拖拉机

拖拉机是一种自走式动力机械，用于牵引和驱动工作机械完成各种移动作业，也可作为固定工作动力。拖拉机作为农业机械的重要组成部分，可以满足农、林、牧、副、渔等行业的生产需要，在世界范围内已经发展成为国民经济不可或缺的组成部分。19世纪欧洲进入蒸汽机时代后，拖拉机逐渐投入农业生产。1889年，查达发动机公司制造了世界上第一台装有汽油内燃机的农用拖拉机——“巴嘉”拖拉机，为拖拉机的推广应用奠定了基础。1912年，德国西门子公司首次生产出电动拖拉机。我国第一台自行研制的“东方红”拖拉机是1958年7月由第一拖拉机厂生产的。

拖拉机由发动机、底盘、工作装置、电气设备和其他系统或装置组成。发动机的动力通过传动系统传递给驱动轮，使拖拉机行驶，用装有液压悬挂装置、牵引装置或动力输出装置的农业机械与拖拉机共同完成生产作业。拖拉机按使用类型分为园艺拖拉机、中耕拖拉机和专用拖拉机；轮式拖拉机、履带式拖拉机等。根据结构类型；按动力分为大、中、小型拖拉机；按驱动方式分为内燃机、纯电动和混合能源拖拉机。

动态原理

拖拉机通过柴油机燃烧柴油和空气的混合物，产生的热能转化为机械能，通过动力传动系统传递给行走机构和其他工作装置。此外，装有液压悬挂装置、牵引装置或动力输出装置的农业机械，在与拖拉机作业时，可以完成相应的作业任务。另外，柴油机作为固定驱动动力时，可以通过皮带或动力输出轴直接驱动脱粒机、水泵等需要固定动力的机械设备。

驱动原理

拖拉机靠内燃机的动力通过传动系统行驶，使驱动轮获得驱动扭矩T，获得驱动扭矩的驱动轮通过轮胎胎面和轮胎表面与地面之间的水平力(切向力)以及功率相等方向相反的水平反作用力F共同工作，使拖拉机行驶。同时，通过操纵转向机构和刹车，拖拉机可以紧急转向和停车。

拖拉机和汽车的整体结构基本相似，一般由发动机、底盘、工作装置和电气设备组成。

发动机：发动机是拖拉机行驶和工作的动力源，一般使用柴油机。主要由曲柄连杆机构、通风系统、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动系统和预热装置组成。拖拉机柴油机设计为低速大扭矩(≤2300转/分)。

底盘：拖拉机底盘是指除发动机和电气设备以外的所有系统和装置。底盘连接发动机与各种系统和部件，将发动机的动力转化为拖拉机所需的驱动力和牵引力。拖拉机底盘主要由传动系统、转向系统、制动系统和行走系统组成。

传输系统：拖拉机传动系统的作用是将发动机的动力传递给驱动轮，实现减速和增加扭矩。传动系统一般由离合器、变速箱、联轴器、后轮轴和中央传动装置组成。小型拖拉机和手扶拖拉机包括皮带传动。

转向系统：转向系统一般由方向盘、转向轴、转向器、转向节臂、转向节、转向节主销、横拉杆、纵拉杆等转向器部件组成。转向时操纵方向盘，通过转向器使转向臂向前或向后摆动，驱动传动装置使前轮向左或向右偏转，从而改变机动车的行驶方向。当方向盘向右转动时，横拉杆向后移动，转向臂和横拉杆的前端向右移动，前轮的前端也向右移动。

制动系统：拖拉机制动系统主要由旋转部分、固定部分、开启机构和调节机构组成。踩下制动踏板时，压缩空气通过制动阀压入各制动气室，制动臂带动凸轮转动。两个闸瓦打开后，摩擦片压在转动的闸瓦上，随着车轮转动的闸瓦在强大的摩擦力下被制动，从而实现拖拉机的制动。液压制动是制动总泵产生的油压传递到各车轮的制动轮缸，两侧的制动蹄被油压推开，使制动蹄的摩擦片被抱紧，起到制动作用；当松开踏板时，制动系统的压力被释放，制动蹄在回位弹簧的作用下恢复到原来的位置，这样制动蹄的摩擦片与制动弹簧之间的摩擦力被释放，拖拉机的制动被释放。

步行系统：拖拉机的行走系统有两种:轮式和履带式。拖拉机行走系统由车架、车轴、车轮和悬架等组成。行驶系统的主要作用是将发动机传递给驱动轮的扭矩转变为驱动力；支撑车身重量，减少冲击和振动。

工作装置：拖拉机的工作装置通常被归为底盘的一部分，主要用于牵引、悬挂和驱动农业机械进行各种农业机械作业。拖拉机的工作装置包括牵引装置、动力输出装置和液压悬挂装置等。这些工作装置使拖拉机能够完成耕作、播种、施肥、喷药、收割等农业作业，提高农业生产的效率和质量。

拖车齿轮：有些农用工具(如拖拉机式的收割机、播种机)没有自己的行走装置，都是由拖拉机拉着工作。连接拖拉机和农具的装置叫做牵引装置。拖拉机牵引装置连接农业机械和工具的连接点称为牵引点。牵引点的位置可以左右或上下调节。

动力输出装置：动力输出装置是将拖拉机发动机的部分甚至全部动力以旋转机械能的形式传递给农业机械的一种工作装置，主要包括动力输出轴和动力输出皮带轮。

液压悬挂装置：液压提升和控制农业机械的整套装置称为液压悬挂装置。其功能是:连接和牵引农业机械和工具；操纵农业机械升降；控制农业机械的耕作深度或提升高度；加重拖拉机驱动轮以提高拖拉机的附着性能；向工作机输出液压能，用于其他操作。液压悬挂装置由悬挂机构和液压系统组成。

电气设备：拖拉机电气设备主要包括发电机、蓄电池、照明系统、仪表系统、空调系统和导航系统。发电机是负责发电的部件，将机械能转化为电能供其他用电设备使用。蓄电池负责储存电能，并在需要时为整个电气系统提供稳定的电源；照明系统包括前照灯、示宽灯、尾灯等。，用于提供夜间照明和信号指示；仪表系统一般包括车速表、水温表、油压表等。，用于监控和显示车辆的运行状态；空调系统通过制冷循环原理将空气中的热量排出，为驾驶者创造舒适的驾驶环境；导航系统通过卫星定位技术帮助驾驶员确定当前位置，规划路线，提供导航信息。

按结构分类

轮式拖拉机。分为两驱和四驱。两轮驱动拖拉机通常用于一般农田作业和运输作业，总轮数和驱动轮数用4X2表示。四轮驱动拖拉机以4X4为代表，主要用于重而粘的农田作业和泥泞道路运输作业，牵引效率较高。

履带式拖拉机它主要适用于土壤重而潮湿的土地的野外作业，以及农田水利、土方工程和农田基本建设。手扶拖拉机只有一个行走轴，可以有一个或两个驱动轮。在农田作业时，操作者通常步行操作，习惯上称为手扶拖拉机。一些手扶拖拉机还装有尾轮，用于支撑和辅助转向。船拖拉机。它主要用于沤制操作。它由船舶底盘支撑，由桨式叶轮驱动。

按目的分类

普通拖拉机。常规结构特征。适用于各种农田移动作业、固定作业和运输作业，在一般条件下应用广泛。园艺拖拉机。主要适用于果园、菜地、茶林等地作业。它的特点是体积小、底盘低、功率低、灵活，可以很容易地进入狭窄的空间进行作业。

中耕拖拉机。主要用于中耕，也可用于其他作业。它离地间隙高，行走装置窄，适用于玉米、高粱、棉花等高杆作物的中耕。

专用拖拉机。适用于一些特殊的工作环境或有特殊需求的工作。比如山地拖拉机适合在山区作业，沤麻拖拉机适合在水田作业，葡萄园拖拉机适合在葡萄园作业。

按功率分类

大型拖拉机。功率超过73.6千瓦(100马力)。

中型拖拉机。功率14.7~73.6千瓦(20~100马力)。

小型拖拉机。功率在14.7千瓦(20马力)以下。

按驾驶模式分类

纯电驱动。电动拖拉机主要用于高原缺氧、地下矿山、易燃易爆场所等有特殊需要的场所。

内燃机驱动。传统拖拉机主要采用的驾驶方式也是目前主流的拖拉机驾驶方式。

混合动力驱动。混合动力拖拉机多用于农田管理等环境工作，可以提高工作效率，减少污染排放。

由于拖拉机根据结构、功率等国家标准不同而不同，所以以50kW以下普通轮式拖拉机的主要性能要求为例:

1.动力输出轴的性能

拖拉机

在发动机额定转速下，动力输出轴的最大功率不得低于企业规定值的95%，且不得超过发动机额定功率(12h)。对于全功率输出轴，企业规定的值不得小于发动机额定功率的0.85倍(12h)。

动力输出轴在变载荷下的平均燃油消耗率:不大于22.06 kw的拖拉机应不大于365g/(kW·h)；22.06 kW~50 kw的拖拉机应不大于350g/(kW·h)。动力输出轴的扭矩储备率应不低于15%。动力输出轴最大扭矩点的转速与动力输出轴最大功率点的转速之比(发动机额定转速下)不得大于75%。

2.无后动力输出轴拖拉机的发动机性能发动机额定功率(12h):在额定转速下，不小于发动机铭牌的95%。发动机台架试验表明，变负荷下的平均燃油消耗率不应大于310g/(kW·h)。发动机台架试验时，发动机扭矩储备率应不低于12%。发动机台架试验时，发动机最大扭矩点转速与最大功率点转速之比不应大于80%。

3.牵引性能

拖拉机的最大牵引力应满足企业的要求。拖拉机的最大牵引功率不小于发动机额定功率的0.75倍(12h)。拖拉机在最大牵引功率条件下的燃料消耗率:(1)不大于22.06千瓦的拖拉机应不大于355克/(千瓦·小时)；(2)22.06千瓦~ 50千瓦的拖拉机应不大于340克/(千瓦·小时)。

4.起动性能

拖拉机应能在-5℃的环境温度下平稳起动。

5.高温性能

当环境温度为40C时，应进行拖拉机的高温性能试验。发动机冷却液温度应低于100C(压力水箱应为企业规定的数值)，发动机润滑油温度和排气温度、拖拉机变速器和液压系统油温不得高于企业规定的最高限值。

6.液压悬挂性能

牵引车(加载点在悬挂轴后610 mm处)的最大提升力不应小于企业规定的数值，每千瓦牵引功率的提升力不应小于300 N。在企业规定的最大提升力下，提升时间应不超过3 s，提升过程中不允许出现晃动、爬行、异响、漏油、安全阀开启等现象；30分钟的静态沉降不应大于加载点提升行程的4%。对于具有液压输出功能的拖拉机，最大液压输出功率与发动机额定功率(12 h)的比值应不小于10%。

7.结构比质量

拖拉机结构比重:(1)两轮驱动拖拉机应不大于60kg/kw；；(2)四轮驱动拖拉机不得超过65公斤/千瓦。

8.可靠性

拖拉机可靠性试验的平均无故障时间(MTBF)应不小于210 h，无故障综合得分值(Q)应不小于70。

随着时代的发展，拖拉机也在不断创新和改进。现在拖拉机的种类和大小很多，可以满足农、林、牧、副、渔业等行业的生产需要，也为工业产品的生产提供支持。拖拉机已经成为国民经济中不可缺少的生产工具。

在农业运输中，轮式和履带式拖拉机可用于一般农田作业和运输作业，在重土重载的农田作业和泥路运输作业中具有较高的牵引效率。

中耕作业时，中耕拖拉机离地间隙较高，行走装置较窄，可用于玉米、高粱、棉花等高杆作物的中耕作业。

在林业采伐和运输中，由于林区恶劣的工作条件(如在森林、伐木场地不平的多石地区、坡地、冰雪地等。)，专用林业拖拉机进行作业，一般配备林业生产专用设备，如绞车、运稻机、带抓木机的液压升降臂、抚育集材的拖车和各种森林经营机械等。