與各種作業機械配套的自走式動力機械。用於農業?運輸業?水利?道路工程和建築業等。在農業中?主要用以牽引和驅動各類農機具完成各項田間作業和農業運輸。
tractor 一詞首次出現在1890年一份關於牽引式蒸汽機的美國專利文件中。在中國曾譯為曳引機?1949年以後改名為拖拉機。
概況 最早的拖拉機採用蒸汽機為動力?即牽引式蒸汽機。19世紀中葉?帶農具在田間工作的牽引式蒸汽機在英?美等國得到應用?改稱為蒸汽拖拉機。但由於要多人操作?並耗用大量煤?水?其發展受到限制。20世紀初?內燃機開始在拖拉機上應用?20年代?內燃拖拉機得到迅速發展。30年代初?農用拖拉機由於使用充氣輪胎作為標準設備而提高了機動靈活性?減輕了振動?改善了行駛條件?便於運輸作業。30年代中期?英國人弗格森?H.G.創製成功三點懸挂系統?使拖拉機和農機具有機地聯成一個整體?加上液壓提升裝置的應用?不僅簡化了農機具的升降操縱?而且大大提高了作業質量。
現代農用拖拉機的基本結構仍和30年代大體相同?但在性能和結構上有很大改進?表現在具有較高的生產率和經濟性指針?從輸出動力到各種操縱機構廣泛採用液壓技術?可靠性?耐久性好?在不同位置具有懸挂機構和動力輸出裝置?便於和各種農機具配套?操作方便?使用安全等。1984年世界農用拖拉機總保有量約為2395萬台?其中北美和歐洲約佔72％。
中國在第二次世界大戰後?從聯合國善後救濟總署得到少量拖拉機。1949年後才從蘇聯等國大量引進?供國營農場和拖拉機站使用?起示範和推廣作用。1959年中國第一拖拉機製造廠建成投產?隨後又在天津?長春?江西?鞍山等地建成一批拖拉機廠。到70年代已初步形成生產各種功率和型式的拖拉機的工業體系。由於中國絕大多數農業經營單位規模不大?水田地區和山地地塊較小?農用拖拉機中以中?小功率佔大多數。1986年底?中國農業生產領域擁有15千瓦及以上大?中型輪式和履帶式拖拉機87.1萬台?小型和手扶拖拉機453.15萬台。
類型 農用拖拉機按結構型式可分為輪式
(圖1 上海-50輪式拖拉機
)?
履帶式(圖2 東方紅－75履帶拖拉機
)?手扶式(見手扶拖拉機)和船式拖拉機?輪式拖拉機又分為兩輪驅動和四輪驅動。按用途可分為一般用途和專用兩種。前者指用於一般農作物的耕?耙?播?收和運輸作業的拖拉機?後者指為某些特定目的而專門設計的拖拉機。常見的專用拖拉機有?中耕拖拉機。主要用於作物的行間中耕。為避免損傷作物?這種拖拉機有較高的離地間隙?有的採用單前輪或並置前輪結構?高架式中耕拖拉機的離地間隙可高達1米?適宜於高稈作物的後期中耕。自動底盤。有主要用於中耕的和收穫專用的兩種。中耕用自動底盤農機具多懸挂在駕駛室前方。發動機後置或側置?有良好的視野。果園用拖拉機。外形一般低而窄?便於在果樹下和株間通過?並有流線型機罩防止損傷果樹。葡萄園用拖拉機有的同果園用拖拉機相仿?有的為框架式?用於跨行作業。
結構 輪式?履帶式拖拉機一般由發動機?傳動系統?轉向機構?制動系統和行走?液壓懸挂和動力輸出等裝置以及駕駛室組成。
發動機 拖拉機的動力多採用小型四衝程高速柴油機(小功率拖拉機也有採用汽油機的)?轉速一般為1500～2800轉/分?在大功率拖拉機上常採用增壓柴油機。由於拖拉機在多塵的田間持續大負荷?變負荷工作?要求發動機具有較大的扭矩儲備和良好的濾清系統。
傳動系統 把發動機的動力傳遞給驅動輪和動力輸出軸的一系列裝置。根據不同作業的需要和不同的田間道路條件?傳動系統應能使驅動輪獲得不同大小的扭矩及相應的轉速?得到不同的前進和倒退速度?並根據不同作業的需要?使動力輸出軸獲得不同的轉速?又能隨時切斷動力?使拖拉機停車或使動力輸出軸所帶動的農機具停止工作。
輪式拖拉機的傳動系統包括離合器?變速箱?中央傳動?差速器和最終傳動。履帶拖拉機用轉向機構(轉向離合器或行星機構)代替差速器?其餘和輪式拖拉機基本相同。農用拖拉機多採用乾式摩擦離合器?大型拖拉機則趨向於改用壽命更長?工作柔和的濕式離合器?並改進結構和摩擦材料?以提高耐久性。變速箱傳統上採用齒輪傳動?並向增加檔數的方向發展。負載換文件變速箱在大型拖拉機上的應用日益增多?可使拖拉機在不切斷動力的情況下換檔?以減少起步和換檔時間?且操縱方便?提高了生產率。但這種變速箱結構複雜?成本高?所以多根據用戶需要選裝部件。中央傳動多為一對減速圓錐齒輪。差速器的作用是使左右驅動輪以不同的轉速轉動?以保證轉向並減少輪胎磨損和功率消耗。最終傳動為最後一級傳動?多為一級或兩級減速圓柱齒輪。
中國生產的幾種農用拖拉機簡要性能
轉向機構 用以保持拖拉機直線行駛和改變拖拉機行駛方向。輪式拖拉機通常是通過方向盤使導向輪(通常為前輪)偏轉?實現轉向?履帶式拖拉機通常是用操縱桿操縱轉向離合器?減少或切斷一側驅動輪的動力傳遞?實現轉向。
制動系統 由制動器和制動操縱系統組成?可使拖拉機在行駛中停車?減速和在坡地上停車。
行走裝置 用以支承拖拉機重量?並通過其接地部分與地面間的附著力?把由發動機經傳動系統傳到驅動輪上的驅動扭矩?轉換為拖拉機的行走運動和牽引力。常用的農用拖拉機行走裝置採用充氣橡膠輪胎或金屬履帶?並趨向於發展子午線輪胎(即帘布線作徑向排列的輪胎)和改進輪胎花紋。中國研製的高花紋輪胎和窄胎體高花紋輪胎?可以提高拖拉機在水田土壤上的附著性能?並減小滾動阻力。各式葉輪和鑲齒葉輪在水田耕作中也得到廣泛應用。
液壓懸挂裝置 拖拉機和農具的聯結有懸挂式?半懸挂式和牽引式3種?60年代以後多採用懸挂式和半懸挂式。早期的拖拉機曾採用機械式懸挂裝置?但沒有得到發展。現代拖拉機都採用液壓懸挂裝置?其作用除升降農具外?還可調節作業深度?並可使農具的部分重量轉移到拖拉機驅動輪上?從而提高拖拉機的附著能力。驅動或升降農具工作部件用的液壓輸出動力與液壓懸挂系統?二者通常使用同一個液壓系統。為適應不同的作業要求?懸挂農具工作部件在土壤中作業的深度有以下幾種調節方法?高度調節。在農具上裝設地輪?通過改變地輪底面與工作部件底面之間的相對高度來調節作業深度。作業過程中靠地輪對地面的仿形來維持作業深度不變。位置調節?簡稱位調節。通過液壓懸挂裝置的操縱手柄改變農具和拖拉機的相對位置來調節作業深度。作業過程中這個相對位置保持不變?沒有自動調節作業深度的作用。阻力調節?簡稱力調節。當作業過程中農具牽引阻力變化時?通過液壓懸挂裝置自動調節作業深度?以保持均衡的牽引阻力。綜合調節。即阻力調節和位置調節共同作用?以調節作業耕深。
拖拉機後面?前面?側面和前面軸間都能懸挂農具?以後面懸挂農具應用最普遍。應用由拖拉機駕駛員一人操縱的快速聯結裝置?在掛接農具時可不需要其它人幫助。
動力輸出裝置 拖拉機在行走或固定作業時?用來輸出全部或部分功率以驅動農機具的裝置。一般有動力輸出軸?動力輸出帶輪和液壓輸出接頭 3種。為改善與收穫機械等的配套性能?現代拖拉機多採用獨立式動力輸出軸?可使動力輸出軸的操縱?運轉和拖拉機的停車?起步?換檔互不影響。此外?還有半獨立式和非獨立式動力輸出軸?以及轉速和拖拉機行駛速度成正比的同步式動力輸出軸。動力輸出軸在拖拉機上的位置?轉速?旋轉方向和接頭尺寸已實現標準化。隨著拖拉機和各種農田建設機械?大型複雜農機具配套的增加?農用拖拉機備有的液壓輸出點將更多?液壓輸出能力將更大。
駕駛室和座位 現代拖拉機的駕駛員座位具有彈性懸挂裝置?以減輕座位的振動強度。駕駛室應具備防雜訊?視野好?操作位置和內部小環境氣候可調節?以及能在駕駛室內監視機具作業狀態等條件。在翻車時能減輕駕駛員損傷的安全駕駛室也已在拖拉機上得到應用。有些國家已用法律形式規定拖拉機必須帶有安全駕駛室或安全防護架才能出售。
拖拉機的性能指針 農用拖拉機的主要評價指針如下述。
生產率 通常用單位時間完成的作業面積或作業量來表徵。生產率的高低在很大程度上取決於發動機功率?牽引特性?動力輸出性能和配套性能。牽引特性是指拖拉機在一定地面情況下所能發揮的牽引力?牽引功率和牽引效率等?動力輸出性能是指拖拉機和用動力輸出軸驅動的農機具配套工作時的工作特性和能力?包括作業速度以及懸挂?動力輸出?牽引等裝置和配套機具的適應性等。
經濟性 包括拖拉機價格?維修成本?油耗?可靠性和耐久性?綜合利用性能等。最終體現的指針為使用成本?即完成單位工作量所需的費用。油耗包括燃油和潤滑油的消耗?分別用單位時間?單位工作量或每千瓦小時所消耗的燃油量?以及潤滑油消耗量占燃油消耗量的百分比來表示。可靠性是指一定使用時間內機件出現的故障和損壞的程度?頻次來考核。耐久性按主要零部件更換或修理前的使用時間來評價。綜合利用性能取決於配套性能?性能好則拖拉機的年作業量大?使用成本低。
通過性 指拖拉機在各種田間和道路情況下的通行能力?如在鬆軟?潮濕地面?山地?坡道和作物行間的通行能力?以及在田間轉移和越障的能力等。拖拉機在田間作業時?除通行能力外?還要考慮它對土壤的破壞程度?即拖拉機行走裝置對水田犁底層的破壞程度和對旱田土壤的壓實程度。
操縱性 指拖拉機在駕駛員操縱下?按期望的路線行駛的性能?包括行駛直線性和最小轉彎半徑等。
勞動保護性能和工作條件 指保護駕駛員身體不受損害的性能以及操作方便和舒適的程度。包括對駕駛員的安全防護?駕駛室的防塵?隔聲和溫度控制?座位的減振?舒適程度和對不同人體體形的適應性?駕駛員的視野?各種操縱機構的合理布置和操縱力?工作監視裝置的完善程度等。
發展趨勢 現代拖拉機已成為具有各種現代化設施可以牽引和驅動各種複雜農業機具的自走式動力站?其發展動向表現在?平均功率不斷增大?大型拖拉機在數量上占的比重明顯上升。1984年美國拖拉機銷售量中?75千瓦以上的拖拉機佔總台數的24％。小型拖拉機(包括手扶拖拉機和小型四輪拖拉機)在經濟發達國家中?主要用於家庭園藝和公用事業?在農業機械化尚處初級階段的發展中國家?則因農業經營規模較小?仍然是一種重要動力。在農用拖拉機中?輪式拖拉機占絕對優勢。履帶拖拉機在許多國家的農業生產中已基本不使用?在蘇聯?義大利和中國的使用比重也在下降。60年代以後?隨著拖拉機功率的不斷增大?四輪驅動拖拉機有很大發展。液壓轉向的應用解決了原來四輪驅動拖拉機轉向困難的問題?鉸接式轉向大大減小了轉彎半徑?促使四輪驅動拖拉機在75千瓦以上的拖拉機中佔有很大比例。為了提高在水田中的牽引特性?日本發展了中?小功率的四輪驅動拖拉機。但製造成本高是其制約因素。人機工程學?安全防護和改進操縱?監視條件的研究將日益受到重視。現代化的密封駕駛室還帶有各種形像化?標準化的工作監視裝置和報警系統。液壓技術在拖拉機上的應用日益廣泛?並已開始出現電子-液壓系統。新型拖拉機上的液壓不僅用於農具的升降?控制和離合器?變速箱?差速器?制動器?轉向機構等主要部件的操縱?甚至如坐位的調整?駕駛室窗的開關等也都採用液壓裝置。利用載荷譜作為應力分析?模擬試驗和有限元計算的基本數據?大大提高了拖拉機產品的研製水平?縮短了研製周期。零部件的可靠性?耐久性也有了顯著提高。拖拉機零部件的標準化?系列化和通用化?有利於充分利用工廠生產能力?降低產品成本?並便於維修和配件供應。
參考書目
鎮江農機學院?洛陽農機學院合編?《拖拉機理論》?農業機械出版社?北京?1981。
吉林工業大學拖拉機教研室編?《拖拉機構造》?農業機械出版社?北京?1980。
J.B.Liljedahl?Tractors and Their Power Units?3rded.?John Wiley and Sons?New York?1979.
