式機組的幅寬多數(shù)是定值，編組主要是確定作業(yè)速度問題。而牽引式機組則可通過調(diào)整機組內(nèi)作業(yè)機械的臺數(shù)或工作部件組數(shù)來獲得較為合理的作業(yè)幅寬和速度。機器編組，應(yīng)避免出現(xiàn)“大馬拉小車”或“小馬拉大車”的不合理現(xiàn)象。

第一節(jié)編組的要求和步驟一、編組要求根據(jù)機組運用“高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、安全”的要求，對機器編組提出如下要求：

1．機組生產(chǎn)率高，能保證農(nóng)時，及時完成作業(yè)。

2．作業(yè)質(zhì)量好，能滿足當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)技術(shù)要求，為作物的生長發(fā)育創(chuàng)造良好的環(huán)境，以期最終獲得增產(chǎn)的效果。

3．每畝耗油和每畝勞動消耗少，作業(yè)成本低。

4．操作方便，作業(yè)安全。

第一節(jié)編組的要求和步驟二、編組步驟

1．首先應(yīng)具體了解該項作業(yè)的農(nóng)業(yè)技木要求和機組工作的環(huán)境條件，例如耕深、碎土、覆蓋等要求以及田塊大小、土壤和地面情況等，以便為機械的選擇提供依據(jù)。

2．根據(jù)作業(yè)要求和運用條件，以及使用單位現(xiàn)有機器的型號和性能，選用合適的拖拉機和作業(yè)機械。

3．進行編組計算，確定作業(yè)機械的數(shù)量和作業(yè)速檔。

4．根據(jù)機組組成，設(shè)計機組內(nèi)機具的編排。

5．進行編組的實地考查。

第二節(jié)編組計算一拖拉機用于牽引工作(一)選擇速檔由于各種作業(yè)機械只能以一定范圍的速度工作，才能獲得較好的作業(yè)質(zhì)量，所以機組的作業(yè)速度就受到農(nóng)業(yè)技術(shù)要求和作業(yè)機械適宜速度范圍等條件的限制。編組時應(yīng)根據(jù)作業(yè)的適宜速度范圍(見下表)和拖拉機的檔位情況，考慮有哪幾個速檔可供選擇。

第二節(jié)編組計算如果作業(yè)允許的速度范圍很窄，例如移栽作業(yè)，速檔選擇的余地就不大；如果作業(yè)允許的速度范圍較寬，而拖拉機相應(yīng)的檔位又較多，則可初步確定幾個速檔。一般應(yīng)優(yōu)先考慮牽引效率較高、經(jīng)濟性較好的田間作業(yè)檔。例如東方紅—75拖拉機編制耕地機組時，應(yīng)優(yōu)先考慮常用Ⅱ檔和Ⅲ檔，其次是Ⅳ檔。Ⅴ檔是運輸檔，牽引力較小，不適于耕作，Ⅰ檔一般作為后備檔，供克服超負荷用，編組時一般均不列入。此外，還應(yīng)考慮附著性能較好的履帶式拖拉機以較低速檔工作，附著性能差的輪式拖拉機以較高速檔工作比較有利的這一特點。

第二節(jié)編組計算(二)確定所選各檔的牽引力可查閱與當?shù)厥褂脳l件相近的拖拉機牽引特性資料，也可用計算法求出各檔的標定牽引力PTN或牽引力PT。

(三)確定作業(yè)機械的比阻可查有關(guān)資料或用拉力計實地測出各種作業(yè)機械的比阻。

(四)計算各檔所能牽引的作業(yè)機械的最大幅寬Bmax(m)第二節(jié)編組計算機組在坡地上作業(yè)：附著力充足時Bmax=（PTN-Gsi）/（k+gni）附著力不足時Bmax=（PT-Gsi）/（k+gni）gn：作業(yè)機械每米幅寬的重量(N／m)，i：坡度值機組在平地上作業(yè)；附著力足夠時Bmax=PTN/k

附著力不足時

Bmax=PT/k(五)計算各檔所能牽引的機械臺數(shù)或工作部件組數(shù)（或犁體的個數(shù)）

nn=Bmax

/b式中，b：1臺機械或1組工作部件(或1個犁體)的幅寬(m)。

第二節(jié)編組計算計算結(jié)果應(yīng)舍去小數(shù)只取整數(shù)，使拖拉機留有一定的貯備功率，以克服暫時增長的阻力。當作業(yè)機械的臺數(shù)nn＞2時，例如用大功率拖拉機牽引24行播種機進行播種，nn可能為2或大于2，幾臺機械不可能都直接掛在拖拉機牽引板上，因此需采用聯(lián)結(jié)器。所謂聯(lián)結(jié)器即拖拉機與作業(yè)機械之間的聯(lián)接裝置。通用牽引式聯(lián)結(jié)器用于聯(lián)接播種機等對稱機械，它的構(gòu)造見下圖，主要由鉸接的橫梁、支承輪、延長器和牽引架等組成。圖3—2為在聯(lián)結(jié)器上掛結(jié)2臺和3臺播種機的簡圖。第二節(jié)編組計算第二節(jié)編組計算第二節(jié)編組計算(六)編組方案的對比選擇各檔編組方案得出后，再對比擇優(yōu)。對比指標主要是機組的負荷程度、機組生產(chǎn)率和畝耗油等。1機組負荷程度牽引式機組的負荷程度可用牽引功率利用率ζNT表示(見式1—9)：第二節(jié)編組計算合理的牽引力利用率取決于阻力的隨機負荷特性和發(fā)動機的超負荷能力。牽引阻力的波動幅度小且周期短，ζPT值可取大些，反之則取小些，發(fā)動機扭矩適應(yīng)性系數(shù)大的，ζPT取大些大些，反之則取小些。2．機組小時生產(chǎn)率Wj=1.5Bzvz

（畝/h）3．畝耗油gw=GT／

Wj(千克／畝)

小時耗油量GT和作業(yè)速度vz可實測或根據(jù)機組的牽引阻力Rjz

，在拖拉機牽引特性曲線上查出相應(yīng)的vz值和GT值。通過以上計算，求出各檔的牽引力利用率，小時生產(chǎn)率和每畝耗油，然后進行對比。選用生產(chǎn)率高、畝耗油低、負荷程度比較合理的較優(yōu)編組方案。第二節(jié)編組計算二、拖拉機用于牽引——驅(qū)動工作編組時應(yīng)考慮拖拉機發(fā)動機的功率用于牽引作業(yè)機械移動和驅(qū)動作業(yè)機械工作機構(gòu)兩個方面。發(fā)動機有效功率用于驅(qū)動作業(yè)機械工作機構(gòu)的部分，可按下式計算

Ned＝Nd

／ηdNd：驅(qū)動作業(yè)機械的工作機構(gòu)所耗功率(kW)。發(fā)動機有效功率可以用于牽引工作部分的最大值為：

NeT＝NeN-Ned

＝

NeN-Nd

／ηd第二節(jié)編組計算此時，當附著力足夠時可能發(fā)出的牽引力為：

第二節(jié)編組計算三、拖拉機用于固定作業(yè)為了提高拖拉機的利用率或在沒有其他更適宜動力的情況下，拖拉機可用于排灌、脫粒、加工等固定作業(yè)。編制固定式機組時，首先應(yīng)考慮拖拉機和固定式機械的功率匹配。如機械所消耗的功率為Nn，則拖拉機發(fā)動機用于驅(qū)動固定式機械的功率Ne’可按下式計算：Ne’＝

Nn

／ηpηp

：皮帶輪的傳動效率。固定式機組負荷程度一般用發(fā)動機功率利用率表示，

ζNe

＝

Ne’／NeN＝

Nn

／ηpNeN第二節(jié)編組計算固定式機組除了要求功率匹配外，還需考慮轉(zhuǎn)速匹配。轉(zhuǎn)速是固定式機組的一個重要性能指標，假如脫粒機組的轉(zhuǎn)速過低，將導致生產(chǎn)率和脫凈率降低；轉(zhuǎn)速過高，又將引起籽粒破碎率增加．嚴重時還可能導致機械損壞，甚至造成人身傷亡事故。因此固定式作業(yè)機械對配套動力的功率、轉(zhuǎn)速及皮帶輪直徑一般都有明確規(guī)定，應(yīng)參照選用。必要時也可按下式計算，改變皮帶輪的直徑，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速匹配。

d2

＞dln1ηp／n2d2——作業(yè)機械的皮帶輪直徑(mm)，dl——拖拉機動力皮帶輪直徑(mm)，n1——拖拉機動力皮帶輪轉(zhuǎn)速(r／min)，n2——作業(yè)機械皮帶輪轉(zhuǎn)速(r／min)。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查機器編組，通過幅寬與速度兩個參數(shù)的合理匹配，使拖拉機發(fā)動機盡量接近額定負荷工作。機組處于最佳運用工況下作業(yè)，才能獲得最優(yōu)的運用效果——最高的機組生產(chǎn)率和最低的畝耗油。機組作業(yè)時，可能面臨三種工況(圖3—3)：

(一)滿負荷工作當外負荷恰好等于標定扭矩時，發(fā)功機滿負荷工作．此時發(fā)動機將發(fā)揮出最大功率，燃油消耗率也較低。因此，機組的生產(chǎn)率高，畝耗油低。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查第三節(jié)機組的運用工況及其檢查(二)部分負荷工作外負荷低于發(fā)動機標定扭矩，由于有效功率沒有充分利用，因而燃油消耗率上升，機組生產(chǎn)率降低，畝成本提高。根據(jù)美國學者的研究，拖拉機大部分作業(yè)時間處于部分負荷工況(見表3—3)。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查(三)超負荷工作當外負荷超過發(fā)動機標定扭矩時，發(fā)動機超負荷工作。這時扭矩雖稍有增大，但由于曲軸轉(zhuǎn)速下降很快，因此發(fā)動機有效功率下降，機組生產(chǎn)率降低，由于曲軸轉(zhuǎn)速下降和校正加濃，使得混合氣形成過程惡化，燃燒不完全，排氣冒黑煙，致使畝耗油增高，由于氣缸內(nèi)平均有效壓力升高，使得零件受力加大，潤滑條件又因發(fā)動機過熱而變壞，從而加速發(fā)動機零件的磨損。此外，還將促使油底殼機油“老化”變質(zhì)，使廢氣中一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物等有害成分的含量增多，污染大氣。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查綜上所述可知：當發(fā)動機部分負荷工作時，負荷程度愈低，經(jīng)濟性愈差；超負荷(尤其是長時間超負荷)工作時不僅經(jīng)濟性差，而且對發(fā)動機的危害很大；只有在發(fā)動機滿負荷工作時最為有利。但由于機組阻力經(jīng)常波動、變化，外負荷不可能正好等于發(fā)動機的標定扭矩，因此機組合理的負荷程度應(yīng)該是接近滿負荷工作，使發(fā)動機既不會長時間超負荷，又不致負荷不足。

第三節(jié)機組的運用工況及其檢查二、當負荷不足、機組工作幅寬和速度又受到限制時的編組方案某些田間作業(yè)，例如在小塊地上進行行間中耕或栽植等作業(yè)項目，受田塊尺寸和農(nóng)藝要求的限制，機組的幅寬和作業(yè)速度不允許過高，因此機組負荷不足。在這種情況下，對具有全程式調(diào)速器的拖拉機發(fā)動機，可以在調(diào)速手柄處于“大油門”位置工作，也可以在“小油門”位置工作，因而有兩種編組方案：

(一)低檔大油門拖拉機掛低檔，發(fā)動機調(diào)速手柄處于“大油門”位置。（二）高檔小油門拖拉機掛高檔，發(fā)動機調(diào)速手柄處于“小油門”位置。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查兩種方案的檔位雖不同，但由于調(diào)速手柄所處的位置不同，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不同，因此兩種方案可以得到相同的機組速度和牽引力，兩者的幅寬和生產(chǎn)率也一樣。但后者由于曲軸轉(zhuǎn)速下降，發(fā)動機的有效功率也隨之下降，發(fā)動機的負荷程度和機械效率相對有所提高，因而小時耗油降低及畝耗油減少。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查圖3·4為拖拉機柴油機負荷不足時，調(diào)控手柄在最大位置和最佳位置上燃油消耗率的比較。顯然，在負荷較輕、幅寬和速度又受限制的情況下，采用高檔小油門的編組方案可以獲得節(jié)油的效果。但是，如果負荷雖不足，而速度并無限制時，則應(yīng)采用高檔大油門，以較高的速度進行工作，提高機組生產(chǎn)率，同時獲得較低的畝耗油。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查三、機組負荷程度的檢查編組計算時，發(fā)動機的有效功率、拖拉機的牽引力和作業(yè)機械的比阻都按一般情況取定值計算，沒有考慮機器的技術(shù)狀態(tài)、作業(yè)速度以及土壤含水量等外界條件的具體變化。因此，計算結(jié)果可能與實際情況不盡相符，需要在作業(yè)過程中對機組的運用工況進行檢查。在實際生產(chǎn)中，機組的負荷程度可用專用儀器進行測定，也可用經(jīng)驗檢查法。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查(一)專用儀器檢查法在使用條件下，最精確的確定發(fā)動機負荷是測定發(fā)動機氣缸中的有效壓力Pe。據(jù)發(fā)動機原理知，Me與Pe成正比，它們都可以作為發(fā)動機克服負荷能力的指標。氣缸有效壓力值是利用節(jié)氣閥測取負荷下和空轉(zhuǎn)時的排氣節(jié)流壓力，得到兩者的差值ΔP，再得到發(fā)動機扭矩Me

，即Me

＝CΔP(C為比例系數(shù)，對某一種型號發(fā)動機是個常數(shù))。這一方法迄今未實用，而只用于科學試驗。國外已經(jīng)應(yīng)用的發(fā)動機負荷指示器，一種是通過燃油泵齒條行程的相對位置來確定負荷程度；另一種是利用調(diào)速器飛錘旋轉(zhuǎn)開度與殼體之間的間隙大小來確定負荷程度。第三節(jié)機組的運用工況及其檢查

(二)經(jīng)驗檢查法

1．根據(jù)拖拉機驅(qū)動輪轉(zhuǎn)