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手扶拖拉机（walking tractor[1]）又称为园圃拖拉机[2]，是指驾驶员手扶操纵的单轴两轮拖拉机。[7]手扶拖拉机具有体积小、重量轻、结构简单、价格便宜、机动灵活等特点，是小块水田、旱田和丘陵地区的良好耕作机械，较小的体积及较高的灵活性使之同时适用于果园、菜园的多项作业。 此外，手扶拖拉机还能与各种农副产品加工机械配套， 进行抽水、 喷灌、喷药、收割、发电、开沟、培土、施肥、播种、脱粒、打谷、切蔓、磨浆等，可作固定作业又可牵引挂车作短途运输使用。[5]
手扶拖拉机通常由发动机、照明灯等电器、底盘以及传动系统、行走系统、转向系统等组成，一般通过柴油发动机驱动，发动机的动力使拖拉机前进，通过安装不同的工作装置进而完成不同作业。[4]通过发动机的功率大小可将手扶发动机分为大型手扶拖拉机，中型手扶拖拉机以及小型手扶拖拉机。[8]
手扶拖拉机的发展和旋耕技术密切相关，19世纪欧洲出现了旋耕技术。1910年，康拉德·封·迈恩堡（Konrad von Meyenburg）博士发明了轻便的弹性旋耕刀齿。[7]1911年，美国西弗吉尼亚州的本杰明·格雷夫利（Benjamin Gravely）开始制造手扶推式犁。[7]1912年，封·迈恩堡在德国西门子（Siemens）公司推出被称为“Bodenf räse（地面旋耕）”的外接电源的电动两轮拖拉机。[7]第二次世界大战后，日本拖拉机产业开始蓬勃发展，日本把手扶拖拉机转变成了亚洲水旱农田的主力农业机械。其次，日本企业提高了这类拖拉机的技术水平，使他们不仅美观精致，还拓展了多种用途。[9]1970-1985年，拖拉机平均功率和最大功率不断增长，这一时期，手扶拖拉机在意大利、日本、法国和中国等国使用较多，在西方国家大量用于园艺。[10]
世界发展简史
手扶拖拉机的发展和旋耕技术密切相关。旋耕技术在19世纪出现在欧洲。1910年康拉德·封·迈恩堡（Konrad von Meyenburg）博士申发明了轻便的弹性旋耕刀齿，使用这种刀齿的手扶拖拉机逐渐被广泛使用。[7]
1911年，美国西弗吉尼亚州的本杰明·格雷夫利（Benjamin Gravely）开始制造手扶推式犁，1916年他组建了公司，以格雷夫利为品牌，1937年推出L型5hp两轮拖拉机。[7]
1912年，封·迈恩堡在德国西门子（Siemens）公司推出被称为“Bodenf räse（地面旋耕）”的外接电源的电动两轮拖拉机，后挂旋耕鼓。西门子公司生产的首款内燃式手扶旋耕拖拉机是用单缸汽油机驱动的2马力地面旋耕机。[7]
20世纪20年代，日本开始自主设计制造两轮拖拉机。日本冈山农民西崎浩（Nishizaki Hiroshi）在1926年制造出它的第一台样机，由柴油机通过皮带驱动装在两个轮子上的旋转刀片。[7]
1927年到1931年间，瑞士西玛（SIMAR）公司出厂了超过2500台的西玛C2单轮旋耕机，从1927年起，西玛旋耕机销往英格兰、意大利、澳大利亚、南非和美国。西玛公司研发和制造各种园地拖拉机直到1978年。[7]
1935年，博卡兹公司接管西门子旋耕机的生产。该公司研发了电动双向手扶拖拉机，其特点是可以在两个方向作业，该电动拖拉机还配有变速箱。[11]1945-1953年间，博卡兹公司提供了11500台手扶拖拉机。20世纪40年代末，博卡兹公司推出U1型手扶拖拉机，它的后续产品生产到1969年。[7]
第二次世界大战后，日本拖拉机产业蓬勃发展。日本把手扶拖拉机转变成了亚洲水旱农田的主力农业机械。其次，日本企业提高了这类拖拉机的技术水平，使他们不仅美观精致，还拓展了多种用途。[9]
继日本之后，韩国大同公司在1962年开始生产耕耘机，引进日本三菱公司手扶拖拉机技术，进行合作生产。[10]
1970-1985年，拖拉机平均功率和最大功率不断增长，这一时期，手扶拖拉机在意大利、日本、法国和中国等使用较多，在西方国家大量用于园艺。[10]
中国发展简史
1946年3月，福建南平纪延洪自筹资金从美国购回一台手扶拖拉机。[12]
1958年9月，一机部提出轮式、履带和手扶三类拖拉机的设计草案。[9]
1958年，湖北武汉通用机械厂研制成功3马力手扶拖拉机，上海拖拉机制造厂和常州拖拉机厂陆续试制出7马力手扶拖拉机。[9]
1960年10月，农业机械部决定生产工农7型手扶拖拉机。[9]
1963年，上海拖拉机制造厂集中力量发展手扶拖拉机。[9]
1964年，中国投资扩建常州拖拉机厂、武汉手扶拖拉机厂。[9]
1965年，中国又先后扩建沈阳小型拖拉机厂和广东新会农业机械厂，用于生产手扶拖拉机，到1966年，中国建成8个手扶拖拉机厂，形成年产3.5万台手扶拖拉机的能力。[9]
20世纪90年代，随着中国农村经济体制的改革，农业生产者对农业机械化的热情和经济承受能力的提升，手扶拖拉机的市场需求不断提高。7.7kW以下中小型手扶拖拉机的生产企业异军突起并蓬勃发展，许多企业争相试制并批量生产。截至1990年12月底，中国生产手扶拖拉机的厂家已有83家，手扶拖拉机在农机行业这个大家庭中逐渐占据一席之地，在中国农业机械化和农业现代化进程中，发挥着不可或缺的作用。[13]
构造与原理
手扶拖拉机的结构一般由发动机、底盘、传动机构、行走机构、转向机构、制动机构、电器、常用农具等组成。[4] 柴油发动机产生的热能，通过机械传递转化为手扶拖拉机的动力[14]，推动或牵引工作装置完成对应作业。[4]
发动机
底盘
底盘将来自发动机的动力转变为拖拉机的驱动力，并保证拖拉机的安全、稳定行驶。底盘由传动系、行走系、转向系和制动系组成。[4]
传动机构
机械式传动具有效率较高、结构简单、工作可靠、成本较低等优点，广泛应用于拖拉机。[4]
手扶拖拉机传动机构常见布置形式为：发动机纵向安装在拖拉机前部，发动机的动力经过离合器、联轴器、变速器、中央传动、差速器、最终传动和半轴传递到驱动轮。[4]
行走机构
行走机构通常包括车桥和轮胎，负责将发动机传递到驱动轮的驱动转矩转变为推动拖拉机前进的驱动力；传递并承受路面作用于车轮的各反向力；尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证拖拉机的平稳运行，同时配合转向系实现转向。[4]
转向机构
手扶拖拉机从结构上可以分为有尾轮和无尾轮两种类型。无尾轮手扶拖拉机的转向方式主要是通过改变两侧驱动轮的驱动力实现转向，在转向时驾驶员可对手扶架施加一定的转向力矩辅助转向。有尾轮的手扶拖拉机，除两侧驱动轮的驱动力差之外，同时偏转尾轮来实现转向。手扶拖拉机转向机构常采用牙嵌式离合器。[4]
拖拉机直行时，左右两个牙嵌式离转向离合器接合，转向齿轮与中央传动从动齿轮嵌合在一起，将动力传递给轮胎，使两个驱动轮胎得到相应的扭矩而前进。当需要向左转向时，捏住左边转向把手，通过拉杆、转向臂拉动转向拨叉，使左侧转向齿轮压缩弹簧向左移动，转向齿轮与中央传动从动齿轮脱离，以切断左侧驱动轮的动力，而右侧驱动轮照常转动，于是拖拉机向左转弯，松开转向把手后，恢复左侧驱动轮动力传递，两侧驱动轮无速度差即可恢复直行。[4]
制动机构
手扶拖拉机常采用人力液压制动系统。原理为驾驶人员踩踏制动踏板，通过液压制动总泵压缩制动油液转变为液压力，传递到车轮制动器制动鼓里的制动液压缸，转变为机械推力，使两制动蹄片张开，产生制动力矩，这种制动原理具有制动力大、平缓柔和、可靠性强、寿命长以及反映灵敏等优点。[15]
电器
手扶拖拉机电器以利用电源电能的转化完成特定工作，由电源、用电器和配电设备三部分组成，用来完成起动、照明、信号灯辅助任务。[4]
常用农具
手扶拖拉机通过装配多种农机具，可以进行多种农业作业。常用的农具包括拖车、收割机、犁、水田轮、旋耕机等。[16]
基本分类
| 类型 | 简介 | 代表机型 |
|---|---|---|
| 大型手扶拖拉机 | 一般指8.8kW（12马力）以上的手扶拖拉机，手扶拖拉机市场的主销产品，销售市场以中南、华东、西南地区为主。具有耐用可靠、马力大、配有乘坐装置、功能齐全、实用性强等特点 |  |
| 中型手扶拖拉机 | 中型手扶拖拉机一般指4.4-5.9kW之间（6-8马力）的手扶拖拉机，介于大型和小型手扶拖拉机之间 |  |
| 小型手扶拖拉机 | 小型手扶拖拉机一般指2.2-3.7kW之间（3-5马力）的手扶拖拉机，具有结构简单紧凑、操作轻便灵活、重量轻、价格低、使用可靠、维修方便等特点 |  |
动力输出轴
动力输出轴是指拖拉机向其驱动机具输出动力的轴。[17]
（1）在发动机标定转速下，动力输出轴的最大功率应不低于企业规定值的95%，企业规定值应不小于发动机标定功率（12h）的0.85倍。[18]
（2）动力输出轴变负荷平均燃油消耗率应不大于370g/（kW·h）。[18]
（3）动力输出轴转矩储备率应不小于12%。[18]
（4）动力输出轴最大转矩点转速与动力输出轴最大功率点（在发动机标定转速下）转速之比应不大于80%。[18]
发动机
发动机是指将某一形式的能量转换为机械能的机器。[19]
（1）发动机标定功率（12h）：在标定转速下，不低于发动机标牌示值的95%。[18]
（2）发动机台架实验，其变负荷平均燃油消耗率不大于310g/（kW·h）。[18]
（3）发动机台架实验，发动机转矩储备率应不小于12%。[18]
（4）发动机台架实验，发动机最大转矩点转速与最大功率点转速之比不大于80%。[18]
牵引性能
牵引性能是指拖拉机在规定地面条件下所发挥的牵引工作能力及其效率。[20]
拖拉机最大牵引力应不小于企业规定值。[18]
| 标定功率 | 牵引比油耗 |
|---|---|
| 标定功率≤4kW | 牵引比油耗≤585g/（kW·h） |
| 4kW＜标定功率≤7kW | 牵引比油耗≤485g/（kW·h） |
| 标定功率＞7kW的乘用型（坐耕）拖拉机 | 牵引比油耗≤360g/（kW·h） |
| 标定功率＞7kW的兼用型（步耕）拖拉机 | 牵引比油耗≤425g/（kW·h） |
高温性能
扶手把振动指标
拖拉机扶手把震动指标应符合JB/T 6717的规定。[18]
采用扶手把X向振动加权加速度axhw作为评价手扶拖拉机扶手把振动的指标。指标限值如下表
| 发动机标定功率 | X向振动加权加速度axhw |
|---|---|
| 标定功率≤6kW | axhw≤10.6m/s2 |
| 标定功率＞6kW | axhw≤8.7m/s2 |
结构比质量
结构比质量是指拖拉机结构质量与发动机标定功率之比值。[22]
| 标定功率 | 结构比质量 |
|---|---|
| 标定功率≤4kW | 结构比质量≤58kg/kW |
| 4＜标定功率≤7kW | 结构比质量≤55kg/kW |
| 标定功率＞7kW的乘用型（坐耕）拖拉机 | 结构比质量≤55kg/kW |
| 标定功率＞7kW的兼用型（步耕）拖拉机 | 结构比质量≤50kg/kW |
可靠性
拖拉机在规定的使用条件、规定时间内完成规定功能的能力。[23]
拖拉机产品的可靠性试验平均无故障时间（MTBF）应不小于210h；无故障性综合评分值（Q）应不小于70分。[18]
抗颠簸性能
拖拉机通过GB/T 3871.20规定的颠簸试验后，应仍能满足使用要求。[18]
在GB/T 3871.20中，规定了手扶拖拉机抗颠簸试验的要求，部分要求如下：[24]
（1）手扶拖拉机在双侧越障时，驱动轴壳体的最大垂直振动加速度为。[24]
（2）拖拉机应连续颠簸进行试验，不大于18kW的手扶拖拉机的颠簸次数为次，正转和反转的颠簸次数各占一半。[24]
（3）手扶拖拉机在进行颠簸试验时，为实现自由越障，可以配带半挂拖车进行试验，但拖车转移到牵引点处的载荷应相当于运输作业时的载荷。[24]
关键技术
| 技术类型 | 技术要求 |
|---|---|
| 曲轴轴向间隙 | 曲轴轴向间隙规定值为0.25-0.4mm。一般以摇转曲轴时要轻松省力，工作中曲轴轴向无偏移，受热膨胀时不卡住为宜 |
| 气门间隙 | 气门间隙规定值为冷机、压缩上止点时，进气门为0.35mm，排气门为0.45mm |
| 减压轴与摇臂间隙 | 减压轴与摇臂间隙规定值为1mm，减压时摇转柴油机应轻松省力，气门头与活塞顶不碰撞，松开减压时气缸压缩良好为宜 |
| 供油提前角 | 供油提前角规定值为15-18度 |
| 喷油压力 | 规定的喷油压力为120±5公斤/平方厘米 |
| 机油泵转子轴向间隙 | 机油泵转子轴向间隙规定值为0.03-0.09mm |
| 技术类型 | 技术要求 |
|---|---|
| 离合器调整间隙 | 离合器调整间隙规定值为0.3-0.5mm |
| 离合、制动手柄的自由行程 | 规定的自由行程为25-30mm |
应用领域
犁耕作业
手扶拖拉机带动犁，犁体工作面最下部切入土壤，切开并抬起土壤送往犁壁。[26]
旋耕作业
手扶拖拉机搭配旋耕机使用，旋耕刀齿以一定速度回转，切削土壤，并将切下的土块向后抛掷，土块与挡板碰撞而破碎，旋耕机碎土能力很强，旋耕作业后，土壤松碎，地表平坦，同时将土肥搅拌均匀，提高肥效。[26]
运输作业
手扶拖拉机可牵引拖车进行短途运输作业。[5]
播种作业
当手扶拖拉机带动播种机前进时，开沟器开出种沟、种子箱内的种子被排种器排出，通过输种管落到种沟内，由覆土器进行覆土，完成播种作业。[26]
其它作业
发展趋势
在复杂的作业环境，南方水田、西部丘陵山地等地区，大型拖拉机适用性较差。随着多种种植技术的发展，如温室种植、大棚种植、园艺等，使得手扶拖拉机具备60万台/年的市场规模，年增幅超过20%。手扶拖拉机技术的发展和应用，广泛采用高精度机、电、液（气）一体化高科技产品。中国在拖拉机设计制造方面仍有不足。手扶拖拉机的发展要与农业生产的需要和实际生产的需求相结合。将在以下几方面得到发展：[5]
（1）针对不同的作物和生产环境开发专用机型。以果园生产为例，手扶拖拉机的生产企业针对果园作业、开发了多功能果园管理机，配置液压升降台、旋耕机，采用气动转向，利用遥控操作。可实现在果树下除草、利用升降台进行摘果、喷药等。[5]
（2）丰富手扶拖拉机的配套器具，增加设备功能，使之适应更多的农业生产需求，发挥手扶拖拉机机动灵活的特点。[5]
（3）改进手扶拖拉机动力系统，使其向智能化、电启动、低油耗、大功率、低噪音、低故障率等方向完善。[5]
（4）提升更换工作部件的便捷性，降低操作门槛，为了减轻操作者的劳动强度以及节约更换配套器具的时间，手扶拖拉机与配套器具的挂接采用快速挂接装置、拆换器具时力求简便易操作、无需专业人员安拆。[5]
标准规范
| 标准号 | 标准名称 | 实施日期 |
|---|---|---|
| GB/T 34372-2017 | 手扶拖拉机 牵引装置尺寸及动力输出装置型式 | 2018-04-01 |
| GB/T 13875-2015 | 手扶拖拉机 通用技术条件 | 2016-07-01 |
| GB 18447.2-2008 | 拖拉机 安全要求 第2部分：手扶拖拉机 | 2009-10-01 |
| GB/T 6229-2007 | 手扶拖拉机 试验方法 | 2007-11-01 |
| GB/T 7927-2007 | 手扶拖拉机 振动测量方法 | 2007-11-01 |
在GB/T 34372-2017中，对手扶拖拉机牵引装置的主要尺寸和动力输出装置的型式做出规定。[28]
动力输出装置一般为皮带轮，在发动机标定转速时，皮带轮圆周速度为（16±1）m/s；皮带轮轮缘宽度应至少匹配100mm宽平皮带；皮带轮轴应与拖拉机驱动轴轮平行。[28]
知名制造商
| 制造商 | 简介 | 代表产品 |
|---|---|---|
| 韶关市常丰拖拉机制造有限公司 | 韶关市常丰拖拉机制造有限公司创建于2000年，是专业从事农业机械生产,研发,销售的知名品牌企业.公司下设常丰拖拉机厂、常丰铆焊厂 [30] |  |
| 江门市新会区新农机械有限公司 | 江门市新会区新农机械有限公司，现是国家机械工业部和广东省电子机械工业厅的骨干企业，是国家定点生产手扶拖拉机和农用运输车产品企业[31] |  |
| 无锡常富拖拉机制造有限公司 | 无锡常富拖拉机制造有限公司是一家专业生产手扶拖拉机的企业，产品远销东南亚地区[32] |  |
| 源大竹有限公司（台湾） | 源大竹有限公司是一家专业生产台湾农业及园艺机械的公司，具有40年生产经验[33] |  |
| 久保田集团（日本） | 久保田集团创立于1890年。久保田集团是日本代表性的农业机械制造商之一，在农业机械等领域处于世界前列 |  |
中国市场现状
中国手扶拖拉机产品技术和质量水平已经达到较高水平，但缺陷仍显而易见。整机的结构比质量、驾驶操作安全及舒适性、外观造型和漆面处理、农机具配套的多样化及发动机技术质量水平仍不足匹配现代农业生产的需要。手扶拖拉机的市场需求趋于平稳，部门市场和作业项目被轮式拖拉机或农用运输车所取代，产品本身的市场需求也向着中小功率方向发展。生产企业在扩大生产能力的同时，无法忽视专业化生产的重要性。[13]
20世纪90年代后期，手扶拖拉机由于受小四轮拖拉机及农用运输车的冲击，产销量呈下降之势。[34]
2014年，中国手扶拖拉机生产企业有100余家，年产能力200多万台，但年销量只有100万台左右。[34]
其它国家市场现状
（一）日本：由于日本农场的小规模经营，手扶拖拉机为日本农户必不可少的生产工具，但日本手扶拖拉机保有量已基本饱和，市场上在售产品主要为更新机型，日本手扶拖拉机在2000-2009年间，年销量仍在13万台以上。[35]
（二）韩国：由于韩国的手扶拖拉机产品业已饱和，因此，在21世纪初市场销售量呈现逐年大幅下降的发展趋势。韩国2000年手扶拖拉机销量为七千余台，而到2007年时已下降至1000台左右。[36]
（三）法国：手扶拖拉机和园艺机械在法国农机制造工业中占据重要位置。1978年，法国手扶拖拉机产量高达117000台，在欧洲高居第二位，法国的手扶拖拉机大部分用于园艺、苗圃、栽培等产业。
参考资料 36
- 手扶拖拉机 — 术语在线 termonline
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 动力输出轴 — 术语在线 termonline
- GB/T 13875-2015 — 国家标准全文公开系统
- 参考 19
- 牵引性能 — 术语在线termonline
- JB- T 6717- 1993 手扶拖拉机 扶手把振动评价指标. pdf. pdf — 豆丁网
- 结构比质量 — 术语在线termonline
- 可靠性 — 术语在线termonline
- GB/T 3871.20-2015 — 国家标准全文公开
- 参考 25
- 参考 26
- 手扶拖拉机 — 国家标准全文公开系统
- GB/T 34372-2017 — 国家标准全文公开
- 参考 29
- 韶关市常丰拖拉机制造有限公司 — 农机通
- 江门市新会区新农机械有限公司 — 搜了网
- 无锡常富拖拉机制造有限公司 — 农机通
- 源大竹有限公司 — 源大竹有限公司官方网站
- 参考 34
- 参考 35
- 参考 36