拖拉機(jī)K值解讀

安徽省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳  盛  海

近期，多個(gè)省份陸續(xù)在農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策拖拉機(jī)產(chǎn)品分檔技術(shù)參數(shù)中增加了K值，引發(fā)農(nóng)機(jī)行業(yè)眾說紛紜。贊譽(yù)的，疑問的，觀望的，小小K值一時(shí)間成為農(nóng)機(jī)人目光的焦點(diǎn)。本文試圖從產(chǎn)品、政策、產(chǎn)業(yè)三個(gè)維度談?wù)剬值意義的認(rèn)識(shí)。

一、K值的技術(shù)意義

K值，最小使用比質(zhì)量，是拖拉機(jī)最小使用質(zhì)量與配套發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率比值，其直觀意義是單位功率的質(zhì)量。僅僅只是個(gè)進(jìn)入補(bǔ)貼的數(shù)值嗎？它又有什么技術(shù)內(nèi)涵？

（一）K值憑什么能成為分檔參數(shù)

大家知道，拖拉機(jī)的主要功能有兩個(gè)，一是提供牽引力，二是提供輸出動(dòng)力。又以提供牽引力為主要功能，否則就淪為一臺(tái)行走的發(fā)動(dòng)機(jī)。拖拉機(jī)牽引力的產(chǎn)生需要兩個(gè)方面條件：內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)使驅(qū)動(dòng)輪獲得驅(qū)動(dòng)扭矩；驅(qū)動(dòng)輪輪胎向后的水平作用力從而使地面對驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生水平反作用力。這個(gè)反作用力就是推動(dòng)拖拉機(jī)向前行駛的驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)力克服車輪滾動(dòng)阻力后即得拖拉機(jī)牽引力。

通過土壤力學(xué)中的庫侖公式可得拖拉機(jī)可能發(fā)揮的驅(qū)動(dòng)力：

H=Fc+Wtg?

H—土壤對拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)力；F—接地面積；c—土壤內(nèi)聚力；W—拖拉機(jī)質(zhì)量；?—土壤內(nèi)摩擦角。

式中表明在土壤條件一定的情況下，驅(qū)動(dòng)力只與接地面積和拖拉機(jī)質(zhì)量成正相關(guān)。注意：此時(shí)驅(qū)動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力無關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)到車輪后，就完成了使命。拖拉機(jī)質(zhì)量一定，再大的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力也無法獲得更多的牽引力。

功率代號(hào)是拖拉機(jī)的主參數(shù)，用戶購買拖拉機(jī)一般以功率為主要選擇參考。通過這個(gè)公式應(yīng)該清楚，拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大小只代表著可能傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的動(dòng)力大小，而在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力充分情況下，決定拖拉機(jī)牽引力的其實(shí)是接地面積和承載重量。如果拖拉機(jī)質(zhì)量不足，那即使發(fā)動(dòng)機(jī)有再大的輸出功率，也不足以使拖拉機(jī)產(chǎn)生足夠的牽引力。K值正是把拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率與輸出牽引功率通過拖拉機(jī)質(zhì)量建立起聯(lián)系的關(guān)鍵參數(shù)。如果K值不足，則發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力轉(zhuǎn)化為拖拉機(jī)牽引力的能力就不足。

農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣鑒定大綱《DG/T 001—2019農(nóng)業(yè)輪式和履帶拖拉機(jī)》規(guī)定，發(fā)動(dòng)機(jī)功率轉(zhuǎn)化為牽引功率的比例不能低于75%，那些K值較低動(dòng)力轉(zhuǎn)化能力不足的拖拉機(jī)確實(shí)是通過了鑒定。通過分析庫侖公式我們也可以知道原因，，GB/T 3871.9- 2006《農(nóng)業(yè)拖拉機(jī) 試驗(yàn)規(guī)程 第 9部分 :牽引功率試驗(yàn)》規(guī)定拖拉機(jī)牽引性能試驗(yàn)是在“清潔、水平、干燥，接縫應(yīng)盡可能少的混凝土路面或柏油碎石路面”進(jìn)行，土壤內(nèi)聚力c和土壤內(nèi)摩擦角?有充分保證；第二，增加拖拉機(jī)的設(shè)計(jì)配重和輪胎配重以增大W；第三。使用高撓度低氣壓的輪胎以加大接地面積F。過大的拖拉機(jī)前后配重，會(huì)使拖拉機(jī)底盤在使用中的受力狀況惡化，這也是很多文章提到的拖拉機(jī)強(qiáng)度不足帶來的種種早期失效原因；而拖拉機(jī)實(shí)際使用土壤條件千變?nèi)f化，勉強(qiáng)通過鑒定的拖拉機(jī)適應(yīng)能力較差，不能在土壤內(nèi)摩擦角?較小的農(nóng)田正常發(fā)力。所以很多用戶常常反映，“大馬拉小車”的拖拉機(jī)工作無力的情況，這樣的拖拉機(jī)從事帶動(dòng)力輸出的旋耕作業(yè)還湊合，深翻深松就力不從心了。綜合考慮國內(nèi)拖拉機(jī)行業(yè)技術(shù)水平，對同樣動(dòng)力的輪式拖拉機(jī)，K值的大小可以作為識(shí)別是“真漢子”還是“假把式”的參考，因此K值成為補(bǔ)貼技術(shù)參數(shù)可謂實(shí)至名歸。

（二）K值的技術(shù)局限

任何事物都不是的。在肯定K值技術(shù)意義的同時(shí)，也要看到K值存在的局限性，一是K值并不能反映拖拉機(jī)的質(zhì)量水平；二是K值并不是決定動(dòng)力性能的參數(shù)；三是K值存在一個(gè)合理的范圍，并不是K值越大就必然產(chǎn)生更大的牽引動(dòng)力。

我們通過轉(zhuǎn)換庫侖公式，得到單位功率的驅(qū)動(dòng)力公式：

H/N=Fc/N+Ktg?

N—發(fā)動(dòng)機(jī)功率；K—拖拉機(jī)使用質(zhì)量與配套發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率比值。

有兩種極端情況：在干砂上內(nèi)聚力c為0時(shí)，全部的牽引力都依賴車輛重量產(chǎn)生，K值的作用突出；在泥漿中?為0，牽引力完全依靠車輛輪胎的接地面積以及土壤的內(nèi)聚力來產(chǎn)生，K值的作用微乎其微。在通常情況下，砂性土比黏性土的土壤內(nèi)摩擦角稍大但變化不顯著（?:20°-37°/tg?:0.36-0.75），而黏性土比砂性土的土壤內(nèi)聚力大且差別顯著（c:0.01N/㎡-1.00N/㎡），造成c的變化程度遠(yuǎn)大于tg?的變化程度，也就是說，K值所占權(quán)重遠(yuǎn)小于接地面積F所占權(quán)重。變化K值遠(yuǎn)沒有變化F值對牽引力的影響大，K值并不是決定拖拉機(jī)牽引力的因素。在實(shí)際使用中，拖拉機(jī)所配輪胎型號(hào)、作業(yè)的土壤類型及土壤含水率等因素均會(huì)對實(shí)際牽引力產(chǎn)生本質(zhì)影響。

總體來分析，我國南北地區(qū)各類土壤耕地條件差異較大，因此在北方旱地應(yīng)使用較大K值的拖拉機(jī)，而在南方土壤水分含量較高的耕地，尤其是水田作業(yè)可能選擇K值稍低、高胎紋、大接地面拖拉機(jī)的更為適合。在國際知名的農(nóng)機(jī)品牌中K值低于45（kg/kw）的輪式拖拉機(jī)是鮮見的。