| 单词 | 串联式拖拉机 |
| 释义 | 【串联式拖拉机】 拼译：the tandem fractor 自20世纪50年代中期起，拖拉机的功率一直在持续不断地增长。而与之相应的，是拖拉机尺寸和重量的必然增大。 拖拉机功率增大，带来一个重要的问题是如何将增大的功率部分经由轮－地系统有效地引向牵引杆，以提高机具组的作业生产率和燃料经济性。由于它受土壤附着条件的限制，虽然曾试图在拖拉机驱动轮外缘裹以抓地齿、笼式轮、防滑链等，但滚动损失大，对地面的破坏大，且行驶平顺性、机动性都差，所以只在特殊场合下使用，没有普遍推广意义。伴随功率增大而带来的重量增大，给拖拉机的实际使用带来的第2个重要问题是土壤压实。4×2拖拉机由于前轮既小且窄，胎压又高，进入松土区域后造成很大的陷深和土壤压实。大的陷深使拖拉机的滚动阻力加大；而压实会降低土壤对水的贮存能力，妨碍作物根系对营养物的吸收，造成产量下降，并需要用很大能量去进行被压实土壤的再开垦。在多坡地带，因压实引起的土壤渗透作用的降低，又将导致水土流失、土壤风化和河流污染。压实已构成对农业环境的潜在威胁。面对土壤压实，人们就以下两方面作出反映：1．在压实已是既成事实的情况下，充分利用压实的积极方面，亦即研究4×2拖拉机后轮在利用因前轮压实土壤所留下的轮辙时，影响牵引性能的因素和该性能值的提高。这方面的研究者如：Buchele(1959)；Reed等(1959)；Richey(1959)；Southwell等(1966)；Sòhne(1968)；Holm(1969)；Clark等(1969)；Osborne(1971)；Dywer等(1971，1976，1977)；Burt等(1978)；Jame等(1982)。研究过程有简(如土槽)有繁(如实地)，有从事单一因素或较少因素研究的(如滑转率、静载荷，单一土壤)，有从事多因素复合影响研究的(如滑转率、静、动载荷、胎压、轮径轮宽、多种土壤等)。研究得出的部分重要结论是：(1)和第1次通过相比，第2次通过时单轮的牵引效率随土壤不同可提高3%～35%；(2)轮胎4次通过同一轮迹后所得容积密度的总变化量，有75%是在第1次通过时造成的(δ=10%。适于任何土壤如砂、壤土，粘土，粉质壤土等)；(3)轮胎四次通过同一轮迹后所得沉陷的总变化量，有90%是在第1次通过时造成的(条件同上)。由此可以看出，“第1次通过”的深远意义和影响。2．缓和压实过程，克服压实的消极方面，同时又尽力保留重复利用轮迹带来的好处，并在改善“第1次通过”状态和品质的基础上发展出新的机型。这方面的典型实例是4×4(即4轮驱动)拖拉机的出现。这种拖拉机，最早是在1948年出现第1台轮式装载机后因袭其结构原则而于50年代初出现的。1958年，4×4铰接机架式的拖拉机和工程机械便几乎同时问世，并且功率(不论机架铰接与否)几乎以每年7354W的速度递增，逐渐超过4×2拖拉机功率增长的速度。这种拖拉机所以具有4×2拖拉机所无与比拟的优势，是因为：(1)它将功率的输出分配到前、后驱动轮上，从而降低了车轮对地面附着能力提出的要求，使拖拉机的“大功率化”成为可能；(2)它的结构，无论是由4×2改造而来(所谓“变型”4×4轮子前小后大)或在同等功率下独立设计成的新谓“独立型”4×4(轮子前后同大)，都具有比4×2前轮为大的前轮(前者为1．2～1．5倍，后者为1．5～19倍)，胎压远低，从而大大改善前轮第一次通过松软土壤时的状态和品质，为4×4拖拉机功率的进一步提高，又一次提供了发展的潜力；(3)应该看到国际上(例如前苏联)在70年代曾在4×4结构倾向上有过“变型”与“独立型”之争，但由于上述优点的客观性质，长期来两种型式实际上同时并存，并且不断抢占4×2拖拉机的商业市场。其中，“独立型”4×4的数量由于铰接式机架的出现，还有逐年增大的趋势。这里说到的无论哪一种型式，都是在一台拖拉机的机体上加以实现的，同其它4×4车辆的传统型式相仿。因此它们虽然有缓解“功率增大”和“土壤压实”两大矛盾的明显优点，但考虑到未来农场规模不断扩大、农业人力投入不断减少以及只需少量大型机器从事农业复式作业的必然前景，传统结构的大功率的4×4农用拖拉机尽管牵引性能良好，能够胜任工作，但可预见其市场很小，没有发展前途。于是，一种以中、小型拖拉机为基础发展起来的、新型的4×4拖拉机－串联式拖拉机，以几乎不多于传统4×4拖拉机出现之后10年的时间，于50年代末(1958～1960)在美、苏、德等国首先问世。它们的基础机型分别是Model860Ford、ДT－28和Deutz等。它们共同的结构特点，在于先把两台同型号4×2拖拉机的前桥拆去，然后借助2或3自由度的铰接装置将之连为整体。为了实现前、后车的同步运作，多采用液压联动装置，由坐于后车的一名驾驶员操纵。这样，对于一些不适于中、小型拖拉机完成的工作(如耕、耙等)，可将它们两两串接使之变成大、中型拖拉机后，再来完成。反之，对于一些不适于大、中型拖拉机完成的工作(如栽植、中耕、除草、拉货斗及及日常农杂事务等)，又可将它们拆开使之还原成中、小型拖拉机后，再来完成。但是，人们最初提出“串联”的设想，自有他们的理论根据，并且也确实为日后实践所证明：1．串联机型可以较大幅度地改善原机的牵引性能：原机的前桥拆除后，滚动损失大为减少；全部机重均转化为附着重量；机重在前、后驱动轮上的分配更趋合理；相对于传统“独立型”4×4，具有较大的驱动轮轮径。2．串联机型的两个驱动桥，分别由各自独立的发动机提供动力，所以只要发动机处于接近满负荷状态，则任何使用条件下借助于调速装置的自动调节，可避免寄生功率的发生，从而不致因此导致轮胎磨损、零部件过载、牵引能力下降、燃料经济性恶化和转向性能变坏。串联式拖拉机的重大优点，使得一些国家在60年代后继续进行这种机型的发展和研究工作。例如，英国在1964年，将两台47．7kW的Ford Major5000拖拉机串接成95．6kW的Doe-130拖拉机，并提出这样的经验，即功率为73．5kW的串联式拖拉机，其价格约比同功率的履带式拖拉机低出一倍。又如，美国在1966年所做的对不同功率的拖拉机进行所谓“交叉串联”的尝试，有开拓性意义。这时主机用的是一台Ford6000拖拉机，辅机则是农户能买到的其它拖拉机。但从70年代开始，国际范围内这一领域的工作却稍有停顿，直至80年代才重见恢复。国际标准化组织在1982年前后专门为车辆的串联型式制订了标准，其中包括4×4串联机型。历年来，在各国所从事的同类研究中，特别值得推崇的研究有二：1．Southwel1于1967年用具有同一尺寸后轮及同一结构发动机和传动系的拖拉机在3种土壤条件下做了六种拖拉机布置方式的试验，即单驱动轴(相当于4×2拖拉机取消了前桥)；4×2；4×2与单驱动轴串联(相当于6×4拖拉机)；独立型4×4；变型4×4；变形4×4只用后轮驱动。试验结果表明：(1)轮胎充液后的牵引性能不如同一布置方式下轮胎充气的效果好；(2)6×4串联方式较其它布置方式具有最佳的牵引性能，其中除牵引效率普遍高于其它型外，最大牵引力与4×2相比，基本接近历年来4×4串联机型所能达到的关于不等式2×2=6的要求，即一台串联式拖拉机可以发挥出3台4×2拖拉机的牵引能力；(3)越是松软的土壤，机型采取串联方式的效果越好。2．Bailey等于1981年进行了串联轮、并列双轮和单轮等几种轮子在同样土壤和作业条件下的对比性研究。研究结果表明：(1)如以单轮作为计值依据，则在一给定的滑转率和动载荷下，单轮和并列双轮中的单一轮胎具有相同的净牵引力，因此并列双轮的总和净牵引力将大出单轮一倍，与此同时，二者牵引效率却很接近；(2)就一个系统而言，当动载荷值相同时，则串联系统的净牵引力在大多数情况下，要大于单轮和并列双轮系统，而牵引效率则恒定地大于后两系统。在前人多年研究工作的基础上，吉林工业大学徐挺等在1988年将两台88．8kW的长春－12型拖拉机经由机械式三自由度铰接元件组合成6×4型的串联式拖拉机，并从试验结果得出了与Southwell相类似的结论。但该机不同处在于它由坐在前、后车的各一名驾驶员共同操纵，并通过耳机联络方式保持操作同步。这种串联机型，改装价格低廉，拆装十分方便，行驶中的方向保持性同于4×2原机。本领域今后研究的热点为：(1)4×4串联式拖拉机具有非其它4×4传统拖拉机或6×4串联式拖拉机不可比的良好的牵引性能，因此发展潜力很大。今后当在提高组装方便性、改善操纵性能、降低初置成本和增加工作、可靠性等方面投入更多的研究精力。(2)为了避免繁重作业中农具(如犁等)的偏牵引，经组装后的串联式拖拉机在农业作业方面，当以中等功率为主，但需根据实际使用工况确定具体功率等级，并建立起多因素下性能优化的最佳数学模型。今后的研究，当不排除建立大型串联式拖拉机以适应工业需要的可能性。(3)考虑到气力操纵的灵敏性以及它工作可靠、成本低廉、不怕泄漏等诸多优点，今后当在不断完善现有液压操纵系统性能的基础上，逐步在串联式拖拉机中开发性能良好的液－气联合控制系统，并使元件标准化。【参考文献】：1 Buchele W F，et al．Agricultrual Engineering，1958；42 Якоьи М．Внии．Скб．Мпс и Опытных Стандиях，19593 Southwell P H，Transactions of the ASAE，1967，10(2)4 Dywer M J，et al．J．Terramechanics，1977，14(1)5 Burt E C，et al．Transactions of the ASAE，1980．66 Bailey A C，et al．Transactions of the ASAE，1981．57 朱伟勇．最优设计理论与应用．沈阳：辽宁人民出版社，19818 徐挺，等．农业机械学报，1991，1(吉林工业大学徐挺教授撰) |
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