拖拉机(卷名：农业)
tractor
与各种作业机械配套的自走式动力机械。用于农业、运输业、水利、道路工程和建筑业等。在农业中，主要用以牵引和驱动各类农机具完成各项田间作业和农业运输。
tractor 一词首次出现在1890年一份关于牵引式蒸汽机的美国专利文件中。在中国曾译为曳引机，1949年以后改名为拖拉机。
概况 最早的拖拉机采用蒸汽机为动力，即牵引式蒸汽机。19世纪中叶，带农具在田间工作的牵引式蒸汽机在英、美等国得到应用，改称为蒸汽拖拉机。但由于要多人操作，并耗用大量煤、水，其发展受到限制。20世纪初，内燃机开始在拖拉机上应用；20年代，内燃拖拉机得到迅速发展。30年代初，农用拖拉机由于使用充气轮胎作为标准设备而提高了机动灵活性，减轻了振动，改善了行驶条件，便于运输作业。30年代中期，英国人H.G.弗格森创制成功三点悬挂系统，使拖拉机和农机具有机地联成一个整体，加上液压提升装置的应用，不仅简化了农机具的升降操纵，而且大大提高了作业质量。
现代农用拖拉机的基本结构仍和30年代大体相同，但在性能和结构上有很大改进，表现在具有较高的生产率和经济性指标，从输出动力到各种操纵机构广泛采用液压技术，可靠性、耐久性好，在不同位置具有悬挂机构和动力输出装置、便于和各种农机具配套，操作方便，使用安全等。1984年世界农用拖拉机总保有量约为2395万台，其中北美和欧洲约占72％。
中国在第二次世界大战后，从联合国善后救济总署得到少量拖拉机。1949年后才从苏联等国大量引进，供国营农场和拖拉机站使用，起示范和推广作用。1959年中国第一拖拉机制造厂建成投产，随后又在天津、长春、江西、鞍山等地建成一批拖拉机厂。到70年代已初步形成生产各种功率和型式的拖拉机的工业体系。由于中国绝大多数农业经营单位规模不大，水田地区和山地地块较小，农用拖拉机中以中、小功率占大多数。1986年底，中国农业生产领域拥有15千瓦及以上大、中型轮式和履带式拖拉机87.1万台，小型和手扶拖拉机453.15万台。
类型 农用拖拉机按结构型式可分为轮式（图1）、履带式（图2）、手扶式(见手扶拖拉机)和船式拖拉机；轮式拖拉机又分为两轮驱动和四轮驱动。按用途可分为一般用途和专用两种。前者指用于一般农作物的耕、耙、播、收和运输作业的拖拉机；后者指为某些特定目的而专门设计的拖拉机。常见的专用拖拉机有：①中耕拖拉机。主要用于作物的行间中耕。为避免损伤作物，这种拖拉机有较高的离地间隙，有的采用单前轮或并置前轮结构，高架式中耕拖拉机的离地间隙可高达1米，适宜于高秆作物的后期中耕。②自动底盘。有主要用于中耕的和收获专用的两种。中耕用自动底盘农机具多悬挂在驾驶室前方。发动机后置或侧置，有良好的视野。③果园用拖拉机。外形一般低而窄，便于在果树下和株间通过，并有流线型机罩防止损伤果树。葡萄园用拖拉机有的同果园用拖拉机相仿，有的为框架式，用于跨行作业。
结构 轮式、履带式拖拉机一般由发动机、传动系统、转向机构、制动系统和行走、液压悬挂和动力输出等装置以及驾驶室组成。
发动机 拖拉机的动力多采用小型四冲程高速柴油机（小功率拖拉机也有采用汽油机的），转速一般为1500～2800转/分，在大功率拖拉机上常采用增压柴油机。由于拖拉机在多尘的田间持续大负荷、变负荷工作，要求发动机具有较大的扭矩储备和良好的滤清系统。
传动系统 把发动机的动力传递给驱动轮和动力输出轴的一系列装置。根据不同作业的需要和不同的田间道路条件，传动系统应能使驱动轮获得不同大小的扭矩及相应的转速，得到不同的前进和倒退速度，并根据不同作业的需要，使动力输出轴获得不同的转速，又能随时切断动力，使拖拉机停车或使动力输出轴所带动的农机具停止工作。
轮式拖拉机的传动系统包括离合器、变速箱、中央传动、差速器和最终传动。履带拖拉机用转向机构（转向离合器或行星机构）代替差速器，其余和轮式拖拉机基本相同。农用拖拉机多采用干式摩擦离合器；大型拖拉机则趋向于改用寿命更长、工作柔和的湿式离合器，并改进结构和摩擦材料，以提高耐久性。变速箱传统上采用齿轮传动，并向增加档数的方向发展。负载换档变速箱在大型拖拉机上的应用日益增多，可使拖拉机在不切断动力的情况下换档，以减少起步和换档时间，且操纵方便，提高了生产率。但这种变速箱结构复杂，成本高，所以多根据用户需要选装部件。中央传动多为一对减速圆锥齿轮。差速器的作用是使左右驱动轮以不同的转速转动，以保证转向并减少轮胎磨损和功率消耗。最终传动为最后一级传动，多为一级或两级减速圆柱齿轮。
转向机构 用以保持拖拉机直线行驶和改变拖拉机行驶方向。轮式拖拉机通常是通过方向盘使导向轮（通常为前轮）偏转，实现转向；履带式拖拉机通常是用操纵杆操纵转向离合器，减少或切断一侧驱动轮的动力传递，实现转向。
制动系统 由制动器和制动操纵系统组成，可使拖拉机在行驶中停车、减速和在坡地上停车。
行走装置 用以支承拖拉机重量，并通过其接地部分与地面间的附着力，把由发动机经传动系统传到驱动轮上的驱动扭矩，转换为拖拉机的行走运动和牵引力。常用的农用拖拉机行走装置采用充气橡胶轮胎或金属履带，并趋向于发展子午线轮胎（即帘布线作径向排列的轮胎）和改进轮胎花纹。中国研制的高花纹轮胎和窄胎体高花纹轮胎，可以提高拖拉机在水田土壤上的附着性能，并减小滚动阻力。各式叶轮和镶齿叶轮在水田耕作中也得到广泛应用。
液压悬挂装置 拖拉机和农具的联结有悬挂式、半悬挂式和牵引式3种，60年代以后多采用悬挂式和半悬挂式。早期的拖拉机曾采用机械式悬挂装置，但没有得到发展。现代拖拉机都采用液压悬挂装置，其作用除升降农具外，还可调节作业深度，并可使农具的部分重量转移到拖拉机驱动轮上，从而提高拖拉机的附着能力。驱动或升降农具工作部件用的液压输出动力与液压悬挂系统，二者通常使用同一个液压系统。为适应不同的作业要求，悬挂农具工作部件在土壤中作业的深度有以下几种调节方法：①高度调节。在农具上装设地轮，通过改变地轮底面与工作部件底面之间的相对高度来调节作业深度。作业过程中靠地轮对地面的仿形来维持作业深度不变。②位置调节，简称位调节。通过液压悬挂装置的操纵手柄改变农具和拖拉机的相对位置来调节作业深度。作业过程中这个相对位置保持不变，没有自动调节作业深度的作用。③阻力调节，简称力调节。当作业过程中农具牵引阻力变化时，通过液压悬挂装置自动调节作业深度，以保持均衡的牵引阻力。④综合调节。即阻力调节和位置调节共同作用，以调节作业耕深。
拖拉机后面、前面、侧面和前面轴间都能悬挂农具，以后面悬挂农具应用最普遍。应用由拖拉机驾驶员一人操纵的快速联结装置，在挂接农具时可不需要其他人帮助。
动力输出装置 拖拉机在行走或固定作业时，用来输出全部或部分功率以驱动农机具的装置。一般有动力输出轴、动力输出带轮和液压输出接头 3种。为改善与收获机械等的配套性能，现代拖拉机多采用独立式动力输出轴，可使动力输出轴的操纵、运转和拖拉机的停车、起步、换档互不影响。此外，还有半独立式和非独立式动力输出轴，以及转速和拖拉机行驶速度成正比的同步式动力输出轴。动力输出轴在拖拉机上的位置、转速、旋转方向和接头尺寸已实现标准化。随着拖拉机和各种农田建设机械、大型复杂农机具配套的增加，农用拖拉机备有的液压输出点将更多，液压输出能力将更大。
驾驶室和座位 现代拖拉机的驾驶员座位具有弹性悬挂装置，以减轻座位的振动强度。驾驶室应具备防噪声、视野好、操作位置和内部小环境气候可调节，以及能在驾驶室内监视机具作业状态等条件。在翻车时能减轻驾驶员损伤的安全驾驶室也已在拖拉机上得到应用。有些国家已用法律形式规定拖拉机必须带有安全驾驶室或安全防护架才能出售。
拖拉机的性能指标 农用拖拉机的主要评价指标如下述。
生产率 通常用单位时间完成的作业面积或作业量来表征。生产率的高低在很大程度上取决于发动机功率、牵引特性、动力输出性能和配套性能。牵引特性是指拖拉机在一定地面情况下所能发挥的牵引力、牵引功率和牵引效率等；动力输出性能是指拖拉机和用动力输出轴驱动的农机具配套工作时的工作特性和能力，包括作业速度以及悬挂、动力输出、牵引等装置和配套机具的适应性等。
经济性 包括拖拉机价格、维修成本、油耗、可靠性和耐久性、综合利用性能等。最终体现的指标为使用成本，即完成单位工作量所需的费用。油耗包括燃油和润滑油的消耗，分别用单位时间、单位工作量或每千瓦小时所消耗的燃油量，以及润滑油消耗量占燃油消耗量的百分比来表示。可靠性是指一定使用时间内机件出现的故障和损坏的程度、频次来考核。耐久性按主要零部件更换或修理前的使用时间来评价。综合利用性能取决于配套性能，性能好则拖拉机的年作业量大，使用成本低。
通过性 指拖拉机在各种田间和道路情况下的通行能力，如在松软、潮湿地面，山地、坡道和作物行间的通行能力，以及在田间转移和越障的能力等。拖拉机在田间作业时，除通行能力外，还要考虑它对土壤的破坏程度，即拖拉机行走装置对水田犁底层的破坏程度和对旱田土壤的压实程度。
操纵性 指拖拉机在驾驶员操纵下，按期望的路线行驶的性能，包括行驶直线性和最小转弯半径等。
劳动保护性能和工作条件 指保护驾驶员身体不受损害的性能以及操作方便和舒适的程度。包括对驾驶员的安全防护，驾驶室的防尘，隔声和温度控制，座位的减振、舒适程度和对不同人体体形的适应性，驾驶员的视野，各种操纵机构的合理布置和操纵力，工作监视装置的完善程度等。
发展趋势 现代拖拉机已成为具有各种现代化设施可以牵引和驱动各种复杂农业机具的自走式动力站，其发展动向表现在：①平均功率不断增大，大型拖拉机在数量上占的比重明显上升。1984年美国拖拉机销售量中，75千瓦以上的拖拉机占总台数的24％。小型拖拉机(包括手扶拖拉机和小型四轮拖拉机)在经济发达国家中，主要用于家庭园艺和公用事业；在农业机械化尚处初级阶段的发展中国家，则因农业经营规模较小，仍然是一种重要动力。②在农用拖拉机中，轮式拖拉机占绝对优势。履带拖拉机在许多国家的农业生产中已基本不使用；在苏联、意大利和中国的使用比重也在下降。60年代以后，随着拖拉机功率的不断增大，四轮驱动拖拉机有很大发展。液压转向的应用解决了原来四轮驱动拖拉机转向困难的问题，铰接式转向大大减小了转弯半径，促使四轮驱动拖拉机在75千瓦以上的拖拉机中占有很大比例。为了提高在水田中的牵引特性，日本发展了中、小功率的四轮驱动拖拉机。但制造成本高是其制约因素。③人机工程学、安全防护和改进操纵、监视条件的研究将日益受到重视。现代化的密封驾驶室还带有各种形象化、标准化的工作监视装置和报警系统。④液压技术在拖拉机上的应用日益广泛，并已开始出现电子-液压系统。新型拖拉机上的液压不仅用于农具的升降、控制和离合器、变速箱、差速器、制动器、转向机构等主要部件的操纵，甚至如坐位的调整、驾驶室窗的开关等也都采用液压装置。⑤利用载荷谱作为应力分析、模拟试验和有限元计算的基本数据，大大提高了拖拉机产品的研制水平，缩短了研制周期。零部件的可靠性、耐久性也有了显著提高。⑥拖拉机零部件的标准化、系列化和通用化，有利于充分利用工厂生产能力，降低产品成本，并便于维修和配件供应。
参考书目
镇江农机学院、洛阳农机学院合编：《拖拉机理论》，农业机械出版社，北京，1981。
吉林工业大学拖拉机教研室编：《拖拉机构造》，农业机械出版社，北京，1980。
J.B.Liljedahl， Tractors and Their Power Units，3rded.，John Wiley and Sons，New York，1979.