【正文】 生推力，抵償部分牽引阻力），農(nóng)藝質(zhì)量、作業(yè)效率和作業(yè)經(jīng)濟(jì)性較好，符合農(nóng)業(yè)節(jié)本增效的要求，是發(fā)展方向。又如對(duì)于聯(lián)合收割機(jī)，收割臺(tái)必須布置在拖拉機(jī)前部，這樣就要從位于拖拉機(jī)后面的動(dòng)力輸出軸通過一系列的鏈條、齒輪、萬向節(jié)、皮帶輪再加上曲柄連桿機(jī)構(gòu)，才能滿足傳動(dòng)的要求，為使割臺(tái)升降又要一套杠桿系，這樣就使得整個(gè)機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性下降，同時(shí)機(jī)組的總重量也上升了，從而就增加了對(duì)土壤的壓實(shí)程度，而拖拉機(jī)若配有前懸掛及前動(dòng)力輸出裝置，問題就會(huì)變得簡(jiǎn)單，可以輕而易舉地滿足前懸掛機(jī)組對(duì)傳動(dòng)和提升的要求。 前懸掛最早是 1977 年由當(dāng)時(shí)法國(guó) 的 Ferranti（ 現(xiàn)在的 Uni Drive）公司在Stoneleigh 向公眾展示的，當(dāng)時(shí)并沒有引起特別的注意，它主要用來懸掛一些 型畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 的收割飼料和干草的收割機(jī)具，僅能滿足提升和下降的要求，機(jī)具工作部分也不 進(jìn)入土壤。 70 年代末，法國(guó)一家公司設(shè)計(jì)了能夠提升大型多行甜菜收獲機(jī)的前懸掛裝置，并獲得成功，隨后在這套裝置上又進(jìn)行了推式犁的實(shí)驗(yàn)。為提高互換性，方便用戶，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)于 1985 年正式制訂了相應(yīng)的前懸掛裝置標(biāo)準(zhǔn)，即 IS08759/21985《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī) —— 前懸掛裝置和前動(dòng)力輸出軸第二部分：前懸掛裝置》 。 幾十年來 ，前懸掛裝置在國(guó)外得到了充分的發(fā)展，各大拖拉機(jī)公司在新設(shè)計(jì)拖拉機(jī)時(shí)都考慮了裝前懸掛的可能性。 167。 2．前 懸掛機(jī)組可以代替前配重，機(jī)組總質(zhì)量減輕，使前后橋質(zhì)量分配合理，從而可減少滾動(dòng)阻力和對(duì)土壤的壓實(shí)，提高拖拉機(jī)的牽引效率。 4．前、后機(jī)具都可采用全懸掛，在地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)順序提升和降落，機(jī)組機(jī)動(dòng)性較好，可減少地頭長(zhǎng)度等。 特別是對(duì)大功率拖拉機(jī) (功率大于 75KW)，可充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，前后畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 犁耕機(jī)組 能保證拖拉機(jī)前后橋有合理的負(fù)荷分配，降低驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率，提高拖拉機(jī)的牽引效率。 1981 年用一臺(tái) DeutzDX 1 拖拉機(jī)三鏵前懸掛四鏵后懸掛的七鏵犁與一臺(tái)七鏵后半懸掛犁在砂壤土上耕地進(jìn)行比較，前者比后者油耗節(jié)省 %，滑轉(zhuǎn)率下降 %。 (2)每個(gè)犁體所需的動(dòng)力：用戶中的 89%認(rèn)為每個(gè)犁體需要 15～ 20 馬力。 (4)缺點(diǎn)： 26～ 30%的用戶認(rèn)為犁溝不易耕直，也有人認(rèn)為駕駛員的技術(shù)水平要求較高。 167。對(duì)不同公司的產(chǎn)品來說，又因提升油缸的位置不同而稍有不同。這種設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，桿件數(shù)目少，是最常見的一種，目前國(guó)外一些著名拖拉機(jī)公司多采用這種方式。不同 機(jī)型的前懸掛型式見圖 13 至圖 17。 前懸掛機(jī)組一般不單獨(dú)作業(yè)，它總是與后懸掛構(gòu)成聯(lián)合作 業(yè)機(jī)組一起工作。一般情況下要使拖拉機(jī)不失去操縱性，前橋分配質(zhì)量不小于拖拉機(jī)最小使用質(zhì)量的 20%或前橋使用質(zhì)量的60%。下面分兩種情況分析機(jī)組在縱垂面內(nèi)的受力狀態(tài)。 （即浮動(dòng)控制） 當(dāng)采用浮動(dòng)控制懸掛裝置進(jìn)行作業(yè)時(shí)，液壓懸掛系統(tǒng)處于浮動(dòng)位置，提升油缸內(nèi) 沒有壓力作用，可以認(rèn)為懸掛農(nóng)具與拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)之間沒有約束力的聯(lián)系，這時(shí)上拉桿都可看作二力桿，則作用在上、下拉桿的力的方向必然沿著該桿件的方向，分別取農(nóng)具及拖拉機(jī)為分離體，受力分析見圖 21: 圖 21拖拉機(jī)帶前懸掛農(nóng)具受力圖（Ⅰ一Ⅰ下拉桿向下Ⅱ一Ⅱ下拉向上） 圖中 ： —— 懸掛機(jī)具支地輪垂直反力 —— 農(nóng)具重力 —— 拖拉機(jī)的使用質(zhì)量 —— 懸掛機(jī)具支地輪水平分力 —— 下拉桿水平分力 —— 下拉桿垂直分力 —— 上拉桿水平分力 —— 上拉桿垂直分力 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 —— 地面對(duì)前輪的支反力 —— 地面對(duì)后輪的支反力 —— 土壤反力的水平分力 —— 土壤反力的垂直分力 對(duì)機(jī)具 在垂直方向上從力的平衡方程式中可得： = 177。 ＋ (21) 根據(jù)機(jī)具類型，下拉桿可能向下傾斜，也可能向上傾斜（見圖 21 中位置Ⅰ一Ⅰ，Ⅱ一Ⅱ），第一種情況分力以為正，方向向下，而第二種情況則為負(fù)，方向向上。 在下拉桿向上的情況下，式 (2 3)依然能成立，只是合力 的力矩要小 （因其力矩臂短了， m） ，即 ． ． m，這將使翻傾力矩減小，并改善了拖拉機(jī)前輪的操縱。 = 177。 (24) 將式 (2 2)中機(jī)具輪子的滾動(dòng)阻力用輪子上的反作用力及滾動(dòng)阻力系數(shù) f 來表達(dá)并代人式 (2 4)得： = 177。 a (a+b) =(a+b)f( )+ = (a+b)[ + ] ∴ = (2 7) 如下拉桿向下，此處分母中第三項(xiàng)的符號(hào)為負(fù)，如向上則為正。 當(dāng)下拉桿處于水平而上拉桿又與之平行時(shí)，瞬心在 無限遠(yuǎn)處，此時(shí)角 、 都等于零，則 = ， = 。 = 式中： 和 —— 分別為拖拉機(jī)前、后輪的滾動(dòng)阻力系數(shù)。 167。 及掛接點(diǎn)上作用力的垂直分力 和 完全由拖拉機(jī)前輪承受。故在式 (2 3)和 (2 10) 中應(yīng)加 [ ]一項(xiàng)，此時(shí)式 (23)可寫成： (2 14) 而式 (2 10)可寫成： (b ) ( ) ( ) (2 15) 由此，運(yùn)動(dòng)時(shí)拖拉機(jī)前輪的反力： ( ) 此處 符號(hào)的選擇，也取決于該力是向下（ ），還是向上 ( )。農(nóng)具懸伸距 l=1． 230m。 利用公式 (2 1)～ (2 13)，并代入原始數(shù)據(jù)，可得懸掛桿中的總作用力： 在下拉桿中： = = 13674N 在上拉桿中： = = 5637N 按式 (3 11)計(jì)算拖拉機(jī)前輪上的法向反力： = 15400N (36%) 相應(yīng)拖拉機(jī)后輪上的法向反力： = = 27400N (64%) 不帶懸掛機(jī)具前后輪上的靜載荷： = 0. 42 = 17980N = = 24820 N 相應(yīng)的前橋減載和后橋增重為： △ = = 2580N △ = = 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)，類似可解得： 上拉桿力： =7372N 下拉桿力： =14050N 相應(yīng)前輪上的法向反力： =15900N 后輪上的法向反力： = 26360N 前橋 減載和后橋增重分別為： △ = 2080N， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 △ = 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%。 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 △ = = 5040N △ = = 5040N 由此例可看出，機(jī)具沒有支地輪使拖拉機(jī)前輪的載荷急劇增加。 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 8244 13674 5637 15400/27400 36/64 下拉桿向上傾斜 7324 14050 7372 15900/26900 機(jī)具無支地輪 下拉桿向上傾斜 7200 23020/19780 54/46 ：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。 (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)，差別畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 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）。故前懸掛單獨(dú)作業(yè)時(shí)，一定要避免這種工況。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)。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)） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 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。 167。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。 167。也就是說，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。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。則農(nóng)具可保持平衡。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。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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 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。 水平瞬心在后 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 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。 因此，可以得出這樣的結(jié)論：在沒有約束 的 條件 下 ， 水平瞬心在后 時(shí)，隨著拖拉機(jī) 前進(jìn)距離的。 167。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。 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： —— 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 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 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 和阻力 D對(duì) 點(diǎn)之同向，農(nóng)具不能穩(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 和阻力 D對(duì)瞬心 點(diǎn)之矩方向相反，互相抵消，農(nóng)具可能穩(wěn)定。 167。當(dāng)水平瞬心在懸掛軸之后時(shí)，農(nóng)具（犁、 耙 ）不能穩(wěn)定。 但是對(duì)大多數(shù)拖拉機(jī)來說，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。 故 當(dāng) 前 國(guó)外前懸掛機(jī) 構(gòu)較少采用 這種布置方式。如圖 3 5所示。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。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，通過提升油缸的伸縮來帶動(dòng)下拉桿鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)（此時(shí)就沒有瞬畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 心了）。 圖 35下拉桿橫向固定時(shí)農(nóng)具受力簡(jiǎn)圖 167。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。 上拉桿用鏈子（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 ∑ (F)=