农机应用与管理学.ppt

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1、1,农机应用与管理学,第一部分 农业机械化的定义及发展简史第二部分 农机化机组运用原理第三部分 机组作业工艺方案的设计与组织第四部分 农业机器系统的选型与配套第五部分 农业机器系统的维护第六部分 农业机械化的科学管理第七部分 农机市场营销论,2,绪论一、本学科的地位、目的、任务 1、农业生产机械化是农业现代化的重要组成，农机应用和管理是农村农业机械化管理的重要组成部分，也是农业生产单位经营管理的重要组成。本学科是随着农业机械化事业的产生而产生，发展而发展的，并不断地得到充实、完善和发展。,3,2、本学科的目的在于分析构成农业机器管理的诸因素，阐述农机运用的基本原理和方法，以利于有效地经济运用、

2、管理农机，科学地制定经营决策的途径和步骤。,4,本学科的主要任务是运用各种技术、经济和行政手段对农机化生产活动进行科学决策和有效的计划、组织、指导、监督，做到全面规划、合理配备、正确使用、安全运行、精心维护、适时修理、计划更新。做到“优质、高效、低耗、安全”的要求。,5,二、本课程的性质、教学任务和教学内容本课程是农机化专业的必修课，是一门既有一定理论深度又有较丰富的实用技术的应用课程，涉及内容广泛。要求修完有关基础课和专业基础课，如：汽车拖拉机学、农业机械学农学基础等。本课程的教学任务是，通过本课程的学习，学生获得农机应用和管理的基本理论知识，掌握农业机组、机群应用和管理的原理和方法，具备机

3、械化作业工艺方案的设计能力，掌握农业机器使用操作和技术维护的技能,6,主要教学内容分为四个方面：1、农业机器（机组）运用原理；2、农业机械化作业工艺；3、农业机器技术保障；4、农业机器科学管理。,7,三、学习方法及教学环节1、课堂教学与自学相结合；2、理论联系实际，重视实践性教学环节（机耕实习、实验、应用实习等）3、应与有关专业基础课（如“拖拉机汽车学”等）结合，才能学好本课程。教学环节：讲课、习题、实验、实习、考试。,8,四、主要参考书及刊物农业机器应用与管理学陈忠慧编农业机器应用与管理学陈济勤等编农业机械运用学原理吴相淦、张松明编,9,第一章 农业机械化的概述,第一节 农业机械化的定义 1

4、、定义：农业机械化是根据农业生产发展的经济规律与现代生物科学技术措施紧密结合，因时因地制宜地采用半机械化与机械化农机具设备和相应的组织管理过程。,10,2、农业机械化的发展概况 美国：1930年以后，以内燃机为动力的机械化时代，至今已全面实现农业机械化；中国：农机事业随新中国诞生而发展。从70年代起全国以能生产10多种型号的拖拉机，同时，各地先后建立了很多农业机械厂，生产联合收获机、各种农业机械，初步建立起我国独立的农业机械制造体系。,11,3、农业机械化的作用1、农业机械化极大提高劳动生产率和农产品商品率；2、农业机械化提高土地产出率与资源利用率；3、农业机械化促进了农业与非农业协调发展；4

5、、农业机械化是农业可持续发展的必要条件；5、农业现代化是生产条件和手段的现代化；6、农业现代化是由现代工业装备起来的农业。,12,（1）抗灾减害，稳定生产；（2）可持续、合理利用农业资源；（3）农业生产技术创新需要机械化；（4）可减少农产品的损失；（5）广辟食物来源，保障食物安全。,13,4、农业机械化的发展特征我国农村经济正向专业化、商品化、现代化转变，进入商品生产的新阶段，农业机械化的发展将起到重要的作用。1、农业机械化已成为农村经济的重要物质基础；2、农业机械在农村生产性固定资产中占有四分之一的份额；3、农业机械动力已成为农村的第一动力；,14,4、农业机械化促进了农村多种经营发展；5、

6、农业机械化促进了农村工业化的发展；6、农业机械化创造了较大效益（1）农民致富；（2）国家增加税收；（3）为劳动力提供就业机会，如维修、服务、管理从业人员。,15,5、农业机械化的科学体系包括以下方面：1、农机化发展战略研究；2、制定和建立农业机器系统；3、农村生产能源的研究和管理；4、农业机械化经营管理；5、农业机械化技术推广服务；6、农业机械化技术经济。,16,第二节 农业机器在农业生产中的运用,一、机械化农业生产系统1、农业生产系统 由农业生物要素、农业环境要素、农业技术要素和农业经济社会要素等组成。2、农业生产过程农业生产工艺过程，如耕作、播种、收获与贮藏等等；农业生产辅助过程，如种子、

7、机器的准备等。,17,二、农机作业系统农机作业系统也可称为人-机-对象-环境系统，其运行是机械技术、农业技术、与管理技术的结合，是实现机械化农业生产系统目标的过程和基础。影响农机作业系统运行的因素有：人、机器、作业对象、经营组织等方面。,18,农业作业系统的几个概念：1、农业生产工艺系统2、机械化作业工艺系统3、机械化作业工艺方案,19,三、农业机器系统1、农业机器系统定义 完成农业生产过程所必须的互相协调的具有一定规模和品种的农业机器的组合。系统由各种农用动力和作业机械组成，包括机群、机组、组群等部分。,20,机群：某个农业企业所拥有的各种动力机械、作业机械、自走式机器以及用于维修、运输和油

8、料贮存设施的总和。机组：在一定条件下的具有一定作业任务的期限的动力系统、传动系统作业系统及其操作系统的有机组合。组群：某个作业阶段的有关机组的群体。应从机组的群体结构来研究和协调相同的或相关的作业机组间的关系。,21,第二章 农业机组及其运用指标,第一节 农业生产机械化过程及农业机组一、农业生产机械化过程：用农业机组来完成某一种农产品生产过程。1、生产过程：农业上生产某一农产品，需进行的与生产直接有关的工作综合。2、工艺过程：与生产直接有关的工作。如耕、播（栽）田间管理、收获等。每一工艺过程又包括一项或几项作业。3、作业：机组在工作中每通过田间一次，称作业一次。每次作业又包括一个或几个工序（操

9、作）。如联合收获机完成一次收获作业，同时完成收割、脱粒、清选三个工序。,22,二、农业机组的定义和分类,1、定义：由动力机械、传动机构和作业机械三部分组成，用来完成一种或同时完成几种农业工序。2、分类：按不同的使用特征，有很多种形式分类；移动式和固定式；牵引式、悬挂式、半悬挂式；对称式和非对称式；前置式和后置式；耕地、耙地、播种、施肥、收获运输机组等等。以发达国家情况看，为了提高生产率，现广泛采用悬挂式、半悬挂式和自走式机组，并重视发展高速作业、宽幅作业和联合作业机组。三、农业中使用机器的要求概括为“高效、优质、低耗、安全”。在优质前提下，以高效为基础，低耗为核心，用安全来保证。,23,第二节

10、 机组生产率,一、基本概念1、机组生产率：机组在单位时间内按一定质量标准完成的作业量。有小时生产率、班生产率、年生产率等。机组生产率的常用单位：移动作业公顷/小时、公顷/班、吨公里/班固定作业公斤/小时、吨/班、M3/小时等为了便于统计对比，我国规定一个作业量的标准单位叫做“标准公顷”。“标准公顷”耕地机组在地势平坦、土壤比阻为4.9 N/cm2左右的茬地上作业，耕深为20-22cm，每耕地一公顷为一个标准公顷。,24,2、机组理论生产率（1）机组理论小时生产率 WL（hm2/h）设机组的构造幅宽为B（米），以某一理论速度VT（Km/h）在一小时内没有空行和停歇情况下完成的作业面积 WL WL

11、=1000B VT（m2/h）=0.1 B VT（hm2/h）（2）机组理论班生产率 WT（hm2/h）仍为上述条件,但工作时间为一个班次 WT=0.1 B VT T（hm2/h）T每班时数,25,3、三个技术利用率（1）机组幅宽利用率=z/B z 实际作业幅宽，=0.95-0.98（2）机组速度利用率=VZ./Vl VZ.实际行驶速度（3）作业时间利用率=Tz/T Tz-每班纯工作时间,26,幅宽利用率值的大小主要取决于（1）驾驶员技术操作水平，影响机组直线行驶，农具挂结不正，使1（重耕）或1（漏耕）；（2）某些作业（旋耕、耙地）为了保证作业质量，要求相邻行有重复（2-3%）；（3）某些作业

12、受到使用条件限制，构造幅宽不能充分利用，如联合收割机收获丰产田时，受到喂入量限制，而减少割幅。速度利用率取决于（1）行走部分发生滑转（驱动轮），同时形成弯曲线路；（2）土壤地面情况变化及凹凸不平，使阻力变化，发动机转速变化；,27,（3）土壤、地面松软不同，驱动轮下陷深度变化或轮胎气压与地面适应变化，都影响驱动轮作用半径变小。所以常常VZVL 时间利用率的影响因素（1）地头转弯空行；（2）地块空行转移；（3）工艺性停车，如播种作业上种、施肥上肥等；（4）故障停车；（5）组织不善的停车时间。,28,4、机组技术生产率Wj（考虑技术因素、的影响）小时技术生产率 Wj=0.1BVl=0.1Bz Vz

13、（hm2/h）(2)每班技术出产率 Wjb=0.1BVzT=0.1BzVzTz（hm2/班）(3)机组纯小时生产率 W=0.1BVl=0.1BzVz（hm2/h）不考虑时间损失时=1（连续工作）(4)西方国家用 Wj=0.1BVzE（hm2/h）E田间效率,29,我国 Wj=0.1BzVz 若生产率相等 即 0.1BVzE=0.1BzVz 得 E=Bz/B=(5)机组实际生产率：Ws=U/Ts 亩/h式中：U实际完成作业面积 Ts实际作业小时数,30,二、机组生产率与拖拉机或发动机功率的关系（一）机组内拖拉机牵引功率NT和发动机有效功率Ne的利用1、拖拉机牵引功率NT与发动机有效功率Ne机组作

14、业时，作业机械工作阻力R（牛）R=KBz K单位幅宽的工作阻力（牛/米）拖拉机克服阻力R，以Vz行驶时，所消耗的牵引功率NTNT=NT=R Vz/270(马力 Ps)Rkgf,31,此时，发动机提供的有效功率 Ne=NT/TT=NT/Ne 拖拉机的牵引效率2、机组作业时拖拉机的负荷程度可用拖拉机牵引功率利用率NT表示：NT=NT/NTN NTN拖拉机额定牵引功率3、发动机的负荷程度可用发动机有效功率利用率Ne表示：Ne=Ne/NeN NeN额定牵引功率,32,4、拖拉机牵引作业同时兼有动力输出时 发动机的有效功率 Ne=Nc+NT 此时，拖拉机的功率利用程度用拖拉机效率来表示：,式中，Nd动力

15、输出轴功率（kw或ps）,33,34,35,36,当机组为牵引作业+驱动作业时，移动部分机组生产率为：,（三）机组生产率和机组能量消耗在单位面积（亩）上消耗的有用机械功A为：A=RSz,37,38,上式分子代表机组每小时能发出的有用机械能，分母表示单位面积上作业机械消耗的机械能值。,39,三、提高机组生产率的途径综上所述，从Wj公式分析，提高WjDE 根本措施有1、加强技术维护（保养和修理），以保持拖拉机和作业机械处于良好的技术状态，发动机能发出标定功率和牵引效率高；2、正确合理编制机组，即使BZ、VZ合理，提高有效功率利用率；3、做好组织服务工作，机组采用合理的行走方法提高时间利用率；4、在

16、保证质量前提下，尽量减低A（K）值，如不随意加大更深、采用免耕法、浅耕法、适时作业，降低比阻值。,40,第三节 机组作业成本（机组运用的经济指标）一、基本概念机组作业成本Cm（经济指标）：完成单位作业是所耗费的各项费用总和。,其中：油料费、劳动报酬、经常维修费为可变成本（随作业费大小而变化）折旧费、大修费、管理费为固定成本,41,二、机组作业的油耗消耗Cr（占成本中的40%）（一）燃油消耗 1、燃油消耗费GT（kg/h）：单位时间的燃油消耗2、燃油消耗率gr（g/kw.h）：单位机械功的燃油消耗发动机的燃油消耗率：ge=103GT/Ne(g/kw.h)拖拉机的燃油消耗率：gT=GT/NT(kg

17、/kw.h)一般gT（1.52）ge 与T有关单位作业量的燃油消耗亩耗油、吨耗油、吨公里耗油等 机组的技术亩耗油gwj（kg/亩）,42,GTb Wjb 每班次机组耗油量和技术生产率GTz GTK，GTO机组在负荷、空行、空转三种情况下的小时耗油量，试验得到或以牵引特性和发动机调速特性曲线图上查到,Tz tk t0 机组在负荷、空行、空转三种情况下的作业时间（小时）,代入上式经换算得：,=AgT(1+y),式中：A单位面积（亩）所耗机械能(kwh),43,（kwh/亩）,空行和空转耗油量占负荷作业耗油量的比例数,依上式可见：机组作业亩耗油gwj与A ge成正比，A gwj与Tt和负荷作业时间成

18、反比 gwj,实际亩耗油gs,GTS实际耗油量 U实际完成的面积,一般：gx gwj因为gs包括了油料保管、运输和添加中的损失,A=K/5400,44,（二）润滑油的消耗指机油、齿轮油、润滑脂等的消耗，通常规定一个定额以主燃油消耗量的百分数表示。柴油机机油平均使用消耗为主燃油量的46%机油燃损1%若达到3%则应检修发动机其他润滑油的消耗为0.5%左右,45,（三）降低油料消耗的途径1、提高机组生产率 Wjb则gwj2、调整校正好燃油装置（泵）并保持良好技术状态，使GT、ge获得最佳值3、合理编制机组，使机组处于满负荷状态4、减少或消除油料在运输、保管、添加中的浪费和非正常消耗。,46,三、机组

19、作业的劳动消耗（H）是一个重要运用指标，标志农机化水平，也是作业成本的主要构成因素，以2时/亩来计量。,n直接在机组上工作的机务人员数m参加机组作业的辅助手工劳动人数T每班时数（时）Wsb每班实际生产率（亩）,47,四、机组作业的经常维修费Cw（元/亩）包括：原材料费+零配件消耗费+修理=时费+维护用油费+工具费等，也可以由标准亩维修费定额乘以机组年计划作业量来确定。按时按质对机器进行技术保养，经常维持良好技术状态，是延长机器零件使用寿命、降低维修费的根本措施。,48,五、使用因素对机组生产率和机组作业费用的影响 影响较大的使用因素主要有三个方面：1、机组参数及使用指标：NeN,Ne、Vz等,

20、NeN,成本,生产率,Ne,Vz,49,2、与组织管理工作有关的因素：、b每天作业班次数；Dn 年工作天数；影响如图1-2（b）所示同一机型机组 甲：Dn=350天 b=1（单班）W 乙：Dn=200天 b=2（单班）W3、机组作业的自然生产条件地块长度L，比阻K等，影响如下图所示,L,K,作业成本,NeN1,NeN2,NeN1,NeN2,50,思考题 1、农机机组、标准公顷 2、用Bz、Vz和用Ne、NeN，T表示机组小 时技术生产率Wj 3、提高机组生产率的途径 4、机组作业成本的概念及其组成 5、降低油料消耗的措施 6、使用因素对W、C的影响,51,第三章 机组的动力性能第一节 发动机的

21、动力性能 动力性能发动机工作对克服负荷而作功的能力 基本指标有效扭矩Me（N.m）有效功率Ne(kw)和转速n(r/min)其三者关系,式中：Me N.m 式中：Me kg.m,或,52,一、标定功率（用NeN表示）发动机产品的铭牌和产品说明书标出的发动机的有效功率Ne，标为标定功率。15分钟功率 国标规定我国发动机标定功率分为四级 1小时功率 12小时功率 持续功率 1小时功率，12小时功率分别为拖拉机允许连续运转12小时或12小时的最大功率，为拖拉机标定的功率，如手拖S195柴油机铭牌：12小时功率 8.8kw(12马力)2000r/min ge正常1小时功率 9.7kw(13.2马力)2

22、000r/min Me大些和ge大些,53,1小时功率为储备功率，可供矩时间超负荷时，维持正常工作。柴油机上的扭矩校的装置（多供油，使Me）扭矩储备率u 单缸机 12%多缸机 15%扭矩储备,扭矩适应性系数,54,二、使用条件下的有效功率 由于发动机正常使用中的磨损、失调，工作阻力（图2-18）的波动，引起n波动，影响发动机工作性能，因此在使用条件下的有效功率 Me NeN 设Ne=NeN 总修正系数=tdVt时间系数 由于机件磨损的可靠性等原因 t=0.80.9d动态系数，考虑在不稳定负荷特性条件下，发动机工作过程的动态；转速n的波动破坏进、排气流的稳定性，使充气效率下降；使发动机有效功率不

23、能充分发挥，耗油率上升。一般：d=0.90.97,55,v概率系数 在概率负荷特性条件下，发动机指标平均值随负荷被动程度的变化。变异系数v=0.050.15 v=0.950.85 因此，实际中发动机的有效功率Ne比NeN低15%左右，而耗油率ge提高 10%以上。,56,三、大气状况对Ne的影响 1、大气压的影响 高原地区大气压力降低，空气密度小，充气量减小，气缸残余废气增加，使Ne,ge如S195柴油机，海拨上升1000米，Ne下降11%ge提高5%，在我国云南，西藏等地常感马力不足。解决的方法：安装增压器可增加充气量，改善发动机动力性、经济性。2、大气温度的影响影响发动机的充气密度试验表明

24、：进气温度在29.4以上，每增加5.5，Ne下降2%,57,第二节 拖拉机的驱动力Pq和牵引力PT 一、机组运动方程式（一）机组受力分析如下图为轻式拖拉机犁耕机组在坡地作业的受力情况在行驶方向作用于机组的外力有：1、Pk机组驱动力（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。2、阻力总阻力为P=R+PfP+Pi(Pj),58,R,Pf,总阻力为 P=R+PfP+Pi(Pj),59,R机组内作业机械的牵引阻力（R=K Bz）Pf拖拉机行驶阻力（滚动阻力）Pf=f Gs P坡度阻力，平地时P=0 P=GsSin Pi空气阻力，因作业时速度较低，一般Vz 15km/h 可忽略 Pj惯

25、性力，速度改变时惯性阻力 P=R+Pf P=K Bz+f Gs Gs Sin 在垂直于行驶方向的外力有：1、拖拉机重力分力Gs cos(平地时=0，重力=Gs)2、土壤对拖拉机、作业机械各部分的垂直反力Y=Yi因Gs cos与Y均与动动方向垂直，所以它们所做的功为零。,60,(二)机组运动方程式设机组等效质量为m，运动速度为V，在运动方向的外力为(Pk-P)，机组运动和做功时 移动式机组运动方程式的一般形式 m机组的等效质量(换算质量)公斤秒2/米包括机组移动质量惯性和转动零件的转动情况。由于工作条件不断变化，Pk和P也是变化的，因此机组加 速度也是变化的，一般按正态分布规律变化。当Pk和P变

26、化较小时，的值取决于m，m越大，越小，机组的稳定性越好。,61,二、拖拉机的牵引平衡 由=得,=R+PfPPj 拖拉机牵引平衡方程 又：惯性力方向与加速度相反 实际中除加速或制动外，可认为机组动动匀速，即=0，Pj=0 Pq=R+PfP,62,若在平地上工作时=0，Pk=R+Pf 在稳定运动条件下，拖拉机牵引力PT=R，牵引克服农具阻力，而驱动力 Pk=P=R+PfP Pk及PT是拖拉机动力性能的指标 附：相同功率的拖拉机，履带式的Pk、PT大于轮式的Pk、PT，四轮驱动式的Pk、PT后轮驱动的。，上坡为阻力，应换低挡，使、较大，易上坡。惯性力(kg)式中：拖拉机速度变化值(Km/h)t速度变

27、化所利用的时间 秒,63,例：丰收-35拖拉机 Gs=2000kg 起步5秒钟内，V从05Km/h，求Pj 若从05km/h，只需0.1秒时，可见起动时，惯性力很大，操作应特别注意。,64,三、机组驱动力P 1、驱动力Pk：在驱动扭矩作用下，驱动轮与土壤相互作用，土壤反作用于驱动轮且平地于地面的作用力分力，称之为驱动力；对拖拉机是外力。如图，刚性平缘驱动轮在驱动力矩Mk作用下在刚性地面上的受力情况。驱动轮所受外力力矩有：垂直载荷Gk(即驱动轮重力)，土壤垂直反力N(Yk)，Gk=Yk作用在轴O上的驱动力矩Mk，由一对力偶代替，一个作用于O1点，另一个作用于O点(Pt)，大小相等方向相反，与地面

28、平行。,65,rq,Gq,pq,Mq,F,切线力：,标定切线力：,Yq,e,66,切线力：标定切线力：,驱动轮受土壤的水平反力Pq，即驱动力。拖拉机机架对驱动轮轴的水平拉力S(S=R)S为拖拉机农具运动时所产生的阻力的合力R 此时，驱动力,67,当考虑驱动轮和路面的变形时：驱动轮受力 如图,Mcq驱动轮转滚动阻力矩 Yq土壤垂直反力 Pfq驱动轮滚动阻力,即驱动力等于切线力减掉驱动轮滚动阻力。,68,可见，发动机经传动系统给驱动轮的主动扭矩用于克服两个力矩：克服驱动轮转动阻力矩Mcq；形成驱动力。,69,2、构成驱动力Pq的定性分析公式,驱动力Pq由土壤的剪切反力和轮缘与土壤之间的摩擦力构成,

29、式中：dh,db垂直于行驶方向的轮齿与土壤接触的元素 面积(cm2)x土壤应力平行于地面的投影(抗剪应力)kg/cm2 Pm驱动轮与土壤间的摩擦力(正压力摩擦系数),70,上式右边第一次代表土壤剪切反力(田间作业)，第二次代表摩擦阻力(运输作业)，拖拉机驱动轮采用高花纹轮胎或水田叶轮、履带齿等均为增大土壤剪切反力，增大驱动力，汽车多用小花纹轮胎，主要靠摩擦力来形成驱动力(路面坚实几乎不存在)。此式只作驱动力Pq构成的定性分析，不能用于计算。,71,3、最大允许滑转率y随Pq形成及增大，必然有驱动轮滑转的产生和增大(因为土壤受剪切、挤压、变形)，滑转率与Pq的关系如图：在一定范围内，Pq与近似正

30、比例增长，但当Pq增大到一定值(PM附着力)时，=y最大允许滑转率，土壤将遭到严重破坏，将迅速增长，若Pq再增大，会完全滑转，拖拉机不能前进。此时土壤结构受到破坏，轮胎迅速磨损，而且滑转损失的功率将超过增加驱动力所得的功率，所以规定一个最大允许滑转率y。,Pq,y,Py,72,滑转率的计算,我国规定拖拉机正常工作时的y为：轮式：20%(旱田茬地)25%(水田茬地)手扶：25%履带：7%水田叶轮：40%4、附着力P及最大附着力Pmax在最大允许滑转率y条件下，通过试验得到附着系数，并由此计算出的驱动力，称为附着力P。P=G式中：附着系数，试验得出或查资料，不同的，值不同。,73,当=100%（完

31、全滑转时）=max此时，P=max G=Pmax(最大附着力)G附着重量（kg）对于四轮驱动履带驱动或手扶：G=GS GS拖拉机使用重量对于二轮驱动（单轴驱动）四轮：,（Mq驱动扭矩）,L拖拉机轴距 a拖拉机重心至后轴距离,74,四、拖拉机牵引力PT（一）Pq与PT关系图用简图分析驱动力Pq与标定切线力PtN和附着力P的关系：计算公式：,=,Nekw nr/min rqm Ne马力,=,75,=,驱动力与土壤坚实度（用土壤剪切阻力表示）关系如下图：工作条件某一档速下（i定值）上坡作业（P存在）,由图可知：PtN由MeN决定，与土壤条件无关为一水平线；P=G，土壤越坚实，P，反之亦然，为一斜线；

32、Pf=f Gs 土壤越坚实，滚动阻力越小，反之越大，为一斜线；P=Gssin与土壤无关，当一定时，为一水平线,76,驱动力与牵引力图,PtN,P,b,Pf,Pq,P,PT,f,P PtN 附着力充足区域 P PtN 附着力不足区域,77,P与PtN二线相交点b为附着力是否充足的分界点，左边附着力不足，当不同速档时，如换高档，则PtN线下降，b点左段，高档速驱动力主要受标定切线力PtN限制，换用低档时，则PtN线上升，Pq主要受到附着力P 所限制。拖拉机牵引力PT在等速运动条件下，驱动力克服拖拉机前进的滚动阻力和上坡阻力后，剩下的部分是拖拉机的牵引力PT。（二）拖拉机牵引力PTN的计算（从图可得

33、）1、当附着力充足时，即PPqN（PtN=PqN）机组稳定作业时（Pj=0）功率可充分发挥 PtN可充分利用。（1）只用于牵引作业时，额定牵引力PTN为：PTN=PtN Pf P,78,PTN=PtN Pf P,或,（2）牵引作业同时兼有动力输出作业时,2、当附着力不足时，即P PtN 稳定工作时（受P限制，功率不能充分发挥，PtN用不完）拖拉机正常牵引力PT,79,结论：1、当附着力充足时，驱动力Pq的大小受Me限制 Pq=Pt(或PtN)PTN=PtN-P（2）当附着力不足时（土地松软）PPtNPq和PT的大小受附着力P的限制Pq=P PT=PP提供附着力的措施：如增加轮胎的花纹高度等。2

34、、一般情况（非标定工况）下拖拉机牵引力PT=驱动力Pq一滚动阻力Pf上坡阻力P 3、任何情况下，驱动力的最大值只能等于或小于附着力P PqmaxP,80,4、拖拉机以不同速档工作时，有不同的标定切线力（PtNi）高档的PtNi较小，低档PtNi较大。很明显，高档作业时，Pq、PT一般受PtN限制，而低挡作业时，Pq、PT一般受P限制。计算PT或标定牵引力PTN的例子：例1：车风54履带拖拉机在茬地上进行耕地作业，求三档牵引力？已知：GS=5400kg f=0.04=0.7 NeN=54马力 c=0.85 i3=28.75 rq=0.326米 nN=1300转/分解：PtN3=716.2=223

35、0(kg),81,P=G=0.75400=3780(kg)PPtN3 附着力足够 PTN3=PtN3Pf=22300.045400=2014(kg),82,例2、轮红40轮式拖拉机（二轮驱动），用4档在耕地后的地上进行耙地作业，求4档牵引力。已知：GS=1800kg=0.4 f=0.1 NeNn=40马力 nN=2000转/分，i4=48.6 rq=0.581米 c=0.9解：PtN4=716.2P=G=GS=0.4 1800=480(kg)PPtN4 附着力不足 PT4=P-Pf=480-fGS=480-0.11800=300(kg),=480（kg）,83,第三节 拖拉机的功率指标,一、拖

36、拉机的功率平衡 发动机的额定功率NeN,NeTNNedN,NeTNNqN,NcdNNdN（动力输出功率）,NsNNfNNNNTN（牵引功率）,如：东方红75拖拉机 NeN=75马力 牵引马力 NTN=45 马力 工 农12手拖 NeN=12马力 牵引马力 NTN=6 马力,84,拖拉机功率分两大部分：1、有用功率：NT、Nc2、损失功率：传动功率损失Nm滚动功率损失Nf滑转功率损失NNe=NT+Nc+Nf+Nm+NNNj 当拖拉机稳定牵引作业时，（Nc=0，Pj=0，Nj=0）Ne=NT+Nf+Nm+NN当=0，N=0，平地稳定作业时：Ne=NT+Nf+Nm+N,上坡功率损失N惯性功率损失Nj

37、（起步、变速时克服惯性）,（功率平衡方程）,85,二、拖拉机的功率损失1、传动系功率损失Nm Nm=NeNq（Nc）Nm=NmT+Nmc式中：NmT 传到牵引拉杆所损耗功率 Nmc 传到输出轴所损耗功率损失原因：（1）、机械损失：9095%齿轮、齿合损失：70%轴承传动损失：20%油封传动损失：10%,86,（2）液力损失：510%，齿轮的搅油阻力造成传动系功率 损失，用c 和d表示传动效率 c=轮式：0.910.92 一般情况下：履带：0.860.88 手扶：0.75动力输出轴效率：d=传动功率损失NcT=NeT（1c）Ncd=Ned（1d）若只牵引无动力输出时：Nc=Ne（1c）,87,2

38、、驱动轮滑转功率损失Nf由于驱动轮作业时的滑转造成功率损失，用滑转效率衡量=,=,=1-,滑转功率损失 N=Nq=Nq（1-）=（Ne-Nc）可见，N是速度损失，取决于，在作业中，须使较小 3、滚动功率损失Nf力的损失行走摩擦力，轮胎变形，轴承摩擦力等等。Nf 的大小用滚动效率f来表示 f=,=,=,=,=,1-,88,可见，提高驱动力Pq和减小滚动阻力Pf都可使f下降或 f=,=,=,即牵引力PT克服农具阻力R，等速作业时，PT=R 此式在机组编组计算时采用。所以，滚动功率损失为：NT=PfVz/3000=,马力,或,可见，Gs与Nf为正比关系，应根据作业条件选择机型和增重措施。4、拖拉机上

39、坡功率损失N速度损失 N=（kw）,89,可见，Gs和一定时，VPI是影响N的主要因素，上坡时换低档使Vz下降，即可使N下降总之，功率是力与速度的乘积，功率损失即是力的损失，速度的损失，或两者同时损失所造成。,90,三、拖拉机牵引功率NT NT=（kW）,牵引功率利用率NT=,补充说明：T=cf 条件：稳定作业，Pj=0 P=0已知：NT=Ne-（Nc+N+Nf）NT=,=,=,（1-）,（1-）,=Nq(1-)f=Necf T=cf,91,例1：东方红54拖拉机在坡高30米，坡长1000米的坡地上用三档上坡作业，求各项功率损失和牵引效率T。已知：NeN=54马力 Ne=0.85 m=0.85

40、 f=0.075VL3=5.43KM/h Gs=5400kg=2.5%解：Ne=(有效功率利用率),Ne=NeNeN=0.8554=45.9（马力）Vz=VL3（1-）=5.43（1-0.025）=5.3（km/h）1、传动系功率损失 Nc=Ne（1-m）=45.9(10.85)=6.9马力 2、滚动系功率损失 Nf=7.95马力 3、滑转功率损失 N=Nq=(Ne-Nm)=(45.9-6.9)0.025=0.95马力,92,4、上坡功率损失 N=3.18 马力,5、拖拉机牵引功率NT NT=Ne-（Nm+Nz+Nf+N）=26.89 马力 6、牵引效率 T=58.5%,93,第四节 拖拉机的

41、牵引附着性能（动力性能）,一、拖拉机的牵引特性（一）、基本概念1、拖拉机的动力性能：是指拖拉机在容许滑转率条件下所能发挥的牵引能力，也称为牵引附着性能。2、拖拉机牵引特性拖拉机的主要动力性能指标和经济性能指标（NT，V，GT，gT，等），在各速档下随牵引力变化的曲线图。牵引特性主要是通过田间试验测得，以测取的牵引力为横座标，以动力性、经济性指标为纵座标绘制。由于一般只随牵引力PT变化与速度无关（水田作业例外）。,94,即=f（PT）所以曲线只有一条其他曲线：NT=f（PT），V=f（PT），G=f（PT），gT=f(PT)，则每一速度档均有对应的曲线。利用曲线可以方便找出拖拉机在该土壤条件下，

42、其动力性能经济指标随PT的变化规律，以便合理发挥拖拉机的功率及获得良好的经济效果。（二）、牵引特性各曲线的变化规律P23图28，东方红75履带机的牵引特性曲线为例。1、速度曲线 V=f(PT),95,起点为空负荷时，工作速度最高，随PT上升（负荷增加），导致下降，上升V缓慢下降，当PT=PTN时，曲线开始出现转折，此时的V与发动机的neN相对应（Vz=0.377(1)转折后，PT再增加，即在超负荷范围工作，使下降，V下降。2、牵引功率曲线，NT=f（PT）NT=起点PT=0，NT=0，随PT上升，V稍有下降，但NT上升，当PT=PTN时，NT达到NTmax（在附着力充足条件下，PPtN时，NT

43、max相应于发动机的NeN，若PT再上升，发动机超负荷工作，n下降，V下降）。NT下降，当NT下降到一定程度后，发动机熄火（对应于Memax时的牵引力称为该速档下的最大牵引力PTmax）,96,3、小时耗油量曲线 GT=f(PT)起点为零负荷时，GTK随PT上升，GT也上升，当PT=PTN时，GT达到Gtmax，以后当PT再上升到超负荷时GT就下降。（n下降使供油次数下降，GT就下降）。超负荷时校正装置起作用，每循环供油量上升，但小时供油量就会下降。4、拖拉机耗油率曲线gT=f(PT)，gT=当PT=0时，NT=0，gT无穷大，随PT上升；因NT比GT增长快。gT下降，直到超负荷时，gT又上升

44、。5、滑转率曲线=f(PT)当PT=0时，=0，随PT上升，也上升，开始时缓慢上升；当y（最大允许滑转率）后，随PT上升而急剧上升。,97,综上分析，在各档速的PTN点作一平行于纵座标的直线，可将牵引特性一分为二：左边为不满负荷部分（相应调速部分），右边为超负荷部分（校正装置起作用部分），当PT=PTN时，NT=NTmax，即生产率高，亩耗油低。（三）牵引特性曲线的应用见图28，29、10、11 1、拖拉机各档的NTmax不相等，低速档与高速档额定牵引功率差值NTNNTN=-NeTNc(1-2)当NTN为正值时，高档速的NTN比低档速的小，在某种具体的土壤条件下，各档的功率损失（滚动、滑转）是

45、不一样的，低速档时，PT大，滑转损失大，高速档时，由于速度高，滚动损失较大。,98,2、把各档NT曲线的峰值Ntmax连线，称其为牵引功率包络曲线，反映了按一定比例尺的拖拉机的牵引效率T曲线，为了提高生产率，应力求采用最高T的挡位工作。3、履带式拖拉机的较低档获得较高的T（低档PT大，且履带附着性能好）；而轮式机低档时T较低（附着性差），所以，履带机宜较低档工作，轮式机则在较高档工作。4、=f(PT)滑转率曲线 旱地作业时，只受PT影响，不受V的影响，一般只有一条曲线水田作业时（图210），各档可测得一条曲线，当V大时，Pt（切线力）对土壤作用时间短，变形小，就小。,99,5、一般各档的GTm

46、ax是相同的，因为在最大油门位置时不管各档速，发动机都发出标定有效功率，但各档的gTmin（最低耗油率），都是不同的。通常在相应于NTmax的档速获得最低的gTmin。gT=6、各档速在轻负荷工作时，gT都急剧上升。结论：对于附着性能较好的履带机，应以较低速档满满负荷作业，可获得较高的机组生产率和较好的经济性。为克服二轮驱动轮式拖拉机附着性能差的问题，国内外开发采用四轮驱动轮式机（44型），显著改善牵引附着性能，接近于履带拖拉机。,100,如：东风50S型 见图如：其下水田作业时（含水量为2430%，=15%的稻花田），牵引力PT=13.5KN，比同机型两轮驱动的PT=9 KN提高53.5%。

47、现在，国内外都有采用四轮驱动轮式机代替履带拖拉机的趋势。,101,二、使用条件对牵引附着性能的影响,（一）、土壤含水量的影响试验表明：中型轮式机在土壤含水量小于1320%时，附着性能最好，且滚动阻力也较小。随含水量上升，土壤承压能力和抗剪能力下降，与轮胎间摩擦力下降，而粘附性增大，拖拉机牵引附着性能下降，同时严重破坏地表的平整性和土壤结构。所以含水量大于30%时，不宜进行机械化作业。若含水量增加到水田状态时，土壤承压，抗剪能力更差，土壤粘附性增大，Pf、增大，T很低。轮式机，机耕船在水田作业时，T只有3040%，行走装置的功率损失占全部功率损失的5070%（Nf+N）。,102,如图211（P

48、26）=25%时，手拖旱地PT=250kg，水田PT=150kg，Gs对水田作业而言为不利因素，因为Gs愈大，Pf愈大（不应加配重），所以，浅水田一采用轮型拖拉机配高花纹轮胎及水田旋耕等措施。深水田一最好采用机耕船减轻驱动轮负荷，使Pf下降。如图211，手拖与机耕船同时12马力，但机耕船的NT，PT大，大。（二）地表状态的影响：地壤坚实度：（1）耕后地（2）割后地（3）水泥路面不同状态时，松软土壤，Pf、都大，大，即T低；坚实土壤、路面，T高。,103,（三）坡上拖拉机性能的变化拖拉机坡地作业行驶方向有：顺坡AA方向横坡BB方向斜坡CC方向坡地作业时，由于位置不断变化，引起行走装置前后轴，左右

49、轮负荷的变化，会产生附加的功率损失，使拖拉机动力性能指标降低。,A,A,B,B,C,C,1、顺坡作业（AA向）：易造成土壤冲刷，水土流失，且克服坡度阻力P=Gssin，试验证明，10以内坡地作业，每上升1，上坡功率损失5%，下坡时增加功率3%，增减相抵后，功率损失2%，最好不采用。,104,2、横坡作业（BB向）：最好采用的坡地作业。较好，沿等高线工作，但左右行走装置承受重量发生变化，下方轮承重大，上方轮承重小，有向顺坡的下滑趋势，及向下坡方向产生转向趋势，使操作困难，Pf上升，V下降，T也下降。3、斜坡作业（CC向）：无法在横坡作业时，可采用斜坡（受地形限制）。综上所述，坡地作业时，PT下降

50、，VE也下降，Wj、GWj就上升，可见，规划平整田地很有必要。4、坡地作业有如下特点：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。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。,105,三、改善拖拉机牵引附着性能的措施。（一）、增加附着重量1、只有当f 时，增加配重才是正确的。牵引力增量 PT=PPf=G(f)2、悬挂机组采用耕深的力调节法和位调节法，利用“重量转段”增加驱动轮附着重量。（二）、改善驱动轮与土壤间附着性能的方法增加防滑装置，可增加土壤的抗剪能力，适于潮湿地，水田。如：1、在轮胎外缘增设