輪式拖拉機前輪定位及失準原因分析

趙淑華

摘 要：對拖拉機前輪定位進行了詳細的講解，對前輪定位失準的原因進行了分析，并以實例介紹了前輪前束的調整方法，以幫助機手解決使用中的實際問題。

關鍵詞：拖拉機；前輪定位；前輪前束

中圖分類號：S219.07 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.08.009

在機具推廣調研中，經常遇到一些機手反映拖拉機前輪外胎易偏磨。而現場調查發現，是拖拉機前輪定位參數發生了改變，許多機手對前輪定位了解不夠，不按規定檢查和調整前輪前束。拖拉機的前輪與地面并不垂直，而是其上端略向外傾斜，前端略向里收攏；轉向節主銷也不與地面垂直，而是其上端略向里和向后傾斜，這四項傾斜和收攏的角度和尺寸，統稱為前輪定位，即轉向節軸后傾角、轉向節軸內傾角、前輪外傾角及前輪前束，這些參數在輪式拖拉機設計制造中就已確定。為了保持拖拉機直線行駛的穩定性，轉向操縱輕便，減少輪胎磨損，必須保證前輪定位。前輪定位在車輛使用過程中，會因機件磨損、變形、松動、損壞等原因發生改變，造成輪式拖拉機直線行駛不穩定、轉向不靈活、輪胎早期磨損等故障，嚴重時前輪會發生振擺，影響安全行車。因此，對輪式拖拉機前輪定位要引起足夠的重視。

1 前輪定位參數概述

1.1 轉向節軸內傾

轉向節軸向內傾斜一個角度α，稱轉向節軸內傾，在橫向平面內，主銷軸線與垂線之間的夾角α叫主銷內傾角（如圖1所示）。

主銷內傾的主要目的是為了使前輪具有自動回正作用，以提高其在居中位置時的穩定性，從而有利于保持拖拉機直線行駛的穩定性。這是因為當主銷內傾后，前輪偏轉時會將機體抬高，轉向軸內傾從而有利于保持拖拉機直線行駛的穩定性。假設前輪繞主銷軸線轉過180°（僅僅是為了解釋問題而作的假設，實際前輪最大偏轉角不超過50°），車輪將陷入路面一定的深度h，但車輪陷入路面是不可能的，實際情況是此時前軸被抬高了h，被抬高了的前軸在拖拉機重量的作用下，隨時都有下落到最低位置的趨勢，所以，主銷內傾后，前輪就可以在行駛中不因遇到不大的側向力而輕易發生偏轉，以及在轉向結束松開方向盤時，前輪能迅速回到行駛位置。主銷內傾后，由于轉向時會將前輪抬起，從而轉向費力沉重，要使駕駛員多費一些力。但也有使操縱省力的一方面，當前輪偏轉時，作用在輪胎支承面上的縱向阻力將對主銷的軸線產生一個阻止它偏轉的阻力矩。輪胎中點離主銷軸線的距離越小，阻止前輪偏轉的阻力矩就越小，轉向操縱就輕便。主銷內傾角是由前軸在制造時其主銷孔軸線的上端向內傾斜而獲得的。因此，前軸彎曲變形、轉向節軸與銷孔磨損變形都將引起轉向節軸內傾角的改變。一般拖拉機的轉向節軸內傾角為3°～9°。

1.2 轉向節軸后傾

轉向節軸向后傾斜一個角度β，稱轉向節軸后傾，如圖2所示。后傾的作用是使前輪偏轉后有自動回正作用，保證直線行駛的穩定性。轉向節軸后傾使其軸線與地面的交點A位于輪胎接地點O1的前方，轉向時地面對前輪的側向反力對轉向節軸產生回正力矩，驅使前輪回到居中位置。

后傾角過大，將引起轉向費力、機車晃頭，一般為0°～5°。顯然，轉向節軸后傾角越大，回正力矩也越大。但過大的回正力矩反而會使拖拉機在行駛中產生“晃頭”現象，并且會發生轉向沉重或回正過猛打手現象，所以后傾角應該適當。試驗表明，拖拉機在行駛中，由于輪胎的變形，與地面接觸處輪胎的支承面實際上將后移，其中點亦隨之后移，回正力矩的力臂加長。因此，為了不致造成過大的回正力矩，現在有不少拖拉機的轉向節軸不后傾，甚至少數拖拉機的轉向節軸還前傾，即為負值，轉向節軸后傾角的獲得一般是前軸、鋼板彈簧和車架三者裝配在一起時，由于鋼板彈簧前高后低，使前軸向后傾斜而形成。由此可知，車架變形、鋼板彈簧疲勞、轉向節松曠、車橋扭轉變形等均將使主銷后傾角發生變化。一般拖拉機的轉向節主銷后傾角為0°～5°。有些汽車采用低壓輪胎，其接地點后移，后傾角減小，甚至為負值（即前傾）。

1.3 前輪外傾

前輪旋轉平面向外傾斜一個角度γ，稱前輪外傾，如圖3所示。前輪外傾使其接地點到轉向節軸線與地面交點之間的距離縮短，從而減小了前輪偏轉的阻力矩，使轉向操縱輕便。此外，前輪外傾使地面支反力的軸向分力Fy指向前輪內側的大圓錐軸承，減輕外側小軸承的負荷及前輪松脫的危險性。拖拉機前輪外傾角一般為1.5°～4°，汽車的為1°左右。有的汽車前輪外傾角為負值，以避免轉向時車身過分傾斜，如上海桑塔納轎車為-30′～±20′。

1.4 前輪前束前輪

前輪前端在水平面上向里收束，稱前輪前束，如圖4所示。其作用是為了抵消前輪外傾所造成的外滾趨勢，保持兩前輪直線行駛，以減小行駛阻力和輪胎的磨損。在前輪居中位置，與前輪軸中心線相同高度上，兩前輪后端與前端距離之差A-B即為前束值，一般為2～12 mm。有的汽車前束取負值，如桑塔納轎車前束值為-3～-1 mm。

使用中調整輪距時，前束值也要調整。通過改變橫拉桿長度（轉向梯形機構）或左右縱拉桿長度（雙拉桿轉向機構）來實現。調整時注意各生產廠規定的測量位置。

2 前輪定位失準的原因

拖拉機等農用車輛，主要工作在鄉間田野，道路環境條件差，長期使用前輪定位值會因如下原因而發生改變。

2.1 磨損

車輛在使用過程中，轉向機構、行走機構中的一些配合件會發生磨損，導致前輪定位值發生變化。當車輪軸承因磨損而間隙變大時，車輪在行進中的晃動量增加，前束值和外傾角則因車輪晃動而變動。轉向節立軸與襯套的間隙因磨損變大時，會造成前輪定位四項值均發生改變。轉向節球頭銷間隙變大時，則導致前束值的改變。因磨損而使前輪定位發生變化是正常的，也是難免的，只要磨損在正常范圍，前輪定位的改變不會給車輛的正常工作造成多大的影響，但當一處或多處，尤其是轉向節立軸與襯套磨損嚴重時，就需立即修復。

2.2 變形

拖拉機零部件在長期使用中發生變形是不可避免的。當前橋因承受載荷而從中間向下彎曲時，轉向節立軸內傾角會變大，前輪外傾角會變小。當立軸因裝載而變形時，轉向節立軸后傾角會變大。轉向橫拉桿變彎時，前束值則會變小；轉向節立軸與前輪軸的幾何夾角因變形而變小時，前輪外傾角會變小等。這種因為金屬零件的彈性變形而導致前輪定位的失準，屬正常現象，只要變形量不大，它對前輪定位的影響是允許的。而變形過大，造成的前輪定位失準將是難以恢復的，車輛的正常行駛就失去了保證。

2.3 行駛系統故障及使用方面的原因

車架、車橋、懸掛、車輪等組成行駛系的零部件損壞、功能失效或連接松動時，均可造成前輪定位的失準。拖拉機的前懸架一般都采用獨立懸架。當車輪在行駛中因振動而上下移動時，主銷內傾角和車輪外傾角均會不斷變化，如果超載嚴重，這兩個前輪定位都會失準。此外，擺臂與車身或轉向節的連接以及減振器與車身的連接出現松動，橡膠墊圈老化或損壞等，均會造成前輪定位失準。采用非獨立懸架的農用車輛，當鋼板彈簧疲勞變軟或與車架的連接松動，轉向節松晃，球頭銷、前輪軸承與主銷襯套損壞等等，都會使前輪定位失準。

3 前輪定位的調整

前輪定位中主銷后傾角、主銷內傾角、前輪外傾角在設計、制造時已經基本確定，一般不再做調整，因而在維修保養中一般只是通過檢測調整前輪的前束值來滿足安全檢測的要求。前輪前束值過大或過小都會引起前輪胎的加速磨損，按規定新拖拉機磨合后或拖拉機每工作900 h后，必須檢查前輪前束，必要時進行調整。在拖拉機整個使用過程中也要經常檢查、調整前輪前束。

拖拉機前輪前束的檢查和調整應按照使用說明書規定進行，我們以JDT600、650型拖拉機為例來介紹前輪前束的調整，見圖4。JDT600、650型拖拉機前輪前束值為7～13 mm，654型拖拉機為0～7 mm。前輪前束調整方法如下：

（1）調整時，將拖拉機停放在較為平坦的場地上，轉動方向盤使拖拉機處于直線行駛位置。

（2）檢查前輪前束值，即測量左、右前輪水平直徑后端與前端的差值即A減B，此值應在規定范圍之內，否則應進行調整。

（3）600和650型拖拉機前輪前束值的調整方法和步驟：分別松開橫拉桿總成兩端的鎖緊螺母9和4，旋轉橫拉桿總成3（橫拉桿左、右伸長桿上的螺紋螺距為1.5 mm），調節兩個前輪縱向中心線的最前端距離和最后端距離，將后者減去前者即為前束。調好后，再將鎖緊螺母9和4擰緊。

（4）654型拖拉機前輪前束值的調整方法步驟：松開橫拉桿左、右伸長桿上的鎖緊螺母，轉動橫拉桿接管總成，使前輪前束值達到正常值，并確認無誤后，測量轉向液壓缸活塞桿經過磨削部分露出液壓缸導向套的長度為102 mm。如果不對，就松開活塞桿頭部的鎖緊螺母，轉動活塞桿使其外露部分達到所要求的長度，然后擰緊鎖緊螺母。

（5）測量前束時，前后測量點的位置不僅要保證在同一水平方向上，而且還應保證在同一圓周上。

（6）檢查當方向盤各轉到左右極限位置時，轉向器的蝸桿是否脫落，如脫落應重新調整。