小型農用拖拉機工作原理與工作過程分析研究

摘要：小型農用拖拉機是我縣廣大農戶經常使用并且范圍十分廣的一種農田作業機械，在使用過程中，由于時間的延長和技術操作上的原因，難免會發生故障。要想更好地使農業機械服務于農業生產，就要充分了解其工作原理和工作過程，以便在工作中出現故障時有的放矢，對癥下藥。因此，本文對小型拖拉機基本工作原理與工作過程進行了分析。重點分析研究了拖拉機工作原理的四個過程，即進氣行程、壓縮沖程、作功行程和排氣行程。通過這些描述使農機戶對于拖拉機的工作原理及過程有個了解，從而更好地使用農用拖拉機。

關鍵詞：拖拉機基本工作原理;小型拖拉機;進氣行程;壓縮沖程;作功行程;排氣行程;拖拉機

小型農用拖拉機在我縣使用十分廣泛，如何使廣大農機用戶真正了解拖拉機的構造、原理及工作過程，使其在出現故障時能夠自己有效地進行及時維修，不耽誤農活，對此，結合我在農機部門多年的工作實際，對此進行簡要分析。拖拉機的基本工作原理，就是把燃油（柴油）燃燒產生的熱能轉變為曲軸的轉動而向外作功。因為柴油發動機（簡稱拖拉機）是用不容易揮發的柴油做為燃油。在拖拉機中，新鮮空氣首先進入氣缸內，經過強烈的壓縮，空氣溫度急劇升高后，壓力很高而且霧化很好的柴油適時地噴射到燃燒室內，與高溫空氣混合，并且自行著火燃燒。所以拖拉機又叫做壓燃式發動機。其過程可以簡單總結如下：

一、小型農用拖拉機進氣行程分析

在我縣，農村使用的小型農用拖拉機多數是單缸四行程拖拉機。所謂單缸是指拖拉機的氣缸數為一個;所謂四行程指的是拖拉機曲軸要轉動兩圈才能完成一個工作循環，即進氣、壓縮、作功、排氣四個行程。單缸拖拉機結構簡單，耗油量少，且運行費用低廉。所以在我縣的廣大農村小拖拉機、三輪農用運輸車以及排灌、農副產品加工中被普遍使用。拖拉機工作時是將柴油（燃料）燃燒所產生的熱能轉化為機械能的裝置，因為柴油直接在拖拉機內部（氣缸內）燃燒，所以又稱為內燃機。拖拉機在正常工作時，靠曲軸旋轉的帶動，活塞由上止點向下止點運動。這時由配氣機構使進氣門打開，排氣門關閉。隨著活塞的上下移動（主要是向下移動），氣缸內容積逐漸加大，造成真空吸力，新鮮空氣不斷地從進氣閥門被吸入氣缸內。活塞到達下止點時，進氣行程結束，進氣門隨之而來被關閉。此時氣缸內的氣體壓力為78.5～88.2千帕（0.8～0.9千克力/立方厘米），溫度為50～70℃。對進氣行程的要求是進氣要充分，進氣量越多越好，即充氣系數越大。

二、小型農用拖拉機壓縮沖程分析

小型拖拉機是一種行走式的動力機械，用途很廣泛。配上各種農業機具，可完成耕地，播種，中耕，施肥及收割等田間作業，可進行抽水，脫粒及農副產品加工等固定作業。配帶拖車還可以進行運輸作業。加深對農用小型拖拉機的結構特點的了解，對于更好地發揮農機在生產中的作用，服務于現代農業具有十分重要的作用。在農業機械正常工作時，拖拉機的曲軸繼續旋轉，帶動活塞由下止點向上止點運動。這時，進氣和排氣閥門都關閉，氣缸內的空氣逐漸被壓縮，壓力和溫度不斷升高。拖拉機一般都具有較大的壓縮比，壓縮終了時，氣缸中的壓力可達2940～4900千帕（30～50千克力/立方厘米），溫度可達到500～600℃（比柴油的自燃溫度要高200～300℃）。對于壓縮行程的要求是氣門關閉要嚴，氣缸和活塞之間密封性要好，千萬不能漏氣。

三、小型農用拖拉機作功行程分析

這個行程也叫做燃燒膨脹行程，是指在拖拉機工作時，當壓縮行程接近終了時，噴油器將柴油以細小的油霧狀態噴入氣缸內。這些油霧在高溫下很快蒸發，與氣缸中的空氣混合成為可燃性的混合氣體。經過很短的一段著火準備階段，當活塞接近上止點時，可燃混合氣在高溫下立即自燃，放出大量熱量，使氣缸內氣體的溫度和壓力急劇上升，其最高值可達5900～8800千帕（60～90千克力/立方厘米），溫度升高到1700～2000℃。此時進、排氣門都是關閉的，高溫高壓的氣體因膨脹而產生的巨大推力，推動活塞從上止點向下止點運動，再通過曲柄連桿機構使曲軸旋轉，將可燃混合氣燃燒發出的熱能轉變為活塞、曲軸的機械運動，而向外作功。隨著活塞向下止點運動，氣缸容積逐漸擴大，氣缸內氣體的壓力和溫度也相應降低。

四、小型農用拖拉機排氣行程分析

拖拉機工作中，在飛輪慣性的作用下，曲軸繼續旋轉，通過連桿帶動活塞從下止點向上止點運動。此時排氣閥門打開，進氣閥門依然關閉，燃燒后的廢氣被向上運動的活塞驅趕，從排氣門排出。對排氣行程的要求是排氣要干凈，殘留在氣缸內的廢氣越少越好。排氣行程結束后，即活塞到達上止點后，曲軸繼續旋轉，活塞又開始從上止點向下止點運動，開始下一個進氣行程。拖拉機每進行一次進氣—壓縮—作功—排氣的過程，叫做一個工作循環。在這個循環中，曲軸轉動了兩圈，經歷了四個行程，所以稱這種拖拉機為四行程拖拉機。在一個工作循環中，曲軸轉動了兩圈，經歷了四個行程，而只有一個（作功）行程是由活塞帶動曲軸旋轉來作功的。其他三個行程都是為作功準備的，需要由曲軸帶動活塞運動。那么，在不作功的三個行程中，曲軸的動力又是從何而來的呢？原來，在曲軸一端裝有一個飛輪，在作功行程，膨脹的氣體通過連桿使曲軸加速旋轉，飛輪隨之而來也會加速旋轉，這樣一來就會產生一定的運動慣性力。而在非作功的三個行程中，活塞就是由曲軸和飛輪的慣性力帶動完成的。

單缸拖拉機的曲軸轉動兩圈半只有半圈作功，所以會產生較大的震動，曲軸旋轉也不平衡。而多缸的拖拉機則可以通過正確排列和合理確定各缸的工作順序，使各缸的作功行程相互交錯，這樣一來，就大大提高了曲軸運轉的平穩性。

參考文獻：

【1】王連成：《農業機械》，[M]，北京，中國農業出版社，2000年9月。

【2】李問盈、籍寶國編著：《小型拖拉機使用與維修》，[M]，北京，中國農業出版社，2006年10月。

【3】肖興宇主編：《農業機械使用與維修》，[M]，北京，中國農業大學出版社，2009年8月。

作者簡介：孫麗（1979.03），女，漢族，吉林通榆人，現任職于吉林省白城市通榆縣開通農業機械推廣中心站，研究方向為農業機械推廣應用，維修與保養。