第一章農(nóng)機(jī)輪子

第一節(jié)

概述第二節(jié)輪子的滾動(dòng)和滑動(dòng)第三節(jié)輪子的滾動(dòng)阻力第四節(jié)輪子的配置及其運(yùn)動(dòng)軌跡2/6/202311.行走阻力小，滑移或滑轉(zhuǎn)小，能充分發(fā)揮足夠的土壤推力或工作力矩；

2.下陷量小，不擁泥，通過(guò)性好；

3.轉(zhuǎn)向靈活方便，能適應(yīng)不同路面和速度要求；

4.運(yùn)輸或工作位置，都應(yīng)使機(jī)具具有良好的穩(wěn)定性。

1.按結(jié)構(gòu)分

2.按作用分二、輪子的構(gòu)造一、農(nóng)機(jī)行走裝置應(yīng)滿(mǎn)足的要求：三、輪子的種類(lèi)返回2/6/20232剛性輪：由輪輞、輪爪、輪輻和輪轂組成。胎輪：除輪輞、輪輻、輪轂外，還有充氣輪胎。

輪爪輪輞輪轂輪輻返回2/6/20233剛性輪：鋼鐵制成，彈性小，振動(dòng)大，不宜高速。(金屬輪)彈性輪胎輪高壓輪胎：350~700kpa低壓輪胎：100~350kpa（農(nóng)機(jī)多用）超低壓輪胎：20~100kpa（稻田收獲）零壓輪胎：實(shí)心橡膠輪按結(jié)構(gòu)分返回內(nèi)壓與大氣壓相等，利用輪胎材料的彈性來(lái)支承不大的載荷，并維持其外形，該輪胎與地面接觸處壓力均勻易于脫土，常用作播種機(jī)的壓密輪。2/6/20234按作用分直接從動(dòng)力機(jī)獲得扭矩而轉(zhuǎn)動(dòng)前進(jìn)的輪子。作用：支承機(jī)具；將扭矩通過(guò)土壤轉(zhuǎn)化為土壤推力使農(nóng)具移動(dòng)。從動(dòng)輪行走輪傳動(dòng)輪限位輪壓密輪從動(dòng)輪是指輪軸受到機(jī)體推力，且借助輪緣和土壤間的相互作用才轉(zhuǎn)動(dòng)前進(jìn)的輪子。從動(dòng)輪作用：主要起支承機(jī)體作用，有時(shí)兼作導(dǎo)向之用。

主動(dòng)輪脫粒機(jī)輪播種機(jī)地輪犁的限深輪播種機(jī)的鎮(zhèn)壓輪2/6/20235充氣輪胎的規(guī)格，以外胎尺寸（單位為英寸）表示，標(biāo)記的意義

B—輪胎寬度D—輪胎外徑H—輪胎高度d—輪圈直徑D×b—高壓輪胎b-d—低壓輪胎b/H-d—寬扁輪胎

注意：有的超低壓輪胎也用D×b表示，但單位為毫米，一般輪胎上還有簾布線(xiàn)網(wǎng)的層數(shù)。返回2/6/20236一、行走輪

二、傳動(dòng)輪

三、主動(dòng)輪返回從動(dòng)輪在地面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能發(fā)生滾動(dòng)、滑動(dòng)和滾動(dòng)兼滑動(dòng)等三種現(xiàn)象。輪子運(yùn)動(dòng)條件分析滾動(dòng)是輪輞與地面接觸點(diǎn)之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；滑動(dòng)是輪子不轉(zhuǎn)，輪輞與地面之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)；滾動(dòng)兼滑動(dòng)是輪子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，既有滾動(dòng)，又有滑動(dòng)。以下分析產(chǎn)生上述三種情況的條件。2/6/20237orhkcRyRxZ0ωMf行走輪受力分析ARWP2/6/20238W—輪子的載荷P—輪子所受的推力或拉力R—土壤支反力的合力Rx—承壓面上的水平分力之和Ry—承壓面上的垂直分力之和Mf—軸承的摩擦力矩（很小，可忽略）r—輪子半徑h、Kc---R作用點(diǎn)與輪心的垂直和水平距離。2/6/20239由于土壤質(zhì)地不勻、地面不平等因素的影響，使得Rx、h、Kc、P的數(shù)值常有變化。當(dāng)拉力P從零開(kāi)始不斷增大時(shí)，Rx、h、Kc均隨P的增大而增大至某一極限值。其中Rx的極限值為：

它具有一般摩擦力的性質(zhì)，fr—滾動(dòng)摩擦系數(shù)；Kc的極限值為增量；h的極限值為減量。

若某一瞬時(shí)輪子作等速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則可建立平衡方程：2/6/202310①P＞Rxmax

，則輪子既滾動(dòng)又滑動(dòng)；以上三個(gè)參數(shù)的極限值分別與輪子的結(jié)構(gòu)、載荷及土壤性質(zhì)有關(guān)。將Ry=W代入③式并以Rxmax為極限條件建立不等式來(lái)分析從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)，可得出以下幾種不同狀態(tài)：⑴當(dāng)Rxmax*h<W*KC+Mf時(shí)，輪子將不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)若：①P≤Rxmax，則輪子不滾不滑；②P＞Rxmax，但P·h<W*KC+Mf

，則輪子與地面將產(chǎn)生滑動(dòng)。⑵當(dāng)Rxmax*h＞W(wǎng)*KC+Mf時(shí)，輪子在牽引力P作用下會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)，此時(shí)若：②P≤Rxmax，但P·h＞W(wǎng)*KC+Mf

，則輪子將產(chǎn)生不滑動(dòng)的滾動(dòng)。返回2/6/202311傳動(dòng)輪的滑移，不僅消耗較大功率，而且有時(shí)還嚴(yán)重影響作業(yè)質(zhì)量。在農(nóng)機(jī)中，應(yīng)竭力避免滑移，但農(nóng)機(jī)作業(yè)中由于土壤變形等原因，完全消除滑移是不可能的。

農(nóng)機(jī)中的滑移系數(shù)，一般約為3~8%

返回滑移程度通常用滑移系數(shù)來(lái)表示。半徑為R的輪子轉(zhuǎn)過(guò)n圈后實(shí)際所走距離為L(zhǎng)s，理論應(yīng)走距離L=2Rn，則滑移系數(shù)為：

2/6/202312主動(dòng)輪受力分析orWMfMdZ0RyRxPtRAhkcVmT2/6/202313受力分析如上圖所示：W-輪子的負(fù)荷Md-驅(qū)動(dòng)力矩Mf-軸承的摩擦力矩T-牽引阻力Pt-土壤對(duì)輪子的驅(qū)動(dòng)反作用力（土壤推進(jìn)力）R-土壤支反力的合力Rx-R的水平分力Ry-R的垂直分力h、Kc---R作用點(diǎn)與輪心的垂直和水平距離。

2/6/202314式中Pt、Kc、h、T均因Md的存在而存在。但它們都有一個(gè)極限值。將Pt=T+Rx

,Ry=W代入(3)式并以Ptmax為極限條件建立不等式來(lái)分析主動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)，可得出以下幾種不同狀態(tài)。（Ptmax=PfPf–土壤附著力）輪子在作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的平衡方程為：2/6/202315主動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)：主動(dòng)輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是Pt＜Pf，否則，主動(dòng)輪僅在原地轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能前進(jìn)，此現(xiàn)象稱(chēng)“滑轉(zhuǎn)”。出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)，輪子即使正常運(yùn)行，其實(shí)際行走距離Ls和理論行走距離L也不相等，常用滑轉(zhuǎn)系數(shù)δ表示。

輪子的滑移和滑轉(zhuǎn)不同：從動(dòng)輪的滑移、主動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)

返回輪子滾動(dòng)阻力的產(chǎn)生是由于輪子與地面在接觸處有變形而引起的。阻力的大小則視輪子與土壤的變形情況而定。2/6/202316農(nóng)機(jī)輪子所消耗的能量較大，這是因?yàn)橥寥雷冃屋^大。由于土壤在輪子碾壓時(shí)的力學(xué)性質(zhì)和變形過(guò)程較為復(fù)雜，目前對(duì)某些參數(shù)（如內(nèi)摩擦力、流動(dòng)性、應(yīng)力應(yīng)變等）的綜合分析及相關(guān)關(guān)系的研究還不完善，因此尚無(wú)理論公式可尋，只能在一定假設(shè)條件下進(jìn)行分析推算或由實(shí)驗(yàn)方法直接測(cè)得。滾動(dòng)阻力系數(shù)：如右圖所示，滾動(dòng)阻力R與垂直載荷W之比，稱(chēng)為滾動(dòng)阻力系數(shù)，以fr表示。RNPhKc

滾動(dòng)阻力系數(shù)可由實(shí)驗(yàn)得出，知道了fr，就可估算出滾動(dòng)阻力，在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中經(jīng)常用到。W2/6/202317影響滾動(dòng)阻力的因素：輪子滾動(dòng)阻力雖無(wú)理論公式可尋，但許多人作了大量的試驗(yàn)研究工作，對(duì)影響阻力的諸因素已基本弄清，其結(jié)論如下：返回4.兩個(gè)輪子前后串列在同一輪轍中，后輪的R↓，特別在載重量大而又是疏松的土地上尤為明顯。1.R除受土壤性質(zhì)影響外，還與輪子直徑D、輪輞寬度B有關(guān)；

D↑、B↑→R↓2.氣胎輪的充氣壓力是影響滾動(dòng)阻力的重要因素之一，在松軟的地面上氣壓↓，可使R↓；但在堅(jiān)硬的地面上氣壓↑，可使R↓；故在松軟的地面上農(nóng)機(jī)采用大尺寸的低壓輪胎。3.將輪輞不同（平的、凸面的、凹面的）的剛性輪進(jìn)行比較試驗(yàn)表明，平輪輞的滾動(dòng)阻力最小；2/6/202318二、三種基本的配置形式三、機(jī)具回轉(zhuǎn)中心返回

機(jī)器行走靈活；機(jī)器在地面上要保持穩(wěn)定，至少要有三個(gè)不在同一直線(xiàn)上的支承點(diǎn)；同時(shí)機(jī)器重心在地面的投影要在支承點(diǎn)連成的三角形或多邊形內(nèi)。一、配置的基本原則具體要求：

1.工作或運(yùn)輸位置均有良好的穩(wěn)定性；2.轉(zhuǎn)彎靈活，換向容易，并有盡可能小的轉(zhuǎn)彎半徑；3.對(duì)不平地面或道路有良好的適應(yīng)性和通過(guò)性；4.負(fù)荷分配合理。2/6/202319播種機(jī)、單軸拖車(chē)第三點(diǎn)由掛結(jié)架支承在拖拉機(jī)牽引架上。為適應(yīng)地形和轉(zhuǎn)向靈活，連接處應(yīng)用球絞（如圖c）；小底盤(pán)割曬機(jī)的第三點(diǎn)通過(guò)滑掌支承在地面，轉(zhuǎn)彎時(shí)由機(jī)手壓下手把將第三點(diǎn)抬起（如圖d）。1.三個(gè)支承點(diǎn)都是輪子2.兩個(gè)支點(diǎn)是輪子，另一支點(diǎn)靠其它機(jī)具或地面支承。輪子是三個(gè)或四個(gè)。三輪時(shí)，為導(dǎo)向靈活，前輪應(yīng)能繞立軸轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖a）。如牽引式聯(lián)合收割機(jī)的脫粒部分；四輪時(shí)，為了適應(yīng)地形，導(dǎo)向軸應(yīng)能繞支點(diǎn)擺動(dòng)（如圖b）。如東風(fēng)聯(lián)合收割機(jī)的后輪和拖拉機(jī)的前輪。3.一個(gè)支點(diǎn)是輪子機(jī)動(dòng)插秧機(jī)為了轉(zhuǎn)向，獨(dú)輪應(yīng)能繞立軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其余支點(diǎn)（滑板）同機(jī)架鉸接，以便縱向適應(yīng)地形。（如圖e）。返回2/6/202320圖-b四輪時(shí)圖-a三輪時(shí)2/6/202321圖e獨(dú)輪圖d兩輪Ⅱ2/6/202322圖c兩輪Ⅰ球絞2/6/202323返回2/6/202324

農(nóng)機(jī)在轉(zhuǎn)彎或校正方向時(shí)，完全由輪子支配，要使機(jī)器得到良好的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，必須使所有的輪子都有協(xié)調(diào)一致的運(yùn)動(dòng)，這就要求各輪軸線(xiàn)在支持面的投影匯交于一點(diǎn)，此點(diǎn)即為機(jī)器轉(zhuǎn)彎時(shí)的瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中