【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Yc = 27400N (64%) 不帶懸掛機(jī)具前后輪上的靜載荷： Yct = 0. 42Gt = 17980N Yqt = = 24820 N相應(yīng)的前橋減載和后橋增重為：△Yc = Yct Yc = 2580N △Yq = Yq Yqt= 2580N 由計(jì)算可看出，在本例中前輪減載量達(dá)其靜負(fù)荷的14. 4%，若再帶上后懸掛機(jī)具，有可能影響拖拉機(jī)的性能。在本例中，下拉桿向上傾斜，原始數(shù)據(jù)除以下幾項(xiàng)外均相同：φ39。= 220，Φ39。 =：50，：b39。= 。在這種情況下，掛接點(diǎn)的分力值變了，因此機(jī)具支地輪上的壓力也變了，將原始數(shù)據(jù)代入公式(21)～(2 13)，類(lèi)似可解得：上拉桿力：Sxz =7372N 下拉桿力：Nxz =14050N 相應(yīng)前輪上的法向反力：Yc=15900N 后輪上的法向反力： Yq39。= 26360N 前橋減載和后橋增重分別為： △Yc39。= 2080N， △ Yq39。= 2080N 這樣，在下拉桿向上的情況下，懸掛桿件中的作用力明顯增大，但同時(shí)卻減小了作用在機(jī)具支地輪上的作用力和機(jī)具的阻力，拖拉機(jī)前橋的減載量減少了，只占前橋靜載荷的11. 57%。 與上例中一樣，下拉桿向上傾斜，但機(jī)具沒(méi)有支地輪，液壓懸掛系統(tǒng)鎖閉（位置控制），因此作用在機(jī)具上的垂直力（G0，177。RZ，SZ39。，NZ39。）完全傳到拖拉機(jī)前輪上，在這種情況下，按式(2 15)拖拉機(jī)前輪上的法向反力將是Yc=23020N。 由于前輪上的反力大于靜載荷，則前輪的增重和后輪的減載量為 △Yc =Yc Yct= 5040N △Yq = YqtYq= 5040N由此例可看出，機(jī)具沒(méi)有支地輪使拖拉機(jī)前輪的載荷急劇增加。與前述情況不同，此時(shí)，前輪的增重約為其靜載荷的280%，前輪承重超過(guò)后輪，影響整個(gè)拖拉機(jī)的驅(qū)動(dòng)力的發(fā)揮，降低牽引效率。上述算例的計(jì)算結(jié)果列表如下（表2—1）：表2—1牽引阻力（N）下拉桿力（N）上拉桿力（N）工作時(shí)重量在前輪（分子），后輪（分母）上的分配（N）%機(jī)具有支地輪下拉桿向下傾斜824413674563715400/2740036/64下拉桿向上傾斜732414050737215900/26900機(jī)具無(wú)支地輪下拉桿向上傾斜720023020/1978054/46：在所有情況下為保持牽引效率，拖拉機(jī)前橋的載荷均應(yīng)在40%左右。 從上表，可得出以下結(jié)論： (1)懸掛機(jī)具工作部件的種類(lèi)，有無(wú)支地輪以及懸掛桿件的位置，一對(duì)作用在拖拉機(jī)上的力以及工作時(shí)重量在前后橋上的分配有較大影響。 (2)當(dāng)拖拉機(jī)配有支地輪的機(jī)具工作且下拉桿向下傾斜時(shí)，比下拉桿向上傾斜時(shí)前橋減載相對(duì)較多，特別是懸掛桿件設(shè)計(jì)不合適或農(nóng)機(jī)具選配不當(dāng)時(shí)，差別會(huì)很太，甚至導(dǎo)致前橋失去操縱性（由于本設(shè)計(jì)懸掛桿件位置較合適，故在下拉桿同上向下傾斜時(shí)，前橋減載量差別不大）。 (3)當(dāng)拖拉機(jī)配沒(méi)有支地輪的懸掛類(lèi)入土工作機(jī)具作業(yè)時(shí)，無(wú)論懸掛桿件的位置如何，前橋載荷均急劇增加，其結(jié)果可能使其牽引——?jiǎng)恿π阅茏儔模⑹顾绍浲寥郎闲纬傻妮嗈H加深，并有可能造成前橋損壞。故前懸掛單獨(dú)作業(yè)時(shí)，一定要避免這種工況。因此，無(wú)論是從安全性或是保持牽引效率考慮，一般情況下，前懸掛機(jī)組單獨(dú)作業(yè)時(shí)不宜采用位置控制方式工作，必須采用帶支地輪的浮動(dòng)控制方式。而當(dāng)拖拉機(jī)同時(shí)后懸掛能使前橋相對(duì)減載的機(jī)具聯(lián)合作業(yè)時(shí)，前懸掛機(jī)組也可考慮使用位置控制方式作業(yè)。 (4)前懸掛機(jī)組作業(yè)時(shí)，懸掛桿件中的作用力很大，特別是下拉桿向上傾斜時(shí)，可達(dá)到牽引阻力的幾倍上。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到這一點(diǎn)，盡可能把懸掛桿件設(shè)計(jì)的結(jié)實(shí)一些（從第一章的圖片中，可以清楚地看到這一點(diǎn)）第三章 前懸掛桿件的布置方式與作業(yè)穩(wěn)定性前懸掛桿件的不同布置方式對(duì)機(jī)組作業(yè)的穩(wěn)定性影響很大。懸掛不同的農(nóng)具對(duì)懸掛機(jī)構(gòu)的要求是不同的，這里參考后懸掛裝置也以鏵式犁為例，探討不同的桿件布置方式對(duì)鏵式犁作業(yè)穩(wěn)定性的影響，為前懸掛裝置的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。167。 橫向穩(wěn)定性 前懸掛裝置的基本機(jī)構(gòu)同后懸掛一樣，也是三點(diǎn)懸掛桿件機(jī)構(gòu)。兩下拉桿的水平匯交點(diǎn)，即下拉桿的水平瞬心，影響機(jī)組的耕寬穩(wěn)定性和直線行駛性。這里以下拉桿為研究對(duì)象，對(duì)下拉桿的延長(zhǎng)線在農(nóng)具前方相交和后方相交（水平瞬心在前和在后）進(jìn)行分析。167。對(duì)于后懸掛機(jī)構(gòu)，為保持機(jī)組的直線行駛性和耕寬穩(wěn)定性，水平瞬心需布置在懸掛軸之前，當(dāng)農(nóng)具出現(xiàn)橫向偏移時(shí)，如圖31所示，農(nóng)具受到的土壤阻力及橫向反力對(duì)O39。點(diǎn)產(chǎn)生逆時(shí)針力矩，促使O39。點(diǎn)移向O點(diǎn)，即農(nóng)具能夠自動(dòng)回正。也就是說(shuō)，只要瞬心在農(nóng)具之前，后懸掛機(jī)組就一定能夠保持穩(wěn)定。但是，對(duì)于前懸掛機(jī)構(gòu)，當(dāng)瞬心在農(nóng)具之前時(shí)，如圖32所示，土壤阻力D對(duì)O39。點(diǎn)之矩(MD)是逆進(jìn)針?lè)较?，它使農(nóng)具更加偏離平衡位置，而橫向反力F對(duì)O39。，點(diǎn)之矩（MF）是順時(shí)針?lè)较?，支地輪的橫向摩擦力對(duì)O39。點(diǎn)之矩（MQ）也是順時(shí)針?lè)较颍鼈兪罐r(nóng)具回位。因此農(nóng)機(jī)具能否穩(wěn)定取決于順時(shí)針和逆時(shí)針力矩是否相籌。若MDMF+MQ則農(nóng)具不平衡，若MD≤MF+MQ。則農(nóng)具可保持平衡。國(guó)外P．A．Cowell等人以振動(dòng)分析的觀點(diǎn)對(duì)前懸掛的橫向穩(wěn)定性進(jìn)行分析。首先使農(nóng)具瞬心偏移一段距離，然后釋放（似單擺），使農(nóng)具產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在一定土壤阻尼的作用下求得迅速衰減的條件，從而可得出前懸掛瞬心在前時(shí)農(nóng)具穩(wěn)定的條件，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。當(dāng)前懸掛瞬心在前時(shí)，犁耕機(jī)組由偏移位置迅速衰減（指數(shù)衰減）至平衡位置而趨于穩(wěn)定工作的條件為：橫向力常數(shù)N與土壤阻力縱向水平分力D之比大于與懸掛參數(shù)有關(guān)的常數(shù)K，即：N/DK (31)式中：N= F/單位為N/radK=(W1 . W2/ L2Rsin2 acosa) 1 (32)F——農(nóng)具受到的橫向阻力，單位為Nρ——農(nóng)具在橫向力F作用下轉(zhuǎn)過(guò)的角度，單位為radW1——兩下鉸接點(diǎn)之間距離的一半，單位為mW2——兩下懸掛點(diǎn)之間距離的一半，單位為mL2——農(nóng)具阻力中心到瞬心的距離，單位為mR——下拉桿長(zhǎng)度，單位為ma——下拉桿水平匯聚角，單位為rad31 后懸掛農(nóng)具受力示意圖 圖32 前懸掛瞬心在前農(nóng)具受力示意圖N和D可通過(guò)試驗(yàn)的方法測(cè)得。對(duì)于在一定的土壤比阻下以一定的速度和耕深前進(jìn)的犁，D可以很容易地測(cè)出。測(cè)量N要相對(duì)復(fù)雜一些，測(cè)量時(shí)，首先用鏈子把犁拉向一邊，然后慢慢地以一定的速度放松鏈子，同時(shí)記錄犁受到的橫向力F和轉(zhuǎn)過(guò)的角度，則二者之比就得橫向力常數(shù)N。K只與懸掛參數(shù)有關(guān)，從而可知設(shè)計(jì)的懸掛參數(shù)是否合適。167。當(dāng)下拉桿延長(zhǎng)線在懸掛軸后方相交時(shí)（如圖33所示），正象帶后懸掛裝置的拖拉機(jī)反向行駛，農(nóng)具受到的土壤水平阻力D橫向力F，對(duì)瞬心O39。點(diǎn)都是順時(shí)針力矩，即使農(nóng)具相對(duì)于瞬心偏轉(zhuǎn)得更厲害一些，因此農(nóng)具不能穩(wěn)定工作。按圖33對(duì)O39。點(diǎn)取矩建立微分方程，也能分析出該振動(dòng)方程不能隨時(shí)間的增加而衰減。因此，可以得出這樣的結(jié)論：在沒(méi)有約束的條件下，水平瞬心在后時(shí)，隨著拖拉機(jī)前進(jìn)距離的。農(nóng)具將越來(lái)越偏向一邊，不能穩(wěn)定工作。167。在前面的分析中，我們知道，對(duì)前懸掛犁等有向農(nóng)具，水平瞬心在前時(shí)能夠保持穩(wěn)定。但是對(duì)于耙、旋耕機(jī)等不受特定的橫向反力作用的農(nóng)具，平衡條件中的N=0，即平衡條件不能滿足，農(nóng)具不能保持穩(wěn)定。這時(shí)，上拉桿長(zhǎng)度有三種狀態(tài)，如圖34所示。圖33瞬心在后時(shí)作用在前懸掛犁上的外力 圖34上拉桿長(zhǎng)度對(duì)犁穩(wěn)定的響圖中各參數(shù)意義如下： Fu——上拉桿拉力 J——上拉桿水平投影的長(zhǎng)度 D——農(nóng)具的水平耕作阻力 ①上拉桿水平投影的長(zhǎng)度大于下拉桿水平投影的長(zhǎng)度(J ＞ R)（圖34中位置Ⅰ），上拉桿力Fu和阻力D對(duì)O39。點(diǎn)之同向，農(nóng)具不能穩(wěn)定。 ②上拉桿水平投影的長(zhǎng)度等于下拉桿水平投影的長(zhǎng)度( J = R )（圖34中位置Ⅱ），上拉桿力Fu的作用線近似通過(guò)瞬心O39。點(diǎn)，農(nóng)具亦不能穩(wěn)定。 ③上拉桿水平投影的長(zhǎng)度小于下拉桿水平投影的長(zhǎng)度(J ＜ R)（圖34中位置Ⅲ），上拉桿力Fu和阻力D對(duì)瞬心O39。點(diǎn)之矩方向相反，互相抵消，農(nóng)具可能穩(wěn)定。且在上拉桿力Fu一定的情況下，上拉桿長(zhǎng)度越短，F(xiàn)u和阻力D對(duì)瞬心O39。點(diǎn)之矩越大，農(nóng)具越能趨于穩(wěn)定。167。從前面的理論分析中，我們可以知，到當(dāng)水平瞬心在農(nóng)具懸掛軸之前且上拉桿較短時(shí)，前懸掛有向農(nóng)具（犁）或無(wú)向農(nóng)具（耙，旋耕機(jī)）都能保持穩(wěn)定。當(dāng)水平瞬心在懸掛軸之后時(shí)，農(nóng)具（犁、耙）不能穩(wěn)定。因此，設(shè)計(jì)前懸掛機(jī)構(gòu)時(shí)就必須使水平瞬心在農(nóng)具之前。但是對(duì)大多數(shù)拖拉機(jī)來(lái)說(shuō)，水平瞬心在農(nóng)具之前時(shí)，為符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IS08759)中對(duì)懸掛點(diǎn)間距離的要求(對(duì)2類(lèi)懸掛要求兩懸掛點(diǎn)間的距離為875mm)，兩下鉸接點(diǎn)間的距離就會(huì)很大，除非下鉸接點(diǎn)離拖拉前輪很遠(yuǎn)，否則將會(huì)影響拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向性能（前輪可能與下拉桿干涉），因此鉸接點(diǎn)的布置比較困難。另外，關(guān)于拖拉機(jī)的運(yùn)動(dòng)，水平瞬心在農(nóng)具之前時(shí)，瞬心離拖拉機(jī)的重心較遠(yuǎn)，農(nóng)具阻力產(chǎn)生的使拖拉機(jī)水平回轉(zhuǎn)力矩有增大趨勢(shì)，易影響拖拉機(jī)的操縱穩(wěn)定性。故當(dāng)前國(guó)外前懸掛機(jī)構(gòu)較少采用這種布置方式。 當(dāng)水平瞬心在懸掛軸之后時(shí)，下拉桿若有限制其橫向擺動(dòng)的裝置，則農(nóng)具的橫向力可通過(guò)下拉桿傳到拖拉機(jī)機(jī)體上，由輪胎側(cè)向附著力平衡，農(nóng)具仍可穩(wěn)定工作。如圖3 5所示。對(duì)O點(diǎn)取矩：S* L1 S* L2=0S=L2L1F (33)另處，水平瞬心在農(nóng)具懸掛軸之后時(shí)，瞬心離拖拉機(jī)的質(zhì)心較近。，農(nóng)具阻力產(chǎn)生的使拖拉機(jī)水平轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)力矩小，拖拉機(jī)的操縱穩(wěn)定性好。目前國(guó)外大多數(shù)拖拉機(jī)的前懸掛機(jī)構(gòu)的下拉桿都采用這種布置方式。橫向限位裝置也有多種結(jié)構(gòu)，有的采用較粗大的限位鏈，有的設(shè)置可調(diào)限位擋塊，更有的把下拉桿與鉸接軸焊接在一起，通過(guò)提升油缸的伸縮來(lái)帶動(dòng)下拉桿鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)（此時(shí)就沒(méi)有瞬心了）。但是限制下拉桿的橫向擺動(dòng)無(wú)一例外地會(huì)帶來(lái)農(nóng)具掛接困難的問(wèn)題，因此下拉桿不像后懸掛下拉桿那樣簡(jiǎn)單地安裝一個(gè)球鉸接頭，而是設(shè)置專(zhuān)門(mén)的快速掛接裝置（如鉤狀快速掛接器或快速掛接架），以方便農(nóng)具的掛接。 圖35下拉桿橫向固定時(shí)農(nóng)具受力簡(jiǎn)圖167。 前懸掛犁耕機(jī)組（浮動(dòng)控制）在縱垂面內(nèi)達(dá)到平衡時(shí)同后懸掛浮動(dòng)控制犁耕機(jī)組一樣，農(nóng)具上的力三角形必須封閉。從收集到的資料中看，在縱垂面內(nèi)前懸掛犁耕機(jī)組因懸掛裝置中上拉桿結(jié)構(gòu)的不同而主要有兩種形式：一種是上拉桿用鏈子代替，另一種如同后懸掛機(jī)構(gòu)一樣采用剛性上拉桿。167。（如圖36）圖36上拉桿用鏈子時(shí)機(jī)組的受力簡(jiǎn)圖對(duì)于給定的犁，在一定的耕深和耕作速度下，力W和D均可視為定值，在懸掛參數(shù)已知的條件下，對(duì)A點(diǎn)取矩∑mA (F)= Rn Vm (35) 要使犁工作時(shí)不繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，則∑mA (F)=0 即