第一章 农机轮子

1、第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-51第一节第一节 概概 述述第二节第二节 轮子的滚动和滑动轮子的滚动和滑动第三节第三节 轮子的滚动阻力轮子的滚动阻力第四节第四节 轮子的配置及其运动轨迹轮子的配置及其运动轨迹第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-521.行走阻力小，滑移或滑转小，能充分发挥足够的土壤推力或工作力矩；行走阻力小，滑移或滑转小，能充分发挥足够的土壤推力或工作力矩；2.下陷量小，不拥泥，通过性好；下陷量小，不拥泥，通过性好；3.转向灵活方便，能适应不同路面和速度要求；转向灵活方便，能适应不同路面和速度要求；4.运输或工作位置，都应使机具具有良好的稳定性。运输或工作位置，都

2、应使机具具有良好的稳定性。 1.按结构分按结构分 2.按作用分按作用分二、二、轮子的构造轮子的构造一、农机行走装置应满足的要求：一、农机行走装置应满足的要求：三、轮子的种类三、轮子的种类返回返回第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-53刚性轮：由轮辋、轮爪、轮辐和轮毂组成。刚性轮：由轮辋、轮爪、轮辐和轮毂组成。胎胎 轮：除轮辋、轮辐、轮毂外，还有充气轮胎。轮：除轮辋、轮辐、轮毂外，还有充气轮胎。 轮爪轮辋轮毂轮辐返回返回第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-54刚性轮：钢铁制成，弹性小，振动大，不宜高速。刚性轮：钢铁制成，弹性小，振动大，不宜高速。(金属轮金属轮)弹性轮弹性轮胎胎 轮轮

3、高压轮胎高压轮胎：350700kpa低压轮胎低压轮胎：100350kpa（农机多用农机多用）超低压轮胎超低压轮胎：20100kpa（稻田收获稻田收获）零压轮胎零压轮胎：实心橡胶轮实心橡胶轮按结构分按结构分返回返回内压与大气压相等，利用内压与大气压相等，利用 轮胎材料的弹性轮胎材料的弹性来支承不大的载荷，并维持其外形，该轮来支承不大的载荷，并维持其外形，该轮胎与地面接触处压力均匀胎与地面接触处压力均匀 易于脱土，常用易于脱土，常用作播种机的压密轮。作播种机的压密轮。第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-55按按 作作 用用 分分 直接从动力机获得扭矩而转动前进的轮子。直接从动力机获得扭矩而转

4、动前进的轮子。作用作用：支承机具；将扭矩通过土壤转化为土壤推力使农具移动。：支承机具；将扭矩通过土壤转化为土壤推力使农具移动。从动轮从动轮行走轮行走轮传动轮传动轮限位轮限位轮压密轮压密轮从动轮是指轮轴受到机体推力，且借助轮缘和土壤间的相互作用才转从动轮是指轮轴受到机体推力，且借助轮缘和土壤间的相互作用才转动前进的轮子。动前进的轮子。从动轮从动轮作用作用：主要起支承机体作用，有时兼作导向之用。：主要起支承机体作用，有时兼作导向之用。 主动轮主动轮脱粒机轮脱粒机轮播种机地轮播种机地轮犁的限深轮犁的限深轮播种机的镇压轮播种机的镇压轮第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-56充气轮胎的规格充气轮胎

5、的规格，以外胎尺寸（单位以外胎尺寸（单位为为英寸英寸）表示，标）表示，标记的意义记的意义 B轮胎宽度轮胎宽度D轮胎外径轮胎外径H轮胎高度轮胎高度d轮圈直径轮圈直径Db高压轮胎高压轮胎b-d低压轮胎低压轮胎b/H-d宽扁轮胎宽扁轮胎 注意：注意：有的超低压轮胎也用有的超低压轮胎也用Db表示，但单位为表示，但单位为 毫米，一般轮胎上还有帘布线网的层数。毫米，一般轮胎上还有帘布线网的层数。返回返回第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-57一、一、行走轮行走轮二、二、传动轮传动轮三、三、主动轮主动轮返回返回 从动轮在地面上运动时，可能发生滚动、滑动和滚动兼滑动等三从动轮在地面上运动时，可能发生滚动

6、、滑动和滚动兼滑动等三种现象。种现象。轮子运动条件分析滚动滚动是轮辋与地面接触点之间没有相对滑动时的是轮辋与地面接触点之间没有相对滑动时的回转运动回转运动；滑动滑动是轮子不转，轮辋与地面之间产生是轮子不转，轮辋与地面之间产生相对滑动相对滑动；滚动兼滑动滚动兼滑动是轮子在运动时，既有滚动，又有滑动。是轮子在运动时，既有滚动，又有滑动。以下分析产生上述三种情况的条件。以下分析产生上述三种情况的条件。第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-58orhkcRyRxZ0Mf行走轮受力分析行走轮受力分析ARWP第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-59W轮子的载荷轮子的载荷P轮子所受的推力或拉力轮子

7、所受的推力或拉力R土壤支反力的合力土壤支反力的合力Rx承压面上的水平分力之和承压面上的水平分力之和Ry承压面上的垂直分力之和承压面上的垂直分力之和Mf轴承的摩擦力矩（很小，可忽略）轴承的摩擦力矩（很小，可忽略）r轮子半径轮子半径h、Kc-R作用点与轮心的垂直和水平距离。作用点与轮心的垂直和水平距离。第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-510由于土壤质地不匀、地面不平等因素的影响，使得由于土壤质地不匀、地面不平等因素的影响，使得Rx、h 、Kc 、P的数的数值常有变化。当拉力值常有变化。当拉力P从零开始不断增大时，从零开始不断增大时，Rx、h 、 Kc均随均随P的增大的增大而增大至某一极限

8、值。其中而增大至某一极限值。其中Rx的极限值为：的极限值为： 它具有一般摩擦力的性质，它具有一般摩擦力的性质， fr滚动摩擦系数；滚动摩擦系数；Kc的极限值为增量；的极限值为增量； h的极限值为减量的极限值为减量 。 302010fcyxoyyxxMKRhRMRWFRPF若某一瞬时轮子作等速直线运动，则可建立平衡方程：若某一瞬时轮子作等速直线运动，则可建立平衡方程：Wrxmaxf R第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-511 P Rxmax ，则轮子既滚动又滑动；，则轮子既滚动又滑动； 以上三个参数的极限值分别与轮子的结构、载荷及土壤性质有关。以上三个参数的极限值分别与轮子的结构、载荷及

9、土壤性质有关。 将将Ry =W代入代入式并以式并以Rxmax为极限条件建立不等式来分析从动轮的运动，为极限条件建立不等式来分析从动轮的运动，可得出以下几种不同状态：可得出以下几种不同状态：当当 Rxmax*hW*KC+ Mf 时，轮子将不会转动。此时若：时，轮子将不会转动。此时若： P Rxmax，则轮子不滚不滑；，则轮子不滚不滑； P Rxmax ，但，但Ph W*KC+ Mf ，则轮子与地面将产生滑动。，则轮子与地面将产生滑动。当当 Rxmax*hW*KC+Mf 时，轮子在牵引力时，轮子在牵引力P作用下会产生滚动，此时若：作用下会产生滚动，此时若： P Rxmax ，但，但Ph W*KC+

10、 Mf ，则轮子将产生不滑动的滚动。，则轮子将产生不滑动的滚动。返回返回第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-512%100ssllli传动轮的滑移传动轮的滑移，不仅消耗较大功率，而且有时还严重影响作业质量。，不仅消耗较大功率，而且有时还严重影响作业质量。 在农机中，应竭力避免滑移，但农机作业中由于土壤变形等原因，在农机中，应竭力避免滑移，但农机作业中由于土壤变形等原因，完全消除滑移是不可能的。完全消除滑移是不可能的。 农机中的滑移系数，农机中的滑移系数，一般约为一般约为38% 返回返回滑移程度通常用滑移程度通常用滑移系数滑移系数来表示。半径为来表示。半径为R的轮子转过的轮子转过n圈后实际

11、所圈后实际所走距离为走距离为Ls，理论应走距离，理论应走距离L=2Rn，则滑移系数为：，则滑移系数为： 第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-513主动轮受力分析主动轮受力分析orWMfMdZ0RyRxPtRAhkcVmT第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-514受力分析如上图所示：受力分析如上图所示：W-轮子的负荷轮子的负荷Md-驱动力矩驱动力矩Mf-轴承的摩擦力矩轴承的摩擦力矩T-牵引阻力牵引阻力Pt -土壤对轮子的驱动反作用力（土壤推进力）土壤对轮子的驱动反作用力（土壤推进力）R-土壤支反力的合力土壤支反力的合力Rx-R的水平分力的水平分力Ry-R的垂直分力的垂直分力h、 Kc

12、 -R作用点与轮心的垂直和水平距离。作用点与轮心的垂直和水平距离。 第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-515式中式中Pt、Kc 、h、T均因均因Md的存在而存在。但它们都有一个极限值。将的存在而存在。但它们都有一个极限值。将Pt=T+Rx , Ry=W 代入代入(3)式并以式并以Ptmax为极限条件建立不等式来分析主动为极限条件建立不等式来分析主动轮的运动，可得出以下几种不同状态。轮的运动，可得出以下几种不同状态。（Ptmax =Pf Pf 土壤附着力）土壤附着力） 302010cyxtfdoyyxtxKRhRPMMMRWFRTPF 不能前进。时，轮子在原地滑转，滑转；时，轮子向前滚动

13、且无但若：时，轮子能转动当时，轮子不能转动；当xtfxtffcdfcdRTPPbRTPPaMKWhTMMKWhTMmaxmax.,21轮子在作匀速直线运动时的平衡方程为：轮子在作匀速直线运动时的平衡方程为：第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-516主动轮的滑转主动轮的滑转：主动轮正常运转的条件是：主动轮正常运转的条件是PtPf，否则，主动轮仅在原，否则，主动轮仅在原地转动，而不能前进，此现象称地转动，而不能前进，此现象称“滑转滑转”。出现滑转，轮子即使正常运行，其实际行走距离出现滑转，轮子即使正常运行，其实际行走距离Ls和理论行走距离和理论行走距离L也也不相等，常用滑转系数不相等，常用滑

14、转系数表示。表示。 %100LL-LS轮子的滑移和滑转不同：轮子的滑移和滑转不同：从动轮的滑移从动轮的滑移、主动轮的滑转主动轮的滑转 返回返回轮子滚动阻力的产生是由于轮子与地面在接触处有变形而引起的。阻轮子滚动阻力的产生是由于轮子与地面在接触处有变形而引起的。阻力的大小则视轮子与土壤的变形情况而定。力的大小则视轮子与土壤的变形情况而定。第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-517 农机轮子所消耗的能量较大，这是因为土壤变形较大。由于土壤在农机轮子所消耗的能量较大，这是因为土壤变形较大。由于土壤在轮子碾压时的力学性质和变形过程较为复杂，目前对某些参数（如内摩轮子碾压时的力学性质和变形过程较为

15、复杂，目前对某些参数（如内摩擦力、流动性、应力应变等）的综合分析及相关关系的研究还不完善，擦力、流动性、应力应变等）的综合分析及相关关系的研究还不完善，因此尚无理论公式可寻，只能在一定假设条件下进行分析推算或由实验因此尚无理论公式可寻，只能在一定假设条件下进行分析推算或由实验方法直接测得。方法直接测得。滚动阻力系数滚动阻力系数：如右图所示，滚动阻力：如右图所示，滚动阻力R与垂直载荷与垂直载荷W之比，称为滚动阻力系之比，称为滚动阻力系数，以数，以fr 表示。表示。hkWRfcrRNPhKc 滚动阻力系数可由实验得出，知道了滚动阻力系数可由实验得出，知道了fr ，就可估算出滚动阻力，在实际设计计，

16、就可估算出滚动阻力，在实际设计计算中经常用到。算中经常用到。W第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-518影响滚动阻力的因素：影响滚动阻力的因素：轮子滚动阻力虽无理论公式可寻，但许多人作了大量的试验研究工作，轮子滚动阻力虽无理论公式可寻，但许多人作了大量的试验研究工作，对影响阻力的诸因素已基本弄清，其结论如下：对影响阻力的诸因素已基本弄清，其结论如下：返回返回4.两个轮子前后串列在同一轮辙中，后轮的两个轮子前后串列在同一轮辙中，后轮的R，特别在载重量大而又，特别在载重量大而又是疏松的土地上尤为明显。是疏松的土地上尤为明显。1.R除受土壤性质影响外，还与轮子直径除受土壤性质影响外，还与轮子直

17、径D、轮辋宽度、轮辋宽度B有关；有关； D 、B R 2.气胎轮的充气压力是影响滚动阻力的重要因素之一，在松软的地面上气胎轮的充气压力是影响滚动阻力的重要因素之一，在松软的地面上气压气压 ，可使，可使R；但在坚硬的地面上气压；但在坚硬的地面上气压 ，可使，可使R ； 故在松软的地面上故在松软的地面上农机采用大尺寸的低压轮胎农机采用大尺寸的低压轮胎。3.将轮辋不同（平的、凸面的、凹面的）的刚性轮进行比较试验表明，将轮辋不同（平的、凸面的、凹面的）的刚性轮进行比较试验表明，平轮辋的滚动阻力最小；平轮辋的滚动阻力最小；第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-519二、二、三种基本的配置形式三种基本

18、的配置形式三、三、机具回转中心机具回转中心返回返回 机器行走灵活；机器在地面上要保持稳定，至少要有三个不在机器行走灵活；机器在地面上要保持稳定，至少要有三个不在同一直线上的支承点；同时机器重心在地面的投影要在支承点连成同一直线上的支承点；同时机器重心在地面的投影要在支承点连成的三角形或多边形内。的三角形或多边形内。一、配置的基本原则一、配置的基本原则具体要求：具体要求： 1.工作或运输位置均有良好的稳定性；工作或运输位置均有良好的稳定性； 2.转弯灵活，换向容易，并有尽可能小的转弯半径；转弯灵活，换向容易，并有尽可能小的转弯半径； 3.对不平地面或道路有良好的适应性和通过性；对不平地面或道路有

19、良好的适应性和通过性； 4.负荷分配合理。负荷分配合理。第一章农机轮子第一章农机轮子2022-4-520 播种机、单轴拖车第三点由挂结架支承在拖拉机牵引架上。为适应地形和转向播种机、单轴拖车第三点由挂结架支承在拖拉机牵引架上。为适应地形和转向灵活，连接处应用球绞（灵活，连接处应用球绞（如图如图c）；小底盘割晒机的第三点通过滑掌支承在地面，转）；小底盘割晒机的第三点通过滑掌支承在地面，转弯时由机手压下手把将第三点抬起（弯时由机手压下手把将第三点抬起（如图如图d）。）。1.三个支承点都是轮子三个支承点都是轮子2.两个支点是轮子，另一支点靠其它机具或地面支承。两个支点是轮子，另一支点靠其它机具或地面支承。 轮子是三个或四个。轮子是三个或四个。三轮时三轮时，为导向灵活，前轮应能绕立轴转动（，为导向灵活，前轮应能绕立轴转动（如图如图a）。）。如牵引式联合收割机的脱粒部分；如牵引式联合收割机的脱粒部分； 四轮时四轮时，为了适应地形，导向轴应能绕支，为了适应地形，导向轴应能绕支点摆动（点摆动（如图如图b）。如东风联合收割机的后轮和拖拉机的前轮。）。如东风联合收割机的后轮和拖拉机的前轮。3.一个支点是轮子一个支点是轮子 机动插秧机为了转向，独轮应能绕立轴转动，其余支点（滑板）同机