第三章农业机器编组

第三章

农业机器编组

第一节编组的要求和步骤第二节编组计算第三节机组的运用工况及其检查

机器编组，即根据生产的需要将拖拉机或发动机与作业机械选编成各种机组，以完成不同的农业作业。编组的实质是机器本身结构和性能的系统协调，同时也是机器、机组人员、作业对象三者的系统协调。合理的编组，将使所编机组处于最佳的运用工况下作业，从而获得最优的机组运用指标。

第一节编组的要求和步骤机器编组，也称机器配套，可以归纳为；选择机型，确定适宜的机型数量和作业速度规范，以及机组内机具的编排。为了充分利用机器的动力性能和经济性能,拖拉机、发动机与作业机械必须合理配套。为此，设计制造部门应根据拖拉机的用途、使用条件、主要作业的牵引阻力和适宜速度范围，确定拖拉机的功率、变速档数及各档的速度和牵引力，并进而设计拖拉机的配套机械，确定作业机械的构造幅宽。

第一节编组的要求和步骤由于拖拉机与配套机械的设计通常是以一般的运用条件为依据，不可能考虑到各个地方不同的工作条件，因此使用单位在拖拉机、作业机械型号已定的情况下，仍然需要根据当地的具体运用条件来选编机组，确定机组适宜的幅宽和速度。一般来说，悬挂式机组的幅宽多数是定值，编组主要是确定作业速度问题。而牵引式机组则可通过调整机组内作业机械的台数或工作部件组数来获得较为合理的作业幅宽和速度。机器编组，应避免出现“大马拉小车”或“小马拉大车”的不合理现象。

第一节编组的要求和步骤一、编组要求根据机组运用“高效、优质、低耗、安全”的要求，对机器编组提出如下要求：

1．机组生产率高，能保证农时，及时完成作业。

2．作业质量好，能满足当地的农业技术要求，为作物的生长发育创造良好的环境，以期最终获得增产的效果。

3．每亩耗油和每亩劳动消耗少，作业成本低。

4．操作方便，作业安全。

第一节编组的要求和步骤二、编组步骤

1．首先应具体了解该项作业的农业技木要求和机组工作的环境条件，例如耕深、碎土、覆盖等要求以及田块大小、土壤和地面情况等，以便为机械的选择提供依据。

2．根据作业要求和运用条件，以及使用单位现有机器的型号和性能，选用合适的拖拉机和作业机械。

3．进行编组计算，确定作业机械的数量和作业速档。

4．根据机组组成，设计机组内机具的编排。

5．进行编组的实地考查。

第二节编组计算一拖拉机用于牵引工作(一)选择速档由于各种作业机械只能以一定范围的速度工作，才能获得较好的作业质量，所以机组的作业速度就受到农业技术要求和作业机械适宜速度范围等条件的限制。编组时应根据作业的适宜速度范围(见下表)和拖拉机的档位情况，考虑有哪几个速档可供选择。

第二节编组计算如果作业允许的速度范围很窄，例如移栽作业，速档选择的余地就不大；如果作业允许的速度范围较宽，而拖拉机相应的档位又较多，则可初步确定几个速档。一般应优先考虑牵引效率较高、经济性较好的田间作业档。例如东方红—75拖拉机编制耕地机组时，应优先考虑常用Ⅱ档和Ⅲ档，其次是Ⅳ档。Ⅴ档是运输档，牵引力较小，不适于耕作，Ⅰ档一般作为后备档，供克服超负荷用，编组时一般均不列入。此外，还应考虑附着性能较好的履带式拖拉机以较低速档工作，附着性能差的轮式拖拉机以较高速档工作比较有利的这一特点。

第二节编组计算(二)确定所选各档的牵引力可查阅与当地使用条件相近的拖拉机牵引特性资料，也可用计算法求出各档的标定牵引力PTN或牵引力PT。

(三)确定作业机械的比阻可查有关资料或用拉力计实地测出各种作业机械的比阻。

(四)计算各档所能牵引的作业机械的最大幅宽Bmax(m)第二节编组计算机组在坡地上作业：附着力充足时Bmax=（PTN-Gsi）/（k+gni）附着力不足时Bmax=（PT-Gsi）/（k+gni）gn：作业机械每米幅宽的重量(N／m)，i：坡度值机组在平地上作业；附着力足够时Bmax=PTN/k

附着力不足时

Bmax=PT/k(五)计算各档所能牵引的机械台数或工作部件组数（或犁体的个数）

nn=Bmax

/b式中，b：1台机械或1组工作部件(或1个犁体)的幅宽(m)。

第二节编组计算计算结果应舍去小数只取整数，使拖拉机留有一定的贮备功率，以克服暂时增长的阻力。当作业机械的台数nn＞2时，例如用大功率拖拉机牵引24行播种机进行播种，nn可能为2或大于2，几台机械不可能都直接挂在拖拉机牵引板上，因此需采用联结器。所谓联结器即拖拉机与作业机械之间的联接装置。通用牵引式联结器用于联接播种机等对称机械，它的构造见下图，主要由铰接的横梁、支承轮、延长器和牵引架等组成。图3—2为在联结器上挂结2台和3台播种机的简图。第二节编组计算第二节编组计算第二节编组计算(六)编组方案的对比选择各档编组方案得出后，再对比择优。对比指标主要是机组的负荷程度、机组生产率和亩耗油等。1机组负荷程度牵引式机组的负荷程度可用牵引功率利用率ζNT表示(见式1—9)：第二节编组计算合理的牵引力利用率取决于阻力的随机负荷特性和发动机的超负荷能力。牵引阻力的波动幅度小且周期短，ζPT值可取大些，反之则取小些，发动机扭矩适应性系数大的，ζPT取大些大些，反之则取小些。2．机组小时生产率Wj=1.5Bzvz

（亩/h）3．亩耗油gw=GT／

Wj(千克／亩)

小时耗油量GT和作业速度vz可实测或根据机组的牵引阻力Rjz

，在拖拉机牵引特性曲线上查出相应的vz值和GT值。通过以上计算，求出各档的牵引力利用率，小时生产率和每亩耗油，然后进行对比。选用生产率高、亩耗油低、负荷程度比较合理的较优编组方案。第二节编组计算二、拖拉机用于牵引——驱动工作编组时应考虑拖拉机发动机的功率用于牵引作业机械移动和驱动作业机械工作机构两个方面。发动机有效功率用于驱动作业机械工作机构的部分，可按下式计算

Ned＝Nd

／ηdNd：驱动作业机械的工作机构所耗功率(kW)。发动机有效功率可以用于牵引工作部分的最大值为：

NeT＝NeN-Ned

＝

NeN-Nd

／ηd第二节编组计算此时，当附着力足够时可能发出的牵引力为：

第二节编组计算三、拖拉机用于固定作业为了提高拖拉机的利用率或在没有其他更适宜动力的情况下，拖拉机可用于排灌、脱粒、加工等固定作业。编制固定式机组时，首先应考虑拖拉机和固定式机械的功率匹配。如机械所消耗的功率为Nn，则拖拉机发动机用于驱动固定式机械的功率Ne’可按下式计算：Ne’＝

Nn

／ηpηp

：皮带轮的传动效率。固定式机组负荷程度一般用发动机功率利用率表示，

ζNe

＝

Ne’／NeN＝

Nn

／ηpNeN第二节编组计算固定式机组除了要求功率匹配外，还需考虑转速匹配。转速是固定式机组的一个重要性能指标，假如脱粒机组的转速过低，将导致生产率和脱净率降低；转速过高，又将引起籽粒破碎率增加．严重时还可能导致机械损坏，甚至造成人身伤亡事故。因此固定式作业机械对配套动力的功率、转速及皮带轮直径一般都有明确规定，应参照选用。必要时也可按下式计算，改变皮带轮的直径，以实现转速匹配。

d2

＞dln1ηp／n2d2——作业机械的皮带轮直径(mm)，dl——拖拉机动力皮带轮直径(mm)，n1——拖拉机动力皮带轮转速(r／min)，n2——作业机械皮带轮转速(r／min)。第三节机组的运用工况及其检查机器编组，通过幅宽与速度两个参数的合理匹配，使拖拉机发动机尽量接近额定负荷工作。机组处于最佳运用工况下作业，才能获得最优的运用效果——最高的机组生产率和最低的亩耗油。机组作业时，可能面临三种工况(图3—3)：

(一)满负荷工作当外负荷恰好等于标定扭矩时，发功机满负荷工作．此时发动机将发挥出最大功率，燃油消耗率也较低。因此，机组的生产率高，亩耗油低。第三节机组的运用工况及其检查第三节机组的运用工况及其检查(二)部分负荷工作外负荷低于发动机标定扭矩，由于有效功率没有充分利用，因而燃油消耗率上升，机组生产率降低，亩成本提高。根据美国学者的研究，拖拉机大部分作业时间处于部分负荷工况(见表3—3)。第三节机组的运用工况及其检查(三)超负荷工作当外负荷超过发动机标定扭矩时，发动机超负荷工作。这时扭矩虽稍有增大，但由于曲轴转速下降很快，因此发动机有效功率下降，机组生产率降低，由于曲轴转速下降和校正加浓，使得混合气形成过程恶化，燃烧不完全，排气冒黑烟，致使亩耗油增高，由于气缸内平均有效压力升高，使得零件受力加大，润滑条件又因发动机过热而变坏，从而加速发动机零件的磨损。此外，还将促使油底壳机油“老化”变质，使废气中一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等有害成分的含量增多，污染大气。第三节机组的运用工况及其检查综上所述可知：当发动机部分负荷工作时，负荷程度愈低，经济性愈差；超负荷(尤其是长时间超负荷)工作时不仅经济性差，而且对发动机的危害很大；只有在发动机满负荷工作时最为有利。但由于机组阻力经常波动、变化，外负荷不可能正好等于发动机的标定扭矩，因此机组合理的负荷程度应该是接近满负荷工作，使发动机既不会长时间超负荷，又不致负荷不足。

第三节机组的运用工况及其检查二、当负荷不足、机组工作幅宽和速度又受到限制时的编组方案某些田间作业，例如在小块地上进行行间中耕或栽植等作业项目，受田块尺寸和农艺要求的限制，机组的幅宽和作业速度不允许过高，因此机组负荷不足。在这种情况下，对具有全程式调速器的拖拉机发动机，可以在调速手柄处于“大油门”位置工作，也可以在“小油门”位置工作，因而有两种编组方案：

(一)低档大油门拖拉机挂低档，发动机调速手柄处于“大油门”位置。（二）高档小油门拖拉机挂高档，发动机调速手柄处于“小油门”位置。第三节机组的运用工况及其检查两种方案的档位虽不同，但由于调速手柄所处的位置不同，发动机的转速不同，因此两种方案可以得到相同的机组速度和牵引力，两者的幅宽和生产率也一样。但后者由于曲轴转速下降，发动机的有效功率也随之下降，发动机的负荷程度和机械效率相对有所提高，因而小时耗油降低及亩耗油减少。第三节机组的运用工况及其检查图3·4为拖拉机柴油机负荷不足时，调控手柄在最大位置和最佳位置上燃油消耗率的比较。显然，在负荷较轻、幅宽和速度又受限制的情况下，采用高档小油门的编组方案可以获得节油的效果。但是，如果负荷虽不足，而速度并无限制时，则应采用高档大油门，以较高的速度进行工作，提高机组生产率，同时获得较低的亩耗油。第三节机组的运用工况及其检查三、机组负荷程度的检查编组计算时，发动机的有效功率、拖拉机的牵引力和作业机械的比阻都按一般情况取定值计算，没有考虑机器的技术状态、作业速度以及土壤含水量等外界条件的具体变化。因此，计算结果可能与实际情况不尽相符，需要在作业过程中对机组的运用工况进行检查。在实际生产中，机组的负荷程度可用专用仪器进行测定，也可用经验检查法。第三节机组的运用工况及其检查(一)专用仪器检查法在使用条件下，最精确的确定发动机负荷是测定发动机气缸中的有效压力Pe。据发动机原理知，Me与Pe成正比，它们都可以作为发动机克服负荷能力的指标。气缸有效压力值是利用节气阀测取负荷下和空转时的排气节流压力，得到两者的差值ΔP，再得到发动机扭矩Me

，即Me

＝CΔP(C为比例系数，对某一种型号发动机是个常数)。这一方法迄今未实用，而只用于科学试验。国外已经应用的发动机负荷指示器，一种是通过燃油泵齿条行程的相对位置来确定负荷程度；另一种是利用调速器飞锤旋转开度与壳体之间的间隙大小来确定负荷程度。第三节机组的运用工况及其检查

(二)经验检查法

1．根据拖拉机驱动轮转