3. Tractors - 台灣農業機械概論

曳引機本是農業動力之源，可以提供行走、驅動、拖行等動作所需之動力，因此可以鏈接任何需要在田間作業之農事機械，諸如犁、耙、抽水機、噴藥機、播種機、 ... 目錄第一章農業技術第二章農機史第三章農業動力第四章搬運第五章犁耕第六章播種 2008年4月19日星期六 3.Tractors 3.3代耕中心的興起促使曳引機在台灣迅速興起的另一個原因乃在於台灣之代耕制度。

代耕中心由農民自行設立，當時政府也補助部份經費。

這些中心之主人也是農民，自己擁有農田，可以自行耕種，有餘力才幫他人行代耕工作。

後來這些農民一躍為代耕服務業，為全省各地農民做代耕的行業，賺取佣金。

這種代耕中心全省有八百餘處，每處至少購置有四十馬力以上之曳引機一台及其他作業機械。

其主要服務範圍以當地區之鄉鎮為主，後來因利潤甚高，乃擴大其工作範圍。

這些經營者為爭取更多的顧客及工作時效，其所購置的曳引機馬力級往上爬升。

這也是造成所需馬力數愈高的原因。

曳引機上有隔音舒適的駕駛艙，艙內冷氣、音響、控制面板、電視等樣樣俱全。

3.4曳引機曳引機(Tractor)是一獨立之原動機，不依任何軌道而行走，具有動力輸出，並且具有適合於牽引之構造與性能，復可認為一種特殊作業用汽車之型態。

對一般汽車而言，必須具備速度、裝載力與牽引力等三種性能。

曳引機則是取其牽引性能加以強化之動力車，亦是因循畜力機械化之方向應用於田間作業之動力機械(圖2.3)在發展初期，台灣能夠在農業上使用大型曳引機者，僅台糖公司。

台糖當時有廣大面積的甘蔗園，必須利用這種大型曳引機進行整地的工作。

由於台糖所屬土地廣大，且以礫土為多，故其引進之曳引機均以搭配碟犁為主，碟犁之外觀很像炒菜鍋，可一面前進，一面翻土，故有人以火犁稱呼之；大陸則稱為拖拉機，因為主要作牽引的作業。

一般曳引機有四輪，也有採用履帶式者，其上有駕駛座位。

由於人體工學之考慮，駕駛這種曳引機，對農事作業品質之提升具有正面的作用與心理上之影響。

耕耘機在興起之短短的十數年之間，仍被曳引機之來勢所壓制，實在是一件不可思議的事情。

圖3.3曳引機可以做各種不同的田間工作台灣地小人稠，每戶農民平均約一公頃的土地。

若大量使用曳引機，其操作之迴旋空間不大，據估計：台灣所需的曳引機最大馬力應以四十匹級最為適合。

但實際上之演變並不如此，因為後來八十馬力變成主力。

曳引機本是農業動力之源，可以提供行走、驅動、拖行等動作所需之動力，因此可以鏈接任何需要在田間作業之農事機械，諸如犁、耙、抽水機、噴藥機、播種機、施肥機、割草機、切碎機、收穫機、牧草打包機等等。

在台灣使用曳引機最主要目的在於取代耕耘機的功能。

因此，大部份曳引機均配裝有迴轉犁，成為標準配件。

這種迴轉犁以300rpm以上的轉速，將土壤細切成小塊，故只要走過一趟，犁耕、碎土及耙平等作業幾乎一氣呵成﹗但這種迴轉刀碎土的方式，耗費相當大的動力，深度愈深，所需動力愈多。

這也是造成台灣地區需要大馬力曳引機之主要原因。

3.5曳引機之發展史圖3.4傳統的曳引機以蒸汽引擎為動力早年的曳引機係以蒸汽機為動力(圖2.4)，當時還必須用牛馬拖帶至田間，旁邊尚須十幾個人力來發動，一旦發動後，又必須繼續作業，因為停下來的過程也相當複雜。

1900年美國加州使用的一台這種蒸汽曳引機重達41噸，木製車輪直徑9英尺，寬度15英尺，相當笨重。

內燃機問世後，才開始配置於曳引機上作為動力。

1908-1912年間，在加拿大溫尼柏地方每年還舉辦蒸汽曳引機與內燃機曳引機的作業比賽，看那一型耕作得輕鬆愉快。

結果兩者雖不是很滿意，但還是後者逐漸佔優勢。

蒸汽車頭僅能在鐵軌上作為火車頭，也沿用相當久的時間。

1919年美國內州通過曳引機試驗法，其中規定所有在該州販售的曳引機必先通過測定檢驗，形成一個性能測試的準則。

這種測試過程後來變成一個公認的性能測試報告。

全世界的曳引機製造商依慣例均會先將產品送到內州進行檢驗，然後再上市銷售。

1925年動力分導裝置(PTO)開始廣泛使用，數年後ASAE並以540rpm設定為標準轉速，所有迴轉的作業機具必須依此轉速設計其規格與作業性能。

近年來，由於高速作業機具需求日殷，又另訂一個以1000rpm為標準之PTO軸，或為動力第二軸，以傳遞高速之迴轉動力。

圖3.5　曳引機之後輪及輪耳(14.9X24)由於曳引機拖拉農具時需要甚大的牽引力，故其機體要重，才能安步當車，否則容易在地上打滑。

為此，在製造時，其車輪通常必須加大、加寬，才能在地面上產生足夠的抓地力。

在蒸汽機時代，車輪均以鐵輪為主，為增加抓地力，鐵輪面上裝設有凸緣或刺釘，就像賽跑時穿釘鞋一樣，才能跑得快。

1930年代，橡膠輪胎問世，曳引機開始採用橡膠輪胎，體質因而輕巧，行動亦較為便捷。

為使輪胎有鞋釘的效果，輪胎外圍製有凸出的花紋，俗稱為輪耳(圖2.5)。

利用履帶，實際上也是增加抓地力的方法，它的原理是在地面上先行鋪一條堅固的履帶軌道，給輪子走，輪子走過後，履帶又收回來重復使用。

故即使極不好的路面，輪子也能履險如夷。

履帶式曳引機的問世，實際與軍事有關聯，均是用來在不特定地面行走的機械，而上面裝上大砲，即為戰車；上面裝上收穫裝置，即為收穫機。

歐洲很多製造農業機械的公司，都與製造軍火有關，其原因也在此。

因為重型農機與大砲，結構上都要很堅固，所用的原理幾乎一樣。

3.6曳引機的分類曳引機可依使用的產業、使用目的、結構、形態等加以分類。

若依用途則有農業用、林業用、工業用及軍事用等四種。

工業用曳引機多作為道路搬運、工場內搬運用、建築工程用及機場運輸等。

在這些不同的應用中仍然以農用曳引機為最多。

若依原動機之型式分類，則有蒸汽曳引機、內燃引擎曳引機及電氣曳引機等。

蒸汽曳引機屬早期機型，其發展過程已如前述；電氣曳引機則是裝配配電動機為動力，其電源為電池或另行架線，使用上不甚方便。

目前使用者仍以內燃引擎曳引機為最多。

依其燃料除電力外復可分為汽油、瓦斯、柴油及重油等型式。

在構造上，則可依其行走裝置而分為輪式(圖2.6)、履帶式(圖2.7)及半履帶式(圖2.8)曳引機等。

而輪式則又可依輪數之多寡分為單輪、二輪、三輪及四輪、八輪等型式。

單輪與二輪者多為步行式，或稱為中耕管理機或耕耘機，操作人員必須隨機器在甚後面步行操縱。

三輪以上則以乘坐型為主。

圖3.6四輪曳引機圖3.7　履帶式曳引機圖2.8半履帶式曳引機就輪式與履帶式曳引機之優劣點比較，輪式者具有下列優點：1.運轉及保養較為容易。

2.價格較低，具普遍性。

3.重量較輕，可以高速駕駛。

4.輪距可以變更，可以適應不同行距之農事作業。

履帶式曳引機之優點則有：1.打滑少，牽引力大。

2.接地面積寬大，容易通過高低不平或鬆軌之地面。

3.重心低，適合於坡地作業。

4.轉向半徑小，操作容易。

農業用曳引機之種類因使用場合及對象作物之不同大體分為標準型、通用型、園圃型及果園型等四種。

標準型以犁耕作業為主，以履帶型或四輪型為多，其馬力亦甚大，需40HP以上。

通用型則除一般犁耕作業外，亦廣用於中耕除草、收穫等工作。

其行駛速度之範圍較大，且必須配合作物之高度，故地面距較高(45-55cm)，且需具有輪距調節之構造(圖2.9)。

此類曳引機操作甚為靈活，座位之視野也相當廣，可以看到作業情形。

由於農用曳引機之種類大小甚為分散，有時以噸數或馬力進行分級。

大體而言，小型者為10-20馬力，重約1噸；中型者20-50馬力，重約2-4噸；大型者50馬力以上，重約5噸以上。

圖3.9通用型曳引機作業情形特殊用途之曳引機則如前述之耕耘機，馬力約在10hp，但亦有達15hp者，在國內耕耘機均應用於田間犁耕，以兩輪為主。

國外則以應用於割草為多，亦有乘坐型者，但均為四輪。

另有果園型曳引機則是果園專用，其外殼常用流線型護蓋，且座位亦較低，以避免傷及果實或樹枝傷及駕駛者(圖2.10)。

除以上所述之曳引機外，其他特殊曳引機則有四輪傳動曳引機(圖2.11)及農具曳引機等。

在高莖作物上噴藥或探收曳引機之離地間隙需特別高，如圖2.12；或有沿傾斜地之等高線行駛時可以適應坡形而使車身保持水平之專用曳引機。

圖3.10果園型曳引機圖3.11　重型八輪曳引機以整地作業為主圖3.12高地隙曳引機可在作物中作業（farmphoto.com）3.7曳引機的效率未來的曳引機當然不能冀望它變成像跑車那麼快，但是須有穩重、舒適、操作方便的特性。

未來的曳引機的功能將著重在控制與作業資訊的傳遞。

一般耗油量、打滑率、行進速度的資訊已廣泛應用在行化的曳引機上，而播種效率、收穫狀況監視、噴藥量控制等等之應用亦是近幾年來的研究開發的目標。

無段變速的功能亦開始被採用，如此可以節省操作者不少不必要的動作。

未來通訊功能亦將會很快應用到曳引機上，利用衛星定位(GPS)，只要將田區情況預先作安排，曳引機必可自動地沿設定的路徑前進，並可以決定到何時停止。

對作物之成長過程而言，亦可由資料庫取出其成長資訊，並作適當處理。

3.8曳引機之作業依工作之性質、狀況及目的等可有下列利用方式：1.牽引作業利用曳引機之牽引裝置從事拖曳的工作，其中以犁耕為主。

項目包括西洋犁、日本犁、耙、碎土器、耙土機、中耕器、施肥播種機及水田中耕除草器等。

2.推進作業如平土板、除雪板、中耕器安裝於曳引機體之前端或下腹部，從事向前推進之作業。

3.行走驅動作業如迴轉鋤、耕耘刀、入土用轉動鋤、培土器等可安裝於機體之後方，利用曳引機動力傳導裝置予以驅動，且曳引機同時行進者。

另如收割裝置、噴霧器、鼓風機、散粒機、堆肥撒佈機等安裝或搭載於機體之前端或上方，當曳引機前進之同時配合驅動運轉者。

4.車軸驅動作業將曳引機兩車輪卸下，然後在該車軸上換裝各種型式之迴轉鋤而作碎土機之用；或在該車軸上換裝輥子以從事踏麥工作者。

5.定置作業將曳引機停止一處不動，而僅利用引擎上之皮帶輪，以驅動脫榖機、迵榖機、抽水機、動力鋸以及切碎機等之定置作業。

3.9作業機具之連接曳引機拖拉農具時，基本上有兩種方式，即：拖行式與承載式。

後者視農具之大小分為全承載與半承載。

在整地作業的過程中，有時農具之深度控制也甚為重要，以確保耕探能維持一定範圍；而作業過程中，農具所遭遇之阻力也非均勻，必須視情況調整，以免傷及整個系統。

此外，部份農機具如收穫機等尚需要額外之迴轉動力，此時必須由曳引機之動力導出裝置（PTO）供應，曳引機與農具間之連接問題就變為更複雜。

為符合上述之需求，一般之曳引機均具備有兩種連接法：(1)拖桿(Drawbar)拖桿位於曳引機之後端，通常由一橫向固定桿(圖4.13下方之圓弧部份，上有孔洞)及搖擺桿(圖4.13正下方與橫向桿相交)組合而成。

搖桿若固定於橫桿上，則屬簡單型農具之連接；若無固定則搖擺桿將車軸下方為擺動中心，較適合於大型機具之轉彎。

(2)三點連接(Three-pointhitch)承載型農具則不能使用拖桿，必須使用三點連接法與曳引機相連接。

其主要構件是：下桿左右各一支，分別由油壓提升臂支撐，上桿（桅桿）由座後之支撐軸伸出，與下桿端點構成三點與農具上之三點連接(圖2.13）。

這個組合有四重功能：即連接農具、控制作業深度、控制農具之升降及農具之重量轉移。

後者是在承載過程中，曳引機會負擔農具一部份或全部之重量，如此可以增加曳引機之牽引效率。

圖3.13曳引機之拉桿與三點連桿組合三點連接的兩支下連桿通常都以穩定鏈或防擺塊來限制其擺動，以免拉桿碰撞輪胎。

配合曳引機馬力大小，此連接組合亦分為四級，各級在桅桿間隙、三桿孔直徑、下桿間距等具有不同尺寸：第一類（CategoryI）：屬於最小級，適用於拖桿馬力20-45hp。

第二類（CategoryII）：適合於大型及較重的農具而設計，最大拉桿馬力為40-100hp。

具有快速接頭，可與第一類的農具相連結。

第三類（CategoryIII）：適合更大型的曳引機需用比第二類更堅固的連接機件。

最大拉桿馬力為80-225hp。

第三類（CategoryIV）：適合超大型的曳引機，最大拉桿馬力為180-400hp。

3.10牽引力曳引機之主要任務在於拖曳作業機械，故牽引力為其重要之性能之一。

牽引力之發生係由引擎出力軸之扭矩轉換為車輪與地面接觸時對土壤摩擦阻力以及輪胎花紋對土壤之剪力所發生。

其大小受曳引機之重量、型式、引擎出力、行走裝置之構造與土壤狀況等影響。

設牽引力為F[kg]，其值可用公式計算：式中，η為動力傳動之機械效率[%]；γv為總減速比；T為引擎扭力[kgm]；R為驅動輪半徑[m]。

一般動力傳動之機械效率η約70%，最高值可達95%。

由於上式僅計至車輪部份之牽引力，而車輪與土壤間有接觸損失及滾動阻力，故實際之牽引力值P仍比上述F值為小。

其比值P/Fx100約60-70%，或稱為機械利益。

土壤之水分亦會影響上述值。

一般土壤水分15-16%時可以得到最大的牽引力。

3.11牽引係數牽引係數為實際牽引力P與驅動輪軸之荷重W之百分比。

即：ηcoeff=F/Wx100%橡膠車輪之牽引係數如表2.1所示。

表2.1輪式曳引機之牽引係數(輪胎氣壓0.48kg/cm2)地面狀況牽引係數[%]打滑率[%]水泥地面665乾燥黏土5516砂壤土5016乾燥細砂3616石礫路面365牧草地368當曳引機負載增加時，車輪之打滑率也會增加，車輪因而發生空轉現象。

打滑率(Slippage)為理論速度與實際速度之差，可用下式表示：s=[Vo-V]/Vox100%=[1-V/Vo]x100%式中，Vo為車輪之圓周速度，V為車輪之前進速度。

輪式曳引機之打滑率如表3.1所示。

打滑率亦可用來定義曳引機之前進運動效率，或稱為打滑效率ηs，其值為：ηs=1-s/100=V/Vo3.12牽引效率當曳引機拖拉一農具時，經過拉桿所傳遞之出力即為拉力，F，若行進速度為V[m/s]，則其拉桿馬力(Pd)為：Pd=FV/75[ps]設引擎之軸馬力為PS，則牽引效率ηt即為Pd/PS之百分比，或：ηt=Pd/PSx100%就車輪與地接觸的部份，由於車輪前進時具有滾動阻力，則上述之實際拉桿力F與行走機構所產生之推進力H之百分比稱為滾動阻力效率，ηR，或：ηR=F/Hx100%=F/[F+R]x100%其中R為水平之滾動阻力。

若曳引機動力傳遞系統之機械效率為ηm，則曳引機之總牽引效率ηF應為：ηF=ηRxηsxηm圖2.14說明由引擎輸出的馬力消耗在各項損失及轉換為有效扡桿馬力間之分佈情形。

在不同的操作環境下，曳引機之總牽引效亦有很大的差異。

例如：一40kW之曳引機若在良好的路面作業，其拉力為23.6kN。

打滑率為8%時則可提供33.2kW拖桿馬力，其總效率可達83%；反之，若在剛犁耕過之田地操作時，其打滑率變為15%，其拉力變為19.5kN，拖桿馬力僅為25.2kW，總效率降至63%。

圖3.14曳引機作業體系之各項馬力損失3.13有關曳引機作業影音檔麥孔米克(McCornmic)曳引機紐荷蘭(NewHolland)曳引機各種作業示範 張貼者： TomRedic 於 4/19/200810:00:00下午 標籤： 農業動力 沒有留言: 張貼留言 較新的文章 較舊的文章 首頁 訂閱： 張貼留言(Atom) 熱門文章 3.Tractors 第肆章　耕地管理機械 5.11RotaryPlow 8.CultivatingMachines 第伍章播種與施肥機械 Chapter2.DevelopemntofAgriculturalMachineryinTaiwan Chapter3.TheFarmPower 4.DevelopmentofRiceHarvestingMachines Chapter1.DevelopmentofAgriculturalProductionTechnology 7.Transportation 網頁聯結 農業機械圖冊 著作人 TomRedic 不留白老人 文章分類 中耕管理 (1) 目錄 (1) 耕耘作業 (11) 搬運作業 (4) 農業動力 (3) 農機之發展 (14) 播種與施肥 (7) 網誌存檔 ►  2011 (1) ►  四月2011 (1) ▼  2008 (36) ▼  四月2008 (36) Chapter1.DevelopmentofAgriculturalProduction... Chapter2.DevelopemntofAgriculturalMachineryi... 2.3TheUpriseofPowertillers 2.4TractorsThatWorkOnThePaddyField 2.5TheAgriculturalMechanizationPolicies 3.DevelopmentofRiceTransplanters 4.DevelopmentofRiceHarvestingMachines 5.RiceDryingandStorage 6.SugarcaneHarvesting 7.Transportation 8.CultivatingMachines 9.SprayingandTesting 10.UplandCropsHarvesting 11.AutomationsinProtectedAgriculture Chapter3.TheFarmPower 3.Tractors Chapter4.Transportation 4.5SlopeTransportation 4.6GantrySystem Chapter5TillageOperations 5.4PrimaryTillageEquipment 5.5SoilSectionforTillage 5.6TheStructureofPlow 5.7ThePlowCharacterics 5.8DiskPlow 5.9TillingMethods 5.10ChieselPlow 5.11RotaryPlow 5.12SecondaryTillage 5.10TillageAutomation Chapter6.SeedingOperations 6.2PrincipleofDrills 6.3PrincipleofPlanters 6.4Broadcasters 6.5AuxiliaryEquipment 6.6Applications ►  2007 (5) ►  六月2007 (5) 總網頁瀏覽量