小型四轮拖拉机旱田驱动叶轮的研究

根据小型四轮拖拉机结构参数和其在旱地作业的状态进行了旱地驱动叶轮的设计,建立了轮缘外径、轮叶齿数、轮叶齿端曲线等方程,据此确定了泰山－１２拖拉机旱地驱动叶轮主要参数,与胶轮进行性能对比,未耕地和已耕地作业时最大牵引功率分别提高２５．４％和１５．３％,最大牵引力分别提高３７．５％和２４％,齿形夹角１５０°的驱动叶轮较轮叶夹角１２０°的驱动叶轮最大牵引力提高２４％。     

水田耕整机驱动轮的设计和试验

根据湖南省一般淹水水田和旱态水田的圆锥指数承压特性及土壤力学参数剪切特性来设计湖南独轮耕整机的驱动轮。设计驱动轮的依据是:(1)机械原理上公认的共轭啮合定律作为轮叶几何参数的推导依据,以滑转率(相当于齿轮的模数)作为基本推导轮叶基圆、滚动圆、倾角、压力角、轮叶高、轮叶数等几何参数;(2)按照轮叶下土壤流动失效及土壤反力模型试验数据以土壤力学理论分析推导轮叶倾角、数目等参数。设计了三轮样轮,通过在湖南省的夏耕、春耕生产试验,牵引性能试验,获得性能较优、结构较合理的H₄、H₃型驱动轮,能适应湖南省一般淹水水田和旱态水田使用。     

小四轮拖拉机附加驱动叶轮的研究

附加驱动叶轮是为提高8.8～11 kW小四轮拖拉机旱地犁耕作业时附着性能而研制的。对驱动叶轮的几个主要参数的确定进行了探讨，并在休闲地中进行了牵引性能对比试验。结果表明，附加驱动叶轮后拖拉机的牵引功率提高了19.3%，牵引效率提高了19.4%，滑转率在20%以下时，挂钩牵引力达4 000 N，完全满足土壤比阻在56 kPa以下的旱地深耕需要，为小型轮式拖拉机广泛用于农田作业提供了一条新的途径。     

驱动胎轮牵引性能的田间试验研究

为了解后轮沿前轮行驶的拖拉饥,在不同土壤条件下的牵引性能,建立其预测模型,通过单轮驱动试验装置试验测定表明,在粘壤土中,行驶在轮辙内的子午线驱动轮胎,其牵引性能优于行驶在轮辙外;而在砂土中却没有多大差别;此外该驱动轮的牵引力系数有随其前进速度增加而减少的趋势。     

水田叶轮单轮叶动力性能的试验研究

通过对水田叶轮单轮叶动力性能的大量测试结果,分析了轮叶产生的推进力、支承力和驱动效率受轮叶倾角、陷深、滑转率的影响和随轮叶转角位置的变化规律。轮叶产生最大推进力和支承力所对应的转角分别在90°和75°附近,支承力由正值变为零为零所对应的转角在100°左右。在95°轮叶转角附近轮叶的驱动效率最高,在80°至110°转角范围内有较高的驱动效率。但作旋轮线轨迹运动的单个轮叶,在滑转率10％～15％时最高驱动效率达75％,随着陷深和滑转率的增大驱动效率的平均值明显下降。     

步行轮及步行轮拖拉机试验

介绍步行轮的室内动力性能试验和水田现场牵引试验简要情况与试验结果,对理论计算值与实测值作了相应比较。试验结果表明:步行轮在具有一定硬底层的软湿地面上行驶时具有减小阻力、增大驱动力的优点,其单轮行走效率达50～52％,整机牵引效率达40％以上。     

软路面原始谱及其转化理论的试验验证研究

由软路面谱的转化理论,计算出拖拉机从动轮和驱动轮下的有效谱。根据两轮驱动拖拉机前后轮有效谱的不同,建立了拖拉机在软路面上行驶时四轮输入的激励谱矩阵。通过路面不平度的标杆测量法和拖拉机在软路面激励下的动态响应分析,验证了软路面原始谱测量的结果及其转化理论的正确性。     

轮胎胎压和车速对无悬架拖拉机横向乘坐振动特性的影响

为研究轮胎胎压和行驶速度对驾驶员横向乘坐振动特性的影响,该文以两轮驱动式无悬架国产拖拉机为研究对象,建立无悬架拖拉机横向-垂向平面三自由度模型,通过仿真和试验相结合,分别获取不同轮胎胎压和行驶速度下拖拉机座椅处横向加速度功率谱密度、横向加速度均方值以及总加权加速度均方根值,并分析各自的影响规律.结果表明:拖拉机座椅处横向固有频率试验值与理论计算值的最大相对误差为4.67%,座椅处横向加速度均方根试验值随后轮胎胎压和速度的变化规律与仿真是一致的,且试验值比仿真值要小,其相对误差最大值为5.26%,误差均在可接受范围内,表明建立的理论和仿真模型是可行的;前轮胎压的变化对两轮驱动式拖拉机乘坐横向振动特性的影响不大;当轮胎胎压不变时,试验获取的拖拉机座椅处总加权加速度均方根值随行驶速度的增大而增大;当行驶速度不变时,总加权加速度均方根值随后轮胎压的增大而波浪式增大.该研究为拖拉机多维减振悬架系统的设计提供参考.     

基于灵敏度分析的船式拖拉机机架结构优化设计

为提高船式拖拉机的动态性能,针对机架与船壳可分离的船式拖拉机,对其机架进行多目标优化设计。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型得到6组非劣解,并基于熵权的模糊物元模型得到最优设计方案。优化前后的对比分析可知,在机架体积只增加2.4%的基础上其第一阶模态频率提高35%,最大静应力减小35%,同时发动机的工作频率远离船式拖拉机机架的固有模态频率。结果表明,优化后的船式拖拉机机架动态性能良好。该研究可为船式拖拉机的设计研究提供参考。     

步行轮轮脚与土壤相互作用运动学

在推导步行轮轮脚运动轨迹方程和包络线方程的基础上,分析了步行轮在软地面上行驶时轮脚刺孔的形状和大小、包络线的长度和位置以及驱动面接触线长度的影响因素和计算方法,为动力性能的分析提供了依据和基础。     

基于实际作业工况的拖拉机能效评价

为深入了解拖拉机实际作业的能效情况,该研究提出基于实际作业工况的拖拉机能效评价方法,对拖拉机整体能效进行全面度量。基于距离最短分区原理,通过K-means聚类与成对比较矩阵方法进行拖拉机发动机常用工况点提取;通过对186台162 kW的拖拉机能效分析,提出拖拉机能效等级划分标准,确定能效限值和各级能效比限值,并对不同作业环节的平均能效进行分析。研究结果显示:拖拉机发动机实际8工况点和ISO稳态8工况点区别较大;不同拖拉机能效差异较大,50%的拖拉机能效值分布在3.20～3.65 (kW·h)/kg区间;162 kW拖拉机实际能效合格限值为3.07 (kW·h)/kg;拖拉机不同作业环节的平均能效值差异大,旋耕作业的平均能效值最高,行走模式最低。研究结果可为发动机节能减排技术升级提供数据基础,也可为农机节能考核、与绿色化作业水平挂钩的应用补贴方法研究等提供参考。     

基于拖拉机整机效率最大化的液压机械无级变速规律

为了实现对拖拉机多段液压机械无级变速传动(hydro-mechanical continuously variable transmission,HMCVT)在任意稳定行驶速度和许可牵引负载下经济性最佳的控制,该文对拖拉机经济性最佳的无级变速规律进行了研究。根据拖拉机能量传递的特点,考虑HMCVT在不同传动比下存在效率差异的特征,把研究拖拉机的经济性最佳转化为对整车效率最大的研究。在分析整机传动系统效率特性的基础上,针对效率最大的目标函数和约束条件,求解了整车效率数值,结果表明在任意目标车速和牵引负载下,优化后拖拉机整车效率在35%~40%之间,并得出了效率最大时HMCVT最佳传动比、发动机转速和转矩,确定了基于整车效率最大的拖拉机HMCVT传动变速原理。研究表明:基于整车效率最大化原则能够实现拖拉机在任意车速和牵引负载下的整车经济性最佳,根据整车效率最大化确定的拖拉机多段HMCVT经济性最佳无级变速规律,为下一步制定装备多段HMCVT的拖拉机的经济性最佳控制策略提供参考。     

提高燃油经济性的拖拉机变速控制策略

为实现对液压机械无级变速拖拉机的最佳燃油经济性控制,分析发动机及液压机械无级变速器(hydro-mechanical continuously variable transmission, HMCVT)对拖拉机燃油经济性的影响,研究拖拉机最佳燃油经济性无级变速控制策略,该文针对发动机和HMCVT二元调节无级变速拖拉机,分析了发动机燃油消耗率和变速器的效率变化特性,提出了以发动机有效燃油消耗率g_e与HMCVT传动效率η_b的比值g_e/η_b为指标的最佳燃油经济性无级变速控制策略及拖拉机负载反馈控制原理。采用参数循环算法,求算出拖拉机在负载特性场内任意工作点下的最佳发动机转速、转矩、HMCVT的最佳变速比,保证了二元协同调节下拖拉机最佳燃油经济性变速控制策略的工程实现。计算结果显示:最佳变速比的分布呈现梯田状,平台部分的最佳变速比对应HMCVT纯机械传动时的工作状态,此时HMCVT处于传动效率最高点,并且在变速器传动效率高于0.92的工作区,最佳变速比的分布比例高达72.84%。相比较一元调节下分别以g_e、g_e/η_b为指标、二元调节下以g_e为指标的3种变速控制策略,明显降低了拖拉机燃油消耗率。牵引功率范围内,当拖拉机在某一目标车速下稳定工作时,在基于g_e/η_b最小化的二元调节变速控制策略调控下,拖拉机更可能在较低油耗状态下工作。表明以g_e/η_b为指标的二元调节拖拉机最佳燃油经济性变速控制策略能够提高拖拉机在任意工况下的燃油经济性。     

Effects on some clay soil qualities following the passage of rubber-tracked and wheeled tractors in central Italy

There is increased use of rubber-tracked tractors for ploughing on clay soil (Vertic Cambisol) in central, south and insular Italy instead of metal-tracked tractors, because they allow travel on public roads. Field tests were carried out on arable soil previously ploughed and harrowed to compare two types of tractors, one rubber-tracked (CAT Challenger Ch 45) and one wheeled (New Holland 8770) in order to establish the compacting effects resulting from 1 and 4 passes of the tractors in the same track. The following parameters were studied: soil penetration resistance, bulk density and its increment ratio, soil shear strength, soil macroporosity and hydraulic conductivity. Multiple passes made by the two tractors induced very similar effects on the soil in regards to soil penetration resistance. Mean values of penetration resistance (0–0.20 m depth) were 1.15 MPa for the rubber-tracked tractor and 1.11 MPa for the wheeled tractor; mean values of penetration resistance (0.21–0.40 m depth) were 1.07 MPa for the rubber-tracked tractor and 1.17 MPa for the wheeled tractor. The decrease in macroporosity, in particular that of elongated pores in the soil surface layer (0–0.10 m depth) was greater in treatments involving the rubber-tracked tractor (from 20.2 to 2.7%) than for the wheeled tractor (from 20.2 to 10.3%). Following traffic of the two tractors, hydraulic conductivity decreased and the following values were found for the five treatments: control, 18.48 mm h⁻¹; wheeled tractor 1 and 4 passes, 11.15 and 7.45 mm h⁻¹, respectively; rubber-tracked tractor 1 and 4 passes, 3.25 and 1.1 mm h⁻¹, respectively. Highly significant correlations between shear strength and dry bulk density, and between hydraulic conductivity and elongated pores and total macroporosity were found. Significant linear relationships between macroporosity and penetration resistance for 1 and 4 passes of both tractors were found in the soil layers (0–0.10 m). A significant difference was found between tractors and for correlations of penetration resistance values above control values. However, in the soil layer (0–0.20 m depth), with respect to the higher degree of macroporosity and low values of penetration resistance, treatments involving wheeled tractor (1 pass) showed a lower degree of soil compaction than was observed after 1 pass of the rubber-tracked tractor.     

移动式拖拉机性能检测线的研制

拖拉机不仅是田间作业动力,也是我国重要的农村运输工具。长期以来拖拉机运输性能的检测缺乏合适的检测设备。文中介绍了一种YTC型移动式拖拉机性能检测线。该设备移动方便,操作简单。制动力矩精度达0.98N·m,轴重精度达0.1kg,车速精度达0.01km/h,每3min内完成一台车检测,一天可连续检测150台。实际应用表明,该新型检测线可作为农机管理部门开展拖拉机年检年审工作的检测设备     

无级变速拖拉机智能变速规律的研究

针对无级变速拖拉机经济性和动力性变速规律只能以固定模式控制拖拉机工作状态的局限性问题,以实现拖拉机瞬态过程的动力性和稳态过程的经济性为目标,建立基于驾驶员操作意图模糊推理的智能变速规律,并可实现瞬态动力性到稳态经济性的平稳过渡,使拖拉机获得最佳的综合性能,为开发智能化无级变速拖拉机提供理论依据。     

悬挂式卷管灌溉机的设计与研制

作为农村保有量最多的小四轮拖拉机的一种配套灌溉机具,从结构参数的设计出发,提出了悬挂式卷管灌溉机的卷盘结构、动力系统、灌水车及所匹配水泵参数的确定方法。     

油电混合机械液压式拖拉机动力系统节能性

针对大马力拖拉机在道路运输与田间作业过程中由于工况复杂、作业环境恶劣导致油耗高、节能效果差的问题,该研究采用油电混合动力匹配液压机械无级变速器（Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission, HMCVT）的方式,设计了一种油电混合-机液复合拖拉机动力系统,探讨了该系统的驱动模式与传动方式的实现原理并得到液压机械无级变速器的调速曲线;建立了动力系统的数学模型。为实现动力系统最佳性能,制定了整车控制架构,在此基础上提出HMCVT经济性速比控制策略、基于规则的工作模式划分策略和基于自适应等效因子的燃油消耗最小功率分配策略。为验证所提控制策略的可行性,在SimulationX仿真软件中建立系统动力学仿真模型,并基于测功机搭建试验台架进行测试,分别对拖拉机在犁耕、收获和运输3个典型工况下进行仿真与试验。结果表明,所设计的控制策略能够兼顾混合动力源的最佳扭矩分配与电池电量平衡,且动力系统能保持较高的系统效率（40%以上）,犁耕、收获和运输3个工况下油耗仿真值（2.59、6.56和1.69 L）与试验值（2.72、6.80和1.77 L）的误差均不超过5%,模型可靠。与德国农业协会公布的相近功率动力换挡拖拉机和无级变速拖拉机油耗数据相对比,本文所提的控制策略在3种工况下节油9%～20%。研究结果可为多工况作业条件下降低拖拉机能耗提供解决方案。