通过分析拖拉机在机动性、环保性、安全性、舒适性评价方面的研究现状，归纳总结拖拉机各项性能指标的评价方法。

1、农业拖拉机机动性评估

1.1动力输出轴性能

动力输出轴是拖拉机向配套农机具传递驱动力的核心部件，在农田旋耕作业时尤为重要，主要实现扭矩放大和动力输出这两项功能。PTO的输出转速可以手动调节，常见的为540、760、1000r/min。

1.2牵引性能

牵引试验用于测试拖拉机将发动机动力转移至车轮和地面的能力，试验条件和动力输出轴试验类似。牵引力应沿水平方向，牵引杆相对于拖拉机的高度不发生变化，且拖拉机在试验过程中始终处于受控状态。对于轮式拖拉机，牵引力距离地面的静态高度计算公式为

其中，W为前轮作用于地面的静载荷(N);Z为轴距(mm); F为牵引力(N);Hmax为牵引力距离地面的静态高度(mm) 。

如果驱动轮没有连锁在一起，则各驱动轮的滑转率计算公式为

其中，δ为驱动轮滑转率;N1为全部驱动轮转过的总圈数;N0为拖拉机以3.5km/h的速度行驶(行驶过程中无牵引负载)时全部驱动轮转过的总圈数。

牵引性能试验应至少在能发挥拖拉机最大牵引率、驱动轮滑转率不超过15%的各个挡位上进行。测量结果包括拖拉机牵引功率、拖拉机牵引力及驱动轮滑转率等，当出现轮胎跳动现象时需将此时的驱动轮滑转率记录在试验报告中。试验中，拖拉机的挡位以比发出最大牵引功率的挡位高一级的挡位为起点，以比发出最大牵引力的挡位低一级的挡位为终点，在这两个挡位之间进行。

1.3液压提升性能

液压提升性能试验主要是指对拖拉机液压悬挂装置提升能力进行测试，内容包括提升行程、提升时间、最大提升力和静沉降。目前，国内外用于测试拖拉机液压提升性能的试验台(见图2)大多采用油缸加载。工作原理是:在拖拉机悬挂装置提升时，液压泵站向油缸持续供油来达到稳定负荷，用以模拟农机具挂接后的重力作用。

提升行程测试:操纵拖拉机提升手柄使悬挂装置处于最低位置，测量框架质心(质心应在下悬挂点后610mm处、与立柱垂直的两下悬挂点的中心线上)的离地高度;然后，操纵提升手柄使悬挂装置处于最高位置，测量框架质心离地高度，计算最大离地高度与最小离地高度的差值作为拖拉机悬挂装置提升行程的试验数据，重复3次，取平均值。提升时间测试:将拖拉机悬挂装置从最低位置升至最高位置所经历的时间作为拖拉机悬挂装置提升时间，重复试验3次，取平均值。

最大提升力测试:在框架中心位置施加一个垂直向下的恒力，该力位于拖拉机纵向平面内，并在提升范围内始终与地面保持垂直; 然后，在悬挂装置提升范围内划分6个间隔大致相等的测量点(包括最低位置和最高位置)，测量每个点克服油缸负荷所发挥的最大值，测得的压力值需超过安全阀最小调定压力值。液压悬挂装置最大提升力的计算公式为

其中，Fmax为提升范围内最大提升力(kN);F0为各分点最大提升力中的最小值(kN); P0为实测安全阀调定压力(MPa);Pmin为拖拉机安全阀最小调定压力(MPa)。

静沉降测试:操纵拖拉机提升手柄使悬挂装置处于最高位置，再将提升手柄置于中立位置并熄灭发动机，测量加载点的垂直高度;在30min内，每间隔5min测量并记录1次加载点的垂直高度。

2、农业拖拉机环保性评估

2.1燃油消耗量

燃油消耗试验一般与动力输出轴性能测试、牵引性能测试同时进行，测试拖拉机每小时的燃油消耗量(kg/h)或每667m2的燃油消耗量(kg/667m2)。本试验在发动机额定转速下测试变负荷6种工况下的平均消耗率。将拖拉机油门踩至最低处，第1工况测量动力输出轴最大转矩、转速及油耗，其余4个工况按前一次所得转矩的85%、75%、50%、25% 记录动力输出轴转矩、转速和油耗，最后一个工况是测试怠速状态下的转矩、转速和油耗。

2.2废气排放量

农机排气污染主要是指拖拉机用柴油机中氮氧化合物(NOx )、一氧化碳(CO)、和碳氢化合物(HC)及颗粒物(PM)。拖拉机排放量测试方法:将排气分析仪的取样探头按照规定插入排气管内，然后将发动机的转速加到额定转速的0.7倍并维持30s;之后松开油门，使发动机的转速降低到怠速范围内，15s之后开始读取数据，读取时间为30s。在不考虑外界环境因素影响的前提下，氮氧化合物(NOx )、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的计算公式为

其中，NOxconc、COconc、HCconc为排气分析仪的检测值(10－6);GEXHW为油耗(g/kW·h)

3、农业拖拉机安全性评估

3.1 翻车保护装置(ROPS)性能

翻车保护装置(Ｒoll－Over Protective Structure，简称“ROPS”)的作用是:当拖拉机在工作过程中发生侧翻、重物压到车身时，车身ROPS的变形不会达到人体极限安全区域， 能够保障驾驶员的人身安全。目前，拖拉机ROPS已经从简单的安全框架发展为功能多样的驾驶室。

世界经合组织(OECD)要求对拖拉机ROPS必须进行安全性测试，内容包括:对拖拉机ROPS进行后推、侧推的纵向加载，以及后压、前压的压垮试验，要求在一定的吸收能量和载荷范围，驾驶员处于安全容身区域内。在OECD规则的基础上，我国制定并实施了国家标准用于检测拖拉机ROPS的性能。标准中要求:1个完整的ROPS静态强度试验应包括5次加载，施加在拖拉机ROPS上的载荷由拖拉机整机质量M决定。按照GB/T19498标准中规定的测试方法和测试位置，依次对安全架进行压垮试验和加载试验。压垮试验在安全架前后分别施加20M的垂直压垮力; 加载试验在后水平纵向施加1.4M能量，在侧向施加1.75M能量，在前水平纵向施加0.35M能量。该试验的加载位置和后面纵向加载位置呈对角关系。对于安装可折叠式或可倾翻式ROPS的拖拉机，需进行第2次纵向加载试验。若对可折叠ROPS第1次纵向加载试验在其折叠方向，则不必进行第2次纵向加载试验。

3.2制动性能

拖拉机制动性能是保证拖拉机道路行驶和田间作业的重要指标。当前，制动性能测试主要分为路试检测和台试检测:路试检测使用五轮仪和减速度仪进行测试;台试检测常见的试验台有滚筒反力式制动试验台、平板式制动试验台和搓板式制动试验台等。进行路试检测时，将检测设备安装在待测拖拉机上，驾驶员操纵拖拉机由怠速状态逐渐加速;当拖拉机车速达到检测要求的制动初速度时急踩制动踏板，利用检测设备测量拖拉机车速和制动距离，依据测算出的减速度和制动距离判定拖拉机的制动性能是否达标。路试测算公式为

其中，V0为初速度(km/h);S为制动距离(m);as为路试减速度(m/s2)。

进行台试检测时(以搓板式制动试验台为例)，驾驶员将待测拖拉机驶至制动检测板，使前轮停止在轴重检测板上，并测得前轴的质量;测出轴质量后，继续操纵待测拖拉机使前轮停止在制动检测板上，驾驶员踩下刹车踏板启动制动检测功能，对制动检测板施加驱动力F，使制动检测板向后移动，检测板推动后轮，在制动板上滑动;在检测板工作过程中，其他得车轮不能转动，此时压力传感器测得的力就是拖拉机该轴的制动力。类似的方法可以测得其他轴的质量和制动力，测算公式为

其中，F1为前轴制动力(N);F2为后轴制动力(N);m1为前轴质量(kg);m2为后轴质量(kg)。当只有后轴制动时，前轴制动力F1=0。

3.3视野范围

驾驶员在驾驶过程中80%以上的信息是由视觉得到的，良好的拖拉机驾驶室视野是保证拖拉机安全高效作业的重要条件。研究拖拉机视野范围需要首先确定驾驶员眼睛的位置。美国汽车工程师协会(Society of Automotive Engineers，简称SAE)提出了视椭圆理论。视椭圆是指体形不同的驾驶员自主调整驾驶座椅并以最舒适的驾驶姿势入座后，他们的眼睛位置在坐标系中的统计分布图形，如图3所示。视椭圆理论是用来确定驾驶员视野的理想办法，可以使驾驶者以一定的百分位或一定的概率对视野进行评价。

视椭圆测量在室内进行。测量时，在待测拖拉机前方一定距离处放置1个宽屏幕，在屏幕的中央安装1架照相机，在距驾驶员侧面的一定距离处安置另一台照相机，并确保这两台照相机高度相等且光轴呈垂直关系;然后，驾驶员按自身意愿调整驾驶座椅并以正常驾驶姿势入座;当屏幕上放映实时交通景象时，驾驶员在该情景下模拟驾驶动作。由于两台照相机的高度相等且光轴垂直，所以可依据拍摄到的图像确定驾驶员眼位置在车身坐标系中的确切坐标。

4、农业拖拉机舒适性评估

4.1噪声舒适性

拖拉机工作环境恶劣，行驶路况复杂，产生的噪声较汽车更加剧烈。目前，农机行业对拖拉机舒适性的要求越来越高。欧盟规定，凡是出口到欧盟国家的拖拉机必须通过欧洲共同市场E－mark认证，规定驾驶员耳旁噪声不高于86dB(A);美国等发达国家规定驾驶员耳旁噪声限值为85dB(A);我国在GB6376－2008中也明确规定了不同标定功率的拖拉机的噪声限值。噪声限值如表1所示。

耳旁噪声测试方法:测试前需将麦克风膜片面向拖拉机前进方向，其中心位置距离驾驶员座椅中心平面250mm、座位参考点上方790mm、前方150mm处。测试时，若拖拉机处于空负荷状态，应当操纵拖拉机变速器至最高挡位。测量牵引全负荷工况下的拖拉机时，应当从空负荷开始逐级加载，测量并选取最大噪声值。每次加载后，应该间隔一段时间再进行测量，使拖拉机产生的噪声值保持稳定。除了耳旁噪声测试，国家标准还规定了动态环境噪声测试方法，此方法对试验场地有较高的要求，麦克风的位置由驾驶室内变成距离驾驶室7.5m左右两侧，具体测试方法不再赘述。

4.2振动舒适性

振动舒适性是衡量拖拉机总体性能中的一个重要指标。拖拉机驾驶员在驾驶过程中受到的振动会对其身心健康产生危害，危害程度受振动频率的影响。此外，振动的频率过大还会对拖拉机零部件产生影响，降低其使用寿命。

驾驶员全身振动试验通过测量座椅或底板传给驾驶员的振动，评定拖拉机振动舒适性能。试验前，按照产品说明书对拖拉机驾驶座进行调整，驾驶座应在特定的工作条件下磨合1h以上。试验中，拖拉机轮胎各项尺寸参数和工作性能需达到试验要求。

选取两条试验跑道进行振动测量: ①100m较平滑跑道; ②35m较粗糙跑道。每条试验跑道由适应拖拉机轮距宽度的两条平行跑道组成，跑道条应牢固铺在水平地面上且满足国家标准中关于跑道条参数(厚度、间距等)的要求。对于跑道1，拖拉机进行试验的速度分别为10、12、14km/h，跑道2的试验速度为4、5、6km/h。测量每次行驶时3个轴向的加权振动的均方根值，即

其中，awx为X方向的频率加权加速度均方根值;awy为Y方向的频率加权加速度均方根值; awz 为Z方向的频率加权加速度均方根值(m/s2 )。式(7)中，纵向X特指后背至前胸; 横向Y特指左侧至右侧，垂向Z特指臀部至头部。

5、结论

农业拖拉机各项性能指标涉及我国农机制造质量、农机作业条件、农机操作方法等多个因素。随着农业现代化、农业产业化的推进，我国的农业生产将进一步向集约化、社会化、区域化方向发展。在这样的大背景下，拖拉机的性能评价指标不能只注重其机械性能，必须在舒适性和环保性方面提出更高要求。为此，介绍了拖拉机各项性能评价指标和试验方法，构建了拖拉机性能指标评价体系的大致框架，为进一步量化评价指标、完善拖拉机性能指标评价体系提供理论指导。

（来源：农机化研究 2021年6月 文章有删节）

可查看各省市2021年最新农机补贴一览表

完

来源：农机化研究，版权属于原作者。

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