机组的动力性能

关于机组的动力性能第1页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第一节发动机的动力性能一标定功率发动机作为动力机械，通过传动机构来带动作业机械，并克服负荷对外作功，其克服负荷而作功的的能力即为发动机动力性能。发动机动力性能的最基本指标是发动机有效扭矩Me（N.m）、有效功率Ne(kW)和转速ne，(r／min)，其关系为：

Ne

＝Mene

／9550(kW)第2页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第一节发动机的动力性能农用柴油机和拖拉机用柴油机，由于其使用特点，要求柴油机能在班时间内连续运转，并有—定功率储备以适应短时间超载。按照规定，一般给出的标定功率是12小时功率，有的还标出1小时功率。如S195柴油机铭牌上标出：

12小时功率：8．8kW(12马力)／2000r／min1小时功率：9．7kW(13.2马力)／2000r／min1小时功率是一种储备功率，即保证连续田间作业时发挥80一90％的功率，在短时间内，可发挥100％的功率。有的拖拉机发动机，则通过调速器扭矩校正来保证一定的扭矩储备．以克服短时间超负荷(按照要求，扭矩储备率：单缸机＞12%，多缸机＞15％)。第3页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第一节发动机的动力性能

二、使用条件下的有效功率：Ne=NeNλt

λd

λνNe：有效功率；

NeN：标定功率；

λt

：时间系数；

λd

：动态系数；

λν：概率系数；所以：Ne

<NeN，降低程度与阻力矩性质、发动机技术状态、发功机调速性能、以及机组惯性质量等有关。实线：台架试验；虚线：使用条件第4页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第一节发动机的动力性能三、大气状况对有效功率的影响发动机在高原工作时，由于大气压力降低，空气密度减小，使充进气缸的空气量减少，而残余废气量增加，导致发动机有效功率下降，燃油消耗率增加。例如，S195柴油机，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％。在高原地区，为了充分发挥发动机有效功率，最有效的办法是在柴油机上安装增压器。柴油机装增压器后，增加了充气量，相应提高了压缩终了的气体压力和温度，从而改善了发动机的动力性能和经济性能。第5页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第一节发动机的动力性能大气温度也影响充气密度，高温对发动机工作有显著影响。试验表明，进气温度在29.4℃以上，每增加5.5℃，非增压柴油机的功率要下降2％。所以，使用中发动机的有效功率总是低于其标定值。因此，在机组编制的计算中，必须考虑到三个系数对发动机指标的修正。我国地域辽阔，海拔高度有很大差异。因此，各地应根据国家标准所规定的办法，对发动机标定功率进行修正，以便在现场对发功机测功时，获得非标准环境状况下发动机技术状态的参考标准值。

第6页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力一机组运动方程式作用于机组的外力，在行驶方向上有：1．机组驱动力Pq。(土壤反作用力的分力)，是由拖拉机驱动装置与土壤相互作用而形成的。2．阻力：机组内作业机械牵引阻力R，是由作业机械完成工艺过程和移动而产生的；拖拉机行驶阻力Pf，是由行驶装置使土壤变形、摩擦损失等产生的；拖拉机的上坡阻力Pα＝±Gssinα（Gs为拖拉机使用重量)；此外，尚有拖拉机的空气阻力，由于农业机组行驶速度不高，通常略而不计。因此，机组总的阻力为：PΣ＝R+Pf+Pα第7页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力在垂直于行驶平面上有：1．机组重力分力Gscosα2．土壤对拖拉机的驱动装置和行驶装置以及作业机械的支承装置和工作部件的垂直反力Y。当机组运动和做功时，运动速度v、机组等效质量m和作用在机组运动方向上的力之间有一定的关系。这一关系用运动方程式来确定。惯性力

拖拉机犁耕机组在坡地作业受力图Pj=dv/dt=（Pq–PΣ）/m各变量具有随机特性。第8页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力二拖拉机的牵引平衡

Pq

＝R+Pf±

Pα±Pj

该式为拖拉机牵引平衡方程式。在实际计算中，取加速度为零。这样，牵引平衡方程式为：

Pq

＝R+Pf±

Pα

在稳定运动条件下，拖拉机牵引力PT＝R，而驱动力Pq

＝PΣ＝R+Pf+Pα拖拉机的驱动力和牵引力是表明拖拉机动力性能的指标，这些指标数值不完全取决于所克服的阻力值，还取决于拖拉机及其发动机的性能。

第9页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力三机组驱动力由拖拉机发动机通过传动系传到拖拉机驱动轮上的扭矩称为拖拉机的驱动扭矩Mq，在驱动扭矩作用下，驱动轮与土壤相互作用形成驱动力Pq。对拖拉机来说，这是一个外力，是土壤反作用力平行于地面的分力。作用在驱动轮上的主动力，向轮心简化得力F和扭矩Mq

：

Mq=MeηciΣMe：发动机扭矩；

ηc：传动系效率；iΣ：总传动比。驱动轮上外力还有：Pq、

Yq、

Pfq第10页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力在等速直线运动条件下，列出力矩平衡方程式得

Mq=MeηciΣ=（Yqe–Pfqrq）+Pqrq=Mcq+Pqrq

从发动机经传动系传给驱动轮的主动扭矩，用来克服两个力矩：第—个是克服驱动轮转动的阻力矩Mcq；第二个形成驱动力Pq。上式表明，驱动轮的滚动阻力是在驱动力形成之前被克服了的，它与从动轮滚动阻力不同，从动轮的滚动阻力是用驱动力来克服的。

第11页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力驱动力是由驱动轮轮缘和轮齿作用于土壤的剪切反力，以及轮缘与土壤间的摩擦力构成的，可以用下式表示：

dhdb：垂直于行驶方向的轮齿与土壤接触的面积τx：土壤应力平行于地面的投影Pm：相应的摩擦力由此可以算出所给土壤能够形成的驱动力极限值。可是因为驱动轮对土壤的作用点和土壤应力的极限值很难确定，所以上式只能用作驱动力构成的定性分析，还不能用于实际计算。

第12页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力通常，都是用附着系数μ来计算驱动力Pq。附着系数是驱动力与拖拉机附着重量之比，用试验方法确定：μ=Pq/Gμ履带式、手扶式和四轮驱动拖拉机：Gμ=Gs而单轴驱动的四轮拖拉机：L：拖拉机的轴距；a：拖拉机重心的纵向坐标。

第13页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力形成驱动力的同时，必然伴随着驱动轮的滑转。从滑转率曲线可见，在一定范围内，驱动力与滑转率近似正比例增长。当驱动力增长到某一值后，土壤遭到严重的剪切破坏，此时滑转率迅速增长，而驱动力不能增长很多。在农业生产中，对驱动轮的滑转有一定限制，因为驱动轮过大的滑转会使土壤结构遭到破坏和引起轮胎迅速磨损；此外，滑转率达到某一值后，滑转（速度）损失的功率将超过增加驱动力所得的功率。因此，规定出—个最大允许滑转率值δy：轮式拖拉机：旱田茬地20％，水田茬地25％；履带式拖拉机，旱田茬地7％；手扶式拖拉机，旱田茬地、水田茬地25％；水田叶轮：水田茬地40％。第14页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力在最大允许滑转条件下，通过试验得到附着系数μδ，由此计算出来的驱动力称为附着力：P

μ

＝μδG

μ用拖拉机完全滑转(δ＝100%）瞬时所能达到的最大附着系数μmax计算出来的驱动力，称为最大附着力：

P

μmax

＝μmaxG

μ各种拖拉机在不同土壤上的附着力是不一样的。在松土上附着力要小些，而在硬土上要大些。右图表示驱动力与土壤坚实度的关系。第15页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力因为驱动力是由发动机的扭矩经传动系传到驱动轮上形成的，所以，驱动力值也受到发动机扭矩的制约，与MeN相对应的驱动力称为由发动机能力决定的额定驱动力PeN

：

拖拉机驱动切线力；额定负荷时驱动轮滚动阻力第16页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力四、拖拉机牵引力在等速运动条件下，平地上：PTN＝PqN-

Pf上下坡时：PTN＝PqN-

Pf±Pα结论：1．拖拉机的驱动力和牵引力，在坚硬的土壤上，这些数值受发动机工作能力的限制；而在疏松土壤土，受驱动轮与土壤附着能力的限制，这时，发动机功率得不到充分的利用，为此需要采用提高拖拉机附着性能的措施，如增加配重、增设轮爪、更换叶轮等，使拖拉机驱动力达到由发动机能力所决定的驱动力值；或者提高速档，使发动机功率得到充分利用。当拖拉机在附着力充足的坚硬土壤上工作时，上述附加装置应该拆除，以免加大拖拉机的滚动损失。

第17页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力2．拖拉机的滚动阻力包括两个组成部分：驱动轮的滚动阻力是在形成驱动力之前以扭矩形式被克服；从动轮的滚动阻力是在形成牵引力之前以力的形式为驱动力所克服。由于分别试验确定驱动轮和从动轮的滚动阻力有困难，所以把它们一并考虑，并为了简化计算，设一个总的滚动阻力系数f：f=Pf/Gs；用试验方法得到。

第18页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第二节拖拉机的驱动力和牵引力当Pμ

>PeN时，拖拉机的牵引力为：只用于牵引作业用于牵引同时兼有动力输出作业

当Pμ<PeN时，PT=Pμ–Pf=μδGμ–fGs第19页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第三节拖拉机的功率指标一拖拉机的功率平衡

牵引，并兼有动力输出：N’TN=NeN–NdN–NcN牵引：NTN=NeN–NcN

（具有的作功能力）实际功率消耗和利用：Ne=NT+Nd+Nc第20页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第三节拖拉机的功率指标二拖拉机的功率损失(一)传动系的功率损失发动机功率经传动系传往牵引拉杆和动力输出轴时有一定的功率损失，分别为NcT和Ncd

。这一功率损失表现为机械损失和液力损失，即由齿轮啮合的摩擦阻力、轴承间的摩擦阻力、油封与轴间的摩擦阻力、以及齿轮的搅油阻力等造成的。机械损失占整个传动系损失的90一95％。其中，齿轮啮合占70%，轴承占20%，油封占10％。传动系的功率损失的大小，取决于传动副的种类和对数，零件的加工和安装调整精度，零件的磨损程度以及润滑油的粘度、油面和齿轮的线速度等。

第21页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第三节拖拉机的功率指标传动系功率损失的大小用传动效率ηc和动力输出轴效率ηd表示：

ηc

＝Nq／NeT

；ηd

＝Nd

／Ned轮式拖拉机ηc＝0.91—0.92；履带式拖拉机ηc＝0.86—0.88；手扶拖拉机：ηc＝0.75传动系功率损失为：NcT＝NeT（1-ηc

）；

Ncd＝Ned（1-ηd

）为了减少传动功率损失，除设计和制造因素之外，在使用和维修中，应注意及时更换超过磨损极限的传动零部件，正确装配和调整各个传动副，保证传动系各部位的润滑等。

第22页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第三节拖拉机的功率指标(二)驱动轮滑转的功率损失用滑转效率ηδ来衡量滑转功率损失Nδ，它等于实际推动拖拉机机架的功率Pqvz与假定无滑转时推动机架的功率Pqvl之比，即

ηδ

＝Pqvz／Pqvl

＝vz／vl

＝1-δ

滑转功率损失为：

Nδ

＝Nqδ

＝Nq(1-ηδ)可见，驱动轮滑转的功率损失是速度的损失，滑转损失完全取决于滑转率。因此．轮式拖拉机在疏松土壤上作业，需要采取提高附着力的措施，以减少滑转损失。

第23页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第三节拖拉机的功率指标(三)拖拉机滚动的功率损失拖拉机在行驶过程中，由于土壤被行走装置压实而形成轮辙，土壤与轮胎胎面的摩擦阻力、轮胎变形、行走装置轴承的摩擦阻力、履带板与销子间的摩擦阻力等构成了拖拉机滚动的功率损失Nf。这一损失表现为力的损失。滚动功率损失用滚动效率ηf来衡量，它等于拖拉机的牵引功率NT与推动机架的功率Pqvz之比，ηf

＝PTvz／Pqvz=PT／Pq

＝1-Pf／Pq

；滚动功率损失Nf

＝Pfvz／3600提高驱动力和减小滚动阻力都能减少滚动损失。应正确检查、调整和润滑行走装置，由于拖拉机使用重量与滚动阻力成正比，因而应该根据土壤条件正确选择机型和采用增重措施。

第24页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第三节拖拉机的功率指标(四)拖拉机上坡的功率损失拖拉机克服上坡阻力的功率损失Nα为：

Nα

＝Pα

vz／3600＝Gssinαvz／3600三拖拉机的牵引功率NTNT

＝PT

vz／3600拖拉机的牵引功率利用率ξNT

＝NT

／NTN

第25页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能一拖拉机的牵引特性拖拉机的动力性能，指的是拖拉机在允许滑转率条件下所能发挥的牵引能力，主要用以下指标来衡量：各档所能发挥的牵引力、行驶速度、牵引功率和牵引效率。因为拖拉机牵引能力的发挥受限于它的附着性能，所以，拖拉机的动力性能也常称为牵引附着性能。为了表明拖拉机的动力性能，在研究拖拉机机组及其运用问题时，广泛利用拖拉机的牵引特性。拖拉机的牵引特性，是拖拉机的主要动力性能指标和经济性能指标，在各速档下随牵引力变化的曲线图。

第26页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能拖拉机的牵引特性曲线，是在一定土壤条件下，拖拉机牵引负荷在水平地段上稳定工作时，测定和计算出下列参数：牵引力PT、行驶速度v、滑转率δ、牵引功率NT、燃油消耗量GT和燃油消耗率gT，然后以牵引力PT为横坐标，其它参数为纵坐标绘制而成。从图上可以查明在该种土壤条件下，拖拉机动力性能的指标值及其变化规律，以便合理地发挥拖拉机功率和获得良好的经济效果。

第27页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五

返回第28页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五丰收35牵引特性在留茬田/在绿肥田（灌水）第29页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第30页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能1．拖拉机各速档的功率损失是不一样的，低速档时，由于大的牵引力而引起大的滑转损失；高速档时，则由于高速而引起大的滚动损失。所以，任何一台拖拉机在某种土壤条件下，各个速档最大牵引功率值不是相等的。到某一值后，滑转（速度）损失的功率将超过增加驱动力所得的功率。因此，规定出—个最大允许滑转率值δy：轮式拖拉机：旱田茬地20％，水田茬地25％；履带式拖拉机，旱田茬地7％；手扶式拖拉机，旱田茬地、水田茬地25％；水田叶轮：水田茬地40％。第31页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能低速档额定牵引功率减高速档额定牵引功率，差值为（1低2高）：2把所有速档的牵引功率的峰值连线，该连线称为牵引功率的包络曲线。它就是以某一比例尺表示的拖拉机牵引效率曲线。NTN=ηTNeN

到某一值后，滑转（速度）损失的功率将超过增加驱动力所得的功率。因此，规定出—个最大允许滑转率值δy：轮式拖拉机：旱田茬地20％，水田茬地25％；履带式拖拉机，旱田茬地7％；手扶式拖拉机，旱田茬地、水田茬地25％；水田叶轮：水田茬地40％。第32页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能3．履带式拖拉机的低速档能获得较高的牵引效率，而轮式拖拉机低速档的牵引效率比较低。这是因为不同的驱动装置型式．附着性能不同。因此，履带式拖拉机适于使用较低速档作业，而轮式拖拉机则适于使用较高速档作业。4．滑转率曲线只有一条因为拖拉机的滑转只受牵引力的影响，而不受速度的影响。这一结论是拖拉机在旱地上试验而获得的。

到某一值后，滑转（速度）损失的功率将超过增加驱动力所得的功率。因此，规定出—个最大允许滑转率值δy：轮式拖拉机：旱田茬地20％，水田茬地25％；履带式拖拉机，旱田茬地7％；手扶式拖拉机，旱田茬地、水田茬地25％；水田叶轮：水田茬地40％。第33页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能当拖拉机在水田作业时，不同的作业速度驱动轮的滑转率是不相同的。在相同牵引力条件下，速度快些，滑转率要小些。这是因为驱动轮转速越快，作用在单位面积土壤上的时间越短，土壤变形就越小。

到某一值后，滑转（速度）损失的功率将超过增加驱动力所得的功率。因此，规定出—个最大允许滑转率值δy：轮式拖拉机：旱田茬地20％，水田茬地25％；履带式拖拉机，旱田茬地7％；手扶式拖拉机，旱田茬地、水田茬地25％；水田叶轮：水田茬地40％。第34页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能5．各速档最大燃油消耗量相同。这是因为在最大油门位置时，不管任何速档，发动机的小时耗油量都相等。而各速档的最低耗油率却是不相同的，一般相应于最大牵引功率的速档，可以获得最低的耗油率。此外，轮式拖拉机在疏松土壤上以低速档作业时，最低的耗油率可能不是相应于发动机满负荷。6．各速档下的耗油率在轻负荷时都上升。

到某一值后，滑转（速度）损失的功率将超过增加驱动力所得的功率。因此，规定出—个最大允许滑转率值δy：轮式拖拉机：旱田茬地20％，水田茬地25％；履带式拖拉机，旱田茬地7％；手扶式拖拉机，旱田茬地、水田茬地25％；水田叶轮：水田茬地40％。第35页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能综上所述，对于附着性能较好的履带式拖拉机，以较低的速档满负荷作业，而附着性能较差的轮式拖拉机以较高的速档满负荷作业较为有利，这能获得较高的机组生产率和好的经济性。标准型两轮驱动拖拉机主要由于轮胎接地面积较小，接地压力较大，所以它的牵引附着性能较差，而四轮驱动拖拉机牵引附着性能有了显著的改善。首先，四轮驱动拖拉机自身重量可以全部用来发挥牵引力，而两轮驱动拖拉机，自重利用系数仅达0.8，如果前轴重量分配过小，拖拉机操纵性变差。第36页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能东风—50S型四轮驱动拖拉机，在土壤含水量为24—30％的稻茬田里，当δ＝15％时，两轮驱动的牵引力PT＝9kN，四轮驱动的PT＝13.5kN，四轮驱动比两轮驱动的牵引力提高53.5％，其次，四轮驱动拖拉机前、后轴上的重量分配比较均匀和滑转率较小，故减轻了对土壤的压实和对土壤结构的破坏程度，第三，四轮驱动拖拉机具有较高的田间和道路通过性，特别是在潮湿泥泞的田地或雪地上作业。日本和意大利等国家，均在有硬底层的水稻田里使用四轮驱动拖拉机，其牵引效率可达30％。四轮驱动代替履带式拖拉机。

第37页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能二使用条件对拖拉机牵引附着性能的影响实际使用情况和试验表明，在平地上作业时，对拖拉机牵引附着性能影响最大的是土壤条件，特别是土壤含水量和地表状态，而土壤的机械组成对其影响较小。(一)土壤含水量对拖拉机牵引附着性能的影响土壤水分是土壤的一个组成部分，它对土壤的物理机械性质有很大影响。土壤含水量不同，土壤的内聚力和内摩擦角不同，因而土壤的承压能力和抗剪能力也发生变化。这就引起了拖拉机滚动阻力及附着条件和滑转率的变化。

第38页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能根据对中型轮式拖拉机在不同土壤含水量条件下进行的对比试验表明，当土壤含水量小于13-20％时，拖拉机的附着性能最好，且滚动阻力也较小。随着含水量的增加，土壤的承重能力和抗剪能力均下降，土壤与轮胎间的摩擦力下降而粘附性增大。因此，拖拉机的牵引附着性能下降，同时，严重破坏地表平整性和土壤结构。当土壤含水量超出30％时，由于不能保证农艺要求，机组使用指标将降低，不宜进行机械化作业。

第39页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能当土地含水量再增加．成为水田状态时，土壤的承压能力和抗剪能力更低，土壤粘附性大，所以滚动阻力很大，驱动轮的滑转率也很大，致使拖拉机的牵引力难以发挥。我国多年的试验研究查明，目前轮式拖拉机和机耕船在水田中的牵引效率只达到30-40％，而行走装置的功率损失占到全部功率损失的50-70％之多。

第40页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能从右图可见，工农—12手扶拖拉机以Ⅲ档进行稻田旱耕和水耕，当δ＝25％时，水耕PT＝1.5kN，旱耕PT＝2.5kN，水耕时牵引功率的发挥，约为旱耕的一半。第41页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能对于水田来说，重量的增加不会对提高附着力有多大作用，反而加大了滚动阻力。因此，在水田中不能采用增加附着重量来增大附着力，而应采取减轻驱动装置上的荷重和增大土壤的压实剪切阻抗的措施。例如，在浅泥脚水田中，选用结构比重量小的机型，且配用高花纹轮胎或带镶塑料齿的铁轮；在泥脚较深的水田中，需要采用船体来承受整机的部分重量，从而减轻驱动轮的荷重，还要采用水田叶轮，以较大的轮齿驱动面作用于土壤，使土壤能产生较大的压实剪切阻抗。

第42页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能如右图所示，东方—12型机耕船以Ⅱ档和Ⅲ档进行稻田水耕，虽然与手扶拖拉机同样装有标定功率为12马力的195型柴油机，但其牵引力和牵引功率均大些，而滑转率要小些。

第43页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能水田旋耕，拖拉机发动机功率大部分用于驱动旋耕机轴旋转，旋耕机刀片旋切土壤时，产生的土壤反作用力给拖拉机一个向前的推动力。所以，旋耕不需要像犁耕一样要求较大的牵引力来克服犁耕阻力。对于旋耕机组的拖拉机，只要求驱动轮发挥的驱动力能够克服自身移动的滚动阻力即可，在这种情况下，拖拉机不是作为一个牵引动力机械，而是只具有移动式发动机的特性。所以，拖拉机的牵引附着性能就显得不那么重要了。旋耕机组，不需要多大的机组驱动力，因此驱动轮的滑转率较小，滑转损失的功率大为减少，于是拖拉机效率提高，也就提高了机组生产率和经济性。这也是水田整地作业广泛采用旋耕的原因。

第44页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能(二)地表状态对拖拉机牵引附着性能的影响地表状态是以土壤的坚实度来表示，土壤坚实度同样影响滚动阻力及附着性能和滑转率的变化。右图为三种不同坚实度的土壤对轮式拖拉机牵引附着性能的影响。可以看出，土壤表面的坚实度愈大，则拖拉机的牵引效率愈高，拖拉机在耕后地作业，土壤疏松，容易被压实而形成轮辙，故滚动阻力明显地增大；第45页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能同时．疏松土壤对花纹块产生的剪切阻抗也不大，驱动轮滑转率高，因而机组驱动力受附着力限制，拖拉机牵引力得不到发挥。

轮式拖拉机除了在疏松土壤上的牵引效率较低之外，由于车轮的接地压力较高，形成的轮辙较深，因此，一般不适于进行像播种这类作业。

第46页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能(三)坡地上拖拉机动力性能的变化拖拉机机组在坡地上作业时，要产生附加的功率损失，使拖拉机的动力性能指标都有所降低，并产生一系列作业特点。拖拉机机组在坡地上作业的行驶方向可以有顺坡AA、横坡BB和斜坡CC三种。第47页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能根据以上分析可以看出，在坡地上作业时，拖拉机的动力性能将发生变化，表现在牵引力减小和行驶速度降低，因而拖拉机牵引功率减小，并使机组生产率降低，亩耗油增加。此外，还有一些特点：①拖拉机的稳定性变坏，可能产生顺向翻车、横向翻车或滑溜。随着坡度角的增大，拖拉机的稳定性更差。②机组的作业质量变坏，例如耕地的土垡不易向上坡方向翻转，尤其是坡度较大时，常出现倒垡现象。③拖拉机的操作变得复杂，例如手扶式拖拉机下坡，当坡度角超过一定角度时，将出现反向转向，如果操作错误将会导致翻车事故。坡地作业，频繁的转向，驾驶员座位又是倾斜的，使驶员容易疲劳。

第48页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能此外，在坡地上作业还应当很好注意拖拉机的状态，如润滑系统、供油系统的油面以及调速器的作用等。由于具有上述特点，所以一般拖拉机只适于在6-7°以下的坡地上工作，正常使用的极限坡度角为：轮式拖拉机不大于10°

，履带式拖拉机不大于15°

。为了能在坡度角更大的坡地上正常作业，国外生产了各种类型的山地拖拉机和山地作业机械，这些山地用农业机器，作业时机身能够保持水平，因此可以改善普通拖拉机和作业机械在坡地上作业的许多缺点。

第49页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能三改善拖拉机牵引附着性能的措施在实际生产中，为了在各种条件下经济而有效地使用拖拉机，常常需要改善拖拉机的牵引附着性能。改善拖拉机的牵引附着性能，主要是对标准型两轮驱动拖拉机而言，主要途径是改变驱动轮与不同土壤条件之间的相互作用，从广义上来说，就是控高拖拉机的牵引效率。从如下两个方面着手。(一)增加附着重量的方法1．在驱动轮上增加附着重量，附加配重或在轮胎中灌水。在驱动轮和前轮上加配重，要考虑到轮胎的承载能力，不同规格的轮胎，有不同的最大载荷。使用中不应该超过拖拉机使用说明书上所规定的配重重量。

第50页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能现代拖拉机的结构重量较轻，以节省金属材料，降低制造成本，为了获得足够的牵引力，常常使用加配重方法来增加拖拉机的附着重量。如美国WD—45拖拉机(发动机有效功率为32kW)，自身结构重量1834kg，配重达1825kg，配重重量几乎等于拖拉机结构重量。我国生产的一些中型轮式拖拉机，其结构重量都较轻，适用于浅泥脚水田作业，但在旱地，包括公路运输就得加上配重，否则发挥不了牵引力。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。第51页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能设拖拉机增加的附着重最为ΔG，则附着力可增加：

ΔPμ

＝ΔGμ

但同时，滚动阻力将增加

ΔPf＝ΔGf

由此可见，只有当μ

＞f时，利用增加附着重量来改善附着性能才是正确的。这时增加的牵引力：

ΔPT

＝ΔPμ-ΔPf

＝ΔG(μ-f）

2悬挂式机组采用耕深的力调节法和位调节法，利用“重量转移”来增加驱动轮的附着重量。第52页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能(二)改善驱动轮与土壤间附着性能的办法

1．在轮胎外缘增设轮爪或用链条缠绕轮胎，不用时可以卸下。

2．在轮胎外侧增设一个圆笼铁轮，以增加驱动轮与土壤的接地面积。铁轮的直径小于轮胎，这样在坚硬地面上行驶就只有轮胎着地，便于转移。

3．在轮胎外侧安装固定的或可伸缩的轮爪或叶轮。

4．更换高花纹轮胎，镶塑料齿铁轮，或水田叶轮。

5．增设半履带式行走装置。

第53页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第四节拖拉机的牵引附着性能改善拖拉机附着性能的装置和方法应根据具体条件来选择。增加驱动轮的配重是增加车轮与土壤间的摩擦阻力，而增加防滑装置则是增加土壤的压实剪切阻抗。因而前者适于旱耕，特别是松土上的作业，后者适于潮湿地和水田作业。

第54页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能作业机械的工作阻力(工作行程的阻力)和所需功率(工作过程的动力耗量)是作业机械动力性能的主要指标。一、作业机械的阻力和比阻作业机械的工作阻力是指在工作状态，即工作部件起作用时，机械移动所产生的阻力，其中包含了机械的移动阻力和工作机构的工作阻力。同一类型的作业机械，其牵引阻力的大小与作业机械的工作幅宽B(m)和耕深h(m)有关。为了表达其间的关系并便于计算，引入了作业机械比阻这一概念。比阻k是指作业机械单位幅宽所受到的阻力。对于耕作机械中的犁耕比阻kl，则指土垡单位工作断面所受到的阻力。第55页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能比阻可用下式确定：

k=R/B(N／m)或kl＝Rl／Bh(Pa或N/m2)

对于运输车辆的牵引阻力和作业机械的空行阻力，阻力的大小与其重量Gn成正比，其比阻：

kf＝R／Gn=fn

；机具的滚动阻力系数(下表)

第56页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能对于由动力输出轴驱动其工作部件的作业机械，根据驱动所消耗的功率Nn来计算比阻。在这种情况下，对于牵引驱动型的机组也可计算驱动工作部件的折算比阻：

kz＝3600Nn／vzB作业机械的比阻是用试验方法测定的。例如犁耕比阻的测定，选择地面平坦、土壤类型有代表性的田块，在宜耕期，机组以通常耕作速度作稳定运动的条件下，测定犁耕阻力、耕深和耕宽的平均值，然后按上述公式计算比阻。其他作业的比阻，也用类似方法测定。下表列出了几种作业的比阻概值

第57页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第58页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能有了比阻的概值就可以确定作业机械总的计算阻力：

R＝kB或Rl＝klBh运输拖车的牵引阻力或作业机械的空行阻力，则按下式计算：

R＝fnGn

第59页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能二比阻的动力特性如果上述比阻公式的分子和分母同时乘以机组作业速度vz(m／s)，得到：

k＝Rvz

／Bvz(J／m2或W／m2s-1)或kl＝Rlvz

／Bhvz(J／m3或W／m3s-1)这样一来，可以体现出比阻的物理意义，即：比阻表示加工单位面积（或体积)的土壤所消耗的机械能，或表示单位时间加工单位面积(或体积)的土壤所消耗的功率。所以比阻既是评定作业机械牵引阻力大小的指标，也是评定各种作业机械动力消耗的指标。第60页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能三、影响作业机械阻力的因素(一)与机械的工作环境有关的因素如土壤的类型、质地、含水量、坚实度或圆锥指数、地表状态和作物特性等。其中以土壤类型和土壤含水量的变化对比阻的影响最显著。右图表示犁耕比阻随土壤类型的变化特性，土壤越粘重，犁耕比阻越大。第61页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能右图耕地比阻与土壤含水量之间的关系，大体上呈马鞍形变化。土壤含水量对机械比阻，即对作业过程的能量消耗影响很大。因为土壤的摩擦力、粘附力、坚实度等都与土壤含水量有关。当土壤含水量很低时，土粒粘结干硬，所以比阻较大；随着土壤水分的增加，土壤颗粒间的粘结力减低，土壤呈现松散状态，因而阻力相应减少；第62页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能当土壤水分继续增加时，由于水膜表面张力的作用，土壤颗粒与机械工作表面之间产生了粘附力，机械的工作部件出现粘着现象，所以阻力再次增加；当水分增加到土壤含水量趋于饱和时，土壤膨胀松软，水分对工作部件又有润滑作用，因而阻力又减小。第63页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能从图中可以看出，每种土壤都有各自的最小比阻klmin和相应的土壤含水量范围，重质土壤的klmin在较高的含水量范围，轻质土壤的klmin在较低的含水量范围，在比阻最小时的土壤含水量范围内进行作业，可以减少能量消耗，因此机组应尽可能在宜耕期(正常的土壤含水量范围内)工作。第64页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能另一方面，由于土壤含水量对作业质量有很大影响，例如土壤过于干硬，土垡就难于破碎，粘重土壤过于潮湿时，工作部件表面粘着严重，作业中容易出现拖堆现象。因此，选择土壤的宜耕期，不能只考虑比阻最小，而应兼顾农业技术要求，例如在干旱时期应考虑保墒和防止土壤板结，抢收时要考虑天气的变化情况和农时的要求。第65页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能(二)与机械构造有关的因素如机械重量，工作部件的形式、材质、数量，行走装置的类型，传动机构的结构等。其中工作部件的型式是一主要影响因素。第66页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能(三)与机械运用有关的因素如技术状态、耕作深度、作业速度等。机械的技术状态特别是工作部件的技术状态对牵引阻力的影响很大。犁铧磨钝后，刃口增厚，不仅作业质量恶化，而且阻力显著增加，机组生产率下降．亩耗油增高。因此，必须及时更换和修理磨钝了的工作部件。

第67页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第68页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能机械安装、调整和润滑质量的好坏，对牵引阻力和机械的使用寿命也有直接的影响。为了提高机组生产率，降低作业成本，延长机械寿命必须认真做好机械的维护保养工作。在运用规范中，作业速度对比阻有较大影响，随着作业速度的提高，比阻将有所增加。在传统作业速度范围内，当速度达到5km／h后，速度每提高lkm／h，比阻平均增加值为：犁5％(轻质土：1-2％，中质土3-5％，重质土6-8％)；播种机1.5-2.5%；圆盘耙、镇压器、中耕机3-4％。第69页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能但一般情况下，比阻的增长较速度的增长相对要慢些，例如耕茬地，从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，对某些提高速度可改善作业质量或提高机组生产率的作业，适当提高机组速度是可取的。

第70页，共79页，2022年，5月20日，1点21分，星期五第五节作业机械的动力性能四、作业机械阻力的随机特性如前所述，机械阻力受环境条件、工作过程特点、机械构造和使用条件等许多因素的影响，而这些因素又在经常变化，例如：①地表植被、残茬分布不均匀，沟垄起伏地势不平；②土壤的质地和含水量不一致，有硬有