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喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問(wèn)咨詢QQ：414951605 或1304139763 牽引力和拖拉機(jī)性能 Frank M. Zoz，P.E. 已退休，約翰迪爾產(chǎn)品工程中心美國(guó)，愛(ài)荷華州，滑鐵盧 Robert D. Grisso,P.E. 教授，生物系統(tǒng)工程，弗吉尼亞理工大學(xué),美國(guó)，弗吉尼亞州，布萊克斯堡 農(nóng)用拖拉機(jī)的主要目的，特別是在中高功率范圍內(nèi)，是執(zhí)行掛鉤工作。一輛拖拉機(jī)的價(jià)值是由它所完成的工作和它消耗的成本來(lái)衡量的。牽引工作是由拉力和行駛速度來(lái)定義的。因此，理想的拖拉機(jī)將來(lái)自燃料的所有能量轉(zhuǎn)換成有用功。在實(shí)踐中，在化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程中，以及通過(guò)傳動(dòng)系，最后通過(guò)牽引裝置都會(huì)失去大多數(shù)的勢(shì)能。研究表明，約20％至55％的可用拖拉機(jī)能量是在牽引設(shè)備和土界面浪費(fèi)。這種能量會(huì)磨損輪胎并泥土壓縮到可能引起有害于作物生產(chǎn)的程度（伯特等人，1982）。 農(nóng)用拖拉機(jī)的高效運(yùn)行包括：（1）把發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的燃料效率最大化；（2）最大化的牽引裝置的牽引優(yōu)勢(shì)；（3）為一個(gè)給定的拖拉機(jī)牽引系統(tǒng)選擇最佳的行進(jìn)速度。 經(jīng)過(guò)了幾年，實(shí)驗(yàn)室的拖拉機(jī)牽引性能試驗(yàn)已在堅(jiān)硬的表面進(jìn)行并在近幾年（30年以上）在混凝土上也進(jìn)行了試驗(yàn)。雖然這提供了拖拉機(jī)之間的有效比較，但數(shù)據(jù)沒(méi)有提供有關(guān)現(xiàn)實(shí)工作條件下的性能的很多信息。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工作條件之間的主要區(qū)別是輪胎或其它牽引裝置的性能。 理解和預(yù)測(cè)拖拉機(jī)性能一直是眾多研究人員的一個(gè)主要目標(biāo)。牽引原理，土壤條件，實(shí)施的類型，和拖拉機(jī)的配置都會(huì)影響拖拉機(jī)的性能（Brixius，1987）。理解牽引性能來(lái)預(yù)測(cè)在現(xiàn)場(chǎng)拖拉機(jī)的性能是非常有必要的。結(jié)合在實(shí)驗(yàn)室拖拉機(jī)測(cè)試中獲得的信息，牽引力公式能夠?yàn)轭A(yù)測(cè)拖拉機(jī)性能提供一個(gè)很好的基礎(chǔ)。 計(jì)算機(jī)模型可以使研究人員和設(shè)計(jì)師探討在大范圍的工況下的拖拉機(jī)性能，以提高拖拉機(jī)設(shè)計(jì)的諸多問(wèn)題，以優(yōu)化拖拉機(jī)操作參數(shù)，提高拖拉機(jī)和實(shí)現(xiàn)情況的匹配。這樣一來(lái)，無(wú)需昂貴的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試就可以得知影響拖拉機(jī)現(xiàn)場(chǎng)性能的一些相關(guān)重要因素。對(duì)于教師們來(lái)說(shuō)，模型提升了學(xué)生的理解和比較影響拖拉機(jī)性能的各種參數(shù)的能力。這些模型還可以幫助拖拉機(jī)運(yùn)營(yíng)商提高（微調(diào)）和優(yōu)化其拖拉機(jī)的設(shè)置，以適應(yīng)不同的工作條件。 牽引機(jī)械 在堅(jiān)硬地面的硬質(zhì)輪胎 牽引機(jī)械的理解是理解牽引性能和拖拉機(jī)性能之間差異的重要因素。實(shí)心輪在簡(jiǎn)單的堅(jiān)硬地面情況下，驅(qū)動(dòng)輪中涉及的基本的力示于圖1。輸入扭矩（T）作用在接觸表面上產(chǎn)生一個(gè)總牽引力（GT）?？偁恳Φ囊徊糠钟脕?lái)克服運(yùn)動(dòng)阻力（MR），包括對(duì)車(chē)輪內(nèi)部和外部的阻力。差等于凈牽引力（NT），即NT= GT-MR。 在堅(jiān)硬地面的軟質(zhì)輪胎 在堅(jiān)硬的表面軟質(zhì)輪胎（圖2）是和硬質(zhì)輪胎大致相同的，不同之處在于垂直反作用力（WD）不是直接通過(guò)軸中心線而是有一定距離的偏移。這個(gè)偏移對(duì)于靜態(tài)平衡是很有必要的。該偏移量是運(yùn)動(dòng)阻力的作用，可以由下式得出： 圖1和圖2中所示有三個(gè)半徑:"slr" 是靜態(tài)負(fù)荷半徑，其定義為從軸的中心線到硬表面的距離；“rr”為滾動(dòng)半徑，用于速度計(jì)算。滾動(dòng)半徑是從滾動(dòng)圓周衍生出的（通常是通過(guò)測(cè)量得到，但也可以在輪胎制造商的數(shù)據(jù)表中得到）。靜態(tài)負(fù)荷半徑和滾動(dòng)半徑接近但不相等。要正確地給農(nóng)用輪胎充氣，滾動(dòng)半徑比靜態(tài)負(fù)荷半徑大約6％。滾動(dòng)半徑用于速度計(jì)算。靜態(tài)負(fù)荷半徑更適合于力或力矩計(jì)算。兩個(gè)半徑都會(huì)受到土壤表面的柔軟性的影響，并且通常在堅(jiān)硬的地面上來(lái)確定的。 在圖1中所示的第三半徑被稱為轉(zhuǎn)矩半徑（室溫）。這是有效半徑，其中總牽引力（GT）和運(yùn)動(dòng)阻力（MR）的作用。它不能被直接測(cè)量，但可以是通過(guò)能量計(jì)算來(lái)確定。詳細(xì)說(shuō)明在本文中第2部分“總牽引力比率”。 在柔軟表面的變形車(chē)輪 在現(xiàn)實(shí)世界中，輪子和（土壤）表面都是可變形的，這會(huì)導(dǎo)致在圖3所示的力和力矩。這樣的結(jié)果是一個(gè)垂直和水平偏移，用“EV”和“EH”分別。偏移的量取決于運(yùn)動(dòng)阻力（MR），輪胎負(fù)荷半徑（SLR）和垂直反作用力（WD）上： 皮帶傳動(dòng) 皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力學(xué)（圖4）與車(chē)輪在許多方面都是相似的;但負(fù)載的分布取決于車(chē)輛參數(shù)。動(dòng)態(tài)負(fù)載的位置，“eh”（動(dòng)態(tài)平衡比;科科倫和戈夫，1985），依賴于靜態(tài)分配，支承在轉(zhuǎn)向架車(chē)輪懸架機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，和車(chē)輛的重量傳遞特性。 在一般情況下，最好的牽引性能和最均勻的皮帶驅(qū)動(dòng)上可通過(guò)讓動(dòng)態(tài)平衡比接近50％來(lái)獲得的?？瓶苽惡透攴颍?985年）定義的動(dòng)態(tài)平衡率的動(dòng)態(tài)負(fù)載的垂直分量的位置（外部載荷和拖拉機(jī)的重量）從軌道前部由軌道基座長(zhǎng)度來(lái)劃分的。不像輪胎，牽引測(cè)試期間必須要考慮總動(dòng)態(tài)重量（WD），對(duì)一個(gè)軌道機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)平衡，無(wú)論是在帶測(cè)試還是完整的車(chē)輛測(cè)試都必須考慮。得到的動(dòng)態(tài)平衡比不僅取決于拖拉機(jī)尺寸參數(shù)和位置和氣流的角度，也取決于牽引力的大小。 圖5所示為出模斜度和車(chē)輛牽引比的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)拖拉機(jī)來(lái)說(shuō)大約為60％一個(gè)普通的車(chē)輪/皮帶拖拉機(jī)是很簡(jiǎn)單的，但對(duì)皮帶和輪式拖拉機(jī)來(lái)說(shuō)重心轉(zhuǎn)移機(jī)制是相同的。應(yīng)該注意，在0.40的典型車(chē)輛牽引比中，只需要一個(gè)5°拔模斜度就能得到50％的動(dòng)態(tài)平衡比。圖5是拉桿上的器具。使用三點(diǎn)懸掛裝置的設(shè)備可能會(huì)導(dǎo)致更高的重量轉(zhuǎn)移，并且會(huì)增加前部零件的重量。 牽引參數(shù) 描述牽引性能有五個(gè)量綱參數(shù)： ?行駛減少率（TRR），俗稱“slip”，并以百分比表示. ?凈牽引比（NTR），有時(shí)也被稱為拉重比。 ?牽引效率（TE），通常是百分?jǐn)?shù)，但本文中用的是比率。 ?總牽引比（GTR）。 ?動(dòng)態(tài)阻力比（MRR）。 牽引參數(shù)涉及的力通過(guò)WD的動(dòng)力反應(yīng)的車(chē)輪或牽引裝置除以來(lái)得到歸一。WD包括靜態(tài)車(chē)軸重量和任何在測(cè)試過(guò)程中可能發(fā)生的重量轉(zhuǎn)移，即總的反應(yīng)力。WD允許輪胎的尺寸和重量的其它牽引裝置之間的比較有不同，并提供了用于牽引比較的無(wú)量綱參數(shù)。 需要注意，所有的牽引參數(shù)通常表示為比率除了行程減少率和牽引效率，它們通常表示為百分比。如果所有的參數(shù)都為比例，有了牽引力的數(shù)據(jù)，工作是比較容易。之后它會(huì)變得更加明顯，但請(qǐng)記住，上述參數(shù)應(yīng)用到牽引裝置，而不是一定是車(chē)輛。 行駛減少率（TRR） 行駛減少通常被稱為“滑”或“滑％”，但在技術(shù)上，這是不正確。滑移發(fā)生在表面之間。行駛減少是發(fā)生在行駛距離或速度降低時(shí)，這是因?yàn)椋? ?牽引裝置的撓曲 ?表面之間打滑（例如橡膠和混凝土） ?土壤發(fā)生剪切。 從功率效率的角度來(lái)看，行駛減少會(huì)引起在行駛速度或行駛距離上功率的損失?；ㄐ旭倻p少）發(fā)生在任何車(chē)輪或牽引設(shè)備產(chǎn)生拉力（凈牽引力）的時(shí)候（Brixius和威斯默，1978年）。 零行駛減少可以使用任何四種方法（ASAE標(biāo)準(zhǔn)，2001b）來(lái)定義： 1.不變形表面上的自走式（零凈牽引力）的條件（在公布的輪胎數(shù)據(jù)上選取滾動(dòng)周長(zhǎng)）。 2.對(duì)測(cè)試表面的自走式（零凈牽引力）的條件。 3.行駛在非變形表面上（零毛利牽引，即零轉(zhuǎn)矩）的條件。 4.行駛在（零毛利牽引）上的測(cè)試表面條件。 使用任何上述方法得到一個(gè)特定牽引試驗(yàn)參數(shù)還有爭(zhēng)議。在任何情況下，該 方法始終表示用于定義滾動(dòng)半徑為零的條件。最常見(jiàn)的零條件是使用在測(cè)試表面（方法2）的自行條件。然而，輪胎數(shù)據(jù)通常用非變形面（方法1）來(lái)給定。一個(gè)不變形（硬）表面和一個(gè)測(cè)試表面之間所測(cè)量的滾動(dòng)半徑的差在正常的農(nóng)業(yè)土壤條件下（干土或耕犁土）是很小的，從而使得在最終的結(jié)果幾乎沒(méi)有差別。在任何情況下，“零滑移”的錯(cuò)誤不會(huì)影響最終的牽引效率的結(jié)果，因?yàn)樾旭倻p少不直接在方程中。它僅影響其中的損失分配，也就是，無(wú)論是在行駛減少或運(yùn)動(dòng)阻力的結(jié)果。這將更加詳細(xì)在本文的第3節(jié)中討論。 作者的偏好是在堅(jiān)硬的表面使用一個(gè)自推進(jìn)狀態(tài)（零凈牽引），并使用該方法于整篇。此方法提供了一種可重復(fù)的測(cè)試條件，結(jié)果與公布輪胎數(shù)據(jù)大致相符，并且數(shù)據(jù)可在其它位置和測(cè)試條件時(shí)被復(fù)制。這也很容易想象，在軟土的情況下，零狀態(tài)可能會(huì)導(dǎo)致明顯的100％轉(zhuǎn)差，即，車(chē)輛被卡住，而被人為零行駛減少。 用上述之一方法測(cè)定滾動(dòng)半徑（RR）在被用來(lái)計(jì)算車(chē)輪或牽引裝置的理論速度（Vt）時(shí)： 車(chē)輛或車(chē)輪的實(shí)際前進(jìn)速度（Va）通常是直接使用第五輪或雷達(dá)裝置來(lái)測(cè)量。Vt和Va必須使用相同的度量單位。 凈牽引比（NTR） 凈牽引比有時(shí)被稱為拉重比，P / W，動(dòng)態(tài)牽引比，或牽引系數(shù)。大部分這些術(shù)語(yǔ)實(shí)際上指的是完整的車(chē)輛，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的牽引裝置。動(dòng)態(tài)反作用力或動(dòng)態(tài)重量（WD）包括鎮(zhèn)流器的影響，并包括可能會(huì)出現(xiàn)在測(cè)試過(guò)程中的任何重量轉(zhuǎn)移。如果一個(gè)整車(chē)用于牽引設(shè)備測(cè)試，重量可以包括從前向后傳送由于橫拉，并由于執(zhí)行負(fù)載單位拔模斜度的任何傳輸。凈牽引力（N T）必須是在行進(jìn)方向和垂直于反作用力（WD）上的力分量。 如上所述，上面的方程適用于牽引設(shè)備，而不是一個(gè)完整的車(chē)輛。對(duì)于一個(gè)完整的車(chē)輛（拖拉機(jī)），凈牽引比（NTR）在車(chē)輛牽引比（VTR）中相當(dāng)于車(chē)輛的牽引拉力由總車(chē)輛動(dòng)態(tài)重分配。更詳細(xì)的將在本文第7節(jié)敘述。 牽引效率（TE） 牽引“低效率”是由速度造成的損失和拉力損失共同造成的。行程速度的損失通常稱為“滑動(dòng)”，雖然它更準(zhǔn)確被翻譯為“行駛減少”。行駛減少是理論行進(jìn)速度（Vt）沒(méi)有被完全轉(zhuǎn)換成實(shí)際前進(jìn)速度（Va）的結(jié)果，這些是由土壤中的損失，土壤表面和牽引裝置之間以及在牽引裝置（滯后和輪胎卷繞或皮帶打滑）之間造成的。行駛減少損耗是可見(jiàn)的，即操作者可以看到它發(fā)生。牽引“低效率”，這是不可見(jiàn)，并且經(jīng)常被忽略的另一個(gè)組成部分，是由拉力（凈牽引）的損失造成的。行駛減少，但運(yùn)動(dòng)阻力在增加。運(yùn)動(dòng)阻力損失是和皮帶相關(guān)的，皮帶機(jī)構(gòu)的內(nèi)部損失比在輪胎內(nèi)更大。在軟土，皮帶的內(nèi)部損耗一般是由比輪胎還低的外部運(yùn)動(dòng)阻力來(lái)補(bǔ)償?shù)摹? 總牽引率（GTR） 總牽引力（GT）有時(shí)被稱為設(shè)計(jì)牽引力，或理論拉力。它是由軸扭矩輸入轉(zhuǎn)換為拉力。如果沒(méi)有運(yùn)動(dòng)阻力拉力就不會(huì)損失。 總牽引比（GTR）是最需要理解的牽引參數(shù)?？偁恳Γ℅T）本身不能被直接測(cè)量，通常是從車(chē)輪或牽引裝置的軸扭矩和半徑進(jìn)行計(jì)算。問(wèn)題是半徑是沒(méi)有被明確定義的或可以直接測(cè)量的。在牽引力的研究者中沒(méi)有達(dá)成一致計(jì)算總牽引比優(yōu)先使用能量或功率還是考慮另一種方法。 有效轉(zhuǎn)矩半徑（rt）可被計(jì)算（盡管知道它的值是唯一的學(xué)術(shù)興趣在）： 運(yùn)動(dòng)阻力比（MRR） 運(yùn)動(dòng)阻力比（MRR），有時(shí)被稱為滾動(dòng)阻力，包括牽引裝置內(nèi)的內(nèi)部損耗（例如在一個(gè)皮帶驅(qū)動(dòng)器或一個(gè)輪胎上的損失）和土壤的力量。其它地方的轉(zhuǎn)矩被測(cè)量所有的“力”的損失被包括在運(yùn)動(dòng)阻力，例如齒輪損失，如果扭矩正在直接在輸入到牽引裝置則不進(jìn)行測(cè)量。這方面的一個(gè)例子是，使用機(jī)械前輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測(cè)試輪胎時(shí)，使用的是輸入驅(qū)動(dòng)軸的扭矩。皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是另一個(gè)例子，和轉(zhuǎn)向架車(chē)輪滾動(dòng)損失一樣，需要克服皮帶的彎曲所產(chǎn)生的力矩。 牽引數(shù)據(jù)分析 牽引數(shù)據(jù)通常是由總的垂直地面反作用力（WD）的數(shù)據(jù)劃分來(lái)創(chuàng)建無(wú)量綱的比值。除了比較不同大小牽引裝置比較容易之外，牽引性能比也可以很容易地得到并和單一的牽引設(shè)備比較牽引參數(shù)。 拉力滑移和凈牽引滑移 最基本的牽引數(shù)據(jù)是簡(jiǎn)單地比較拉力和行駛減少。這通常被認(rèn)為是功率消耗可能不是一個(gè)主要的考慮因素或者唯一數(shù)據(jù)的一個(gè)裝置。還有一個(gè)問(wèn)題就是其中的自變量，拉力還是滑移？牽引數(shù)據(jù)歷來(lái)認(rèn)為滑移是獨(dú)立變量，也就是說(shuō)拉力取決于滑移。然而，這并不一致，并且有理由相信拉力是自變量，即“滑移自己發(fā)生”。本文中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)把NTR（或完整車(chē)輛的VTR）視為獨(dú)立變量。 圖6是一個(gè)拉力滑移（行駛減少）曲線，顯示的是約翰迪爾拖拉機(jī)上的皮帶。需要注意的是拉力急劇上升，然后行駛減少的增加趨于平穩(wěn)。它會(huì)達(dá)到一個(gè)最大點(diǎn)，并有可能脫落滑差進(jìn)一步增加。在本文示出的大多數(shù)數(shù)據(jù)都不超過(guò)40％的行駛減少，因?yàn)闋恳实捻旤c(diǎn)一般發(fā)生在拉力較低的時(shí)候。此外，考慮到牽引裝置的重量也可能會(huì)影響拉力，最終重量為11791公斤（26000磅）。 拉力滑移（行駛減少）的另一例子是從內(nèi)布拉斯加拖拉機(jī)測(cè)試得到的，如圖7所示，為實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)（整車(chē)）。這也說(shuō)明了為什么除去牽引裝置外的動(dòng)態(tài)重量要?jiǎng)?chuàng)建無(wú)量綱的比值，因?yàn)檫@會(huì)使比較更有意義。在行駛減少這方面來(lái)看，約翰迪爾8400拖拉機(jī)是比其他的更優(yōu)越的，既包括皮帶和膠輪拖拉機(jī)，也包括有碴和無(wú)碴。 然而，拉力的分配是由車(chē)輛重量決定的，在此情況下各牽引設(shè)備承擔(dān)的重量也是不同的（圖8）。 還有一個(gè)問(wèn)題就是：滑移或者拉力（NTR或VTR）哪個(gè)是獨(dú)立變量？這個(gè)問(wèn)題在這里不能得到解答，因?yàn)閮蓚€(gè)定義委員會(huì)分別支持這兩種觀點(diǎn)，且各有支持的理由。然而，作者的意見(jiàn)是滑移（行駛減少）是因?yàn)槔Γ∟TR或VTR）被應(yīng)用的結(jié)果（圖9）。作者的假定將被用于本文的其余部分。 牽引效率 從拖拉機(jī)牽引功率的角度來(lái)看，牽引效率（TE）是最重要的牽引參數(shù)。圖10是使用Brixius牽引關(guān)系廣義曲線圖（1987）牽引方程和作為自變量?jī)魻恳龋∟TR）。對(duì)于合適碴和充氣的農(nóng)用輪胎，牽引效率（TE）傾向于0.40的最大凈牽引比（NTR）。這也被德威爾（1984）所認(rèn)可。運(yùn)動(dòng)阻力比（MRR）趨向于任一滑動(dòng)或NTR的線性函數(shù)，除非滑移下沉成為一個(gè)因素。 行駛和力的損失會(huì)使?fàn)恳](méi)有解釋的“效率低下”。了解他們最簡(jiǎn)單的方法是把它們看作為“速度比”和“拉力比”。在方程式的形式為： 在圖11中，速度比被表示為凈牽引比（NTR）。在零凈牽引比的情況下，實(shí)際速度（Va）的約等于理論速度（Vt），零滑移的定義某種程度上取決于（ASAE標(biāo)準(zhǔn)，2001年b），和速度比接近統(tǒng)一。隨著凈牽引力（拉力）的增加，行駛減少（滑移）會(huì)增加，速度比會(huì)減小。對(duì)于一個(gè)給定的牽引裝置，速度比損耗取決于拉力行駛減少曲線的特征形狀。 在圖12中，拉力比率顯示為NTR的函數(shù)。在零值時(shí)，凈牽引力（拉力），凈牽引比（NTR）和總牽引比（GTR）的比值都趨近于零;GTR和NTR之間的差值是運(yùn)動(dòng)阻力比（MRR），它是在0.05至0.15的范圍內(nèi)。由于運(yùn)動(dòng)阻力，凈牽引比決不可能等于總牽引比，拉力比率會(huì)趨近但也不會(huì)達(dá)到。 牽引效率定義為輸出功率除以輸入功率。它也可以被表達(dá)為拉力比和速度比的結(jié)果。圖13顯示了速度比和拉力比是如何結(jié)合起來(lái)成為整體的牽引效率的。整體牽引效率不能大于拉力比和速度比中的任何一個(gè)，因此其達(dá)到在NTR介于約0.3和0.4與子午線輪胎的最大值。一個(gè)存在于皮帶上的類似的范圍會(huì)在后面說(shuō)明。 圖14所示為拉力比，速度比和牽引效率的實(shí)際數(shù)據(jù)，顯示的是在子午線輪胎的牽引條件下的數(shù)據(jù)。該曲線是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)的回歸分析的結(jié)果。速度（行駛減少）和拉力（運(yùn)動(dòng)阻力）的損失有助于整體牽引效率的增加。 相同的功率損耗數(shù)據(jù)可以根據(jù)圖15中通過(guò)行駛減少（滑移）來(lái)進(jìn)行查看，但涉及行駛減少的損失，它也不是那么容易被直觀的得到的。這可能是因?yàn)槲覀冇^察了一個(gè)本身?yè)p失的函數(shù)發(fā)生損失。這再次支持NTR作為獨(dú)立變量。 13