拖拉機動(dòng)力換擋傳動(dòng)系與無(wú)級變速傳動(dòng)系技術(shù)對比

　　1拖拉機動(dòng)力換擋傳動(dòng)系

　　動(dòng)力換擋系（PowerShift Transmission）是通過(guò)濕式離合器控制變速箱換擋，通過(guò)TCU、液壓控制系統實(shí)現傳動(dòng)系的不間斷換擋、換向操作，即在拖拉機帶負載工作情況下變換不同的擋位，換擋過(guò)程中動(dòng)力不中斷，將復雜的操作過(guò)程簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的按鈕操作，駕駛員可以在極其短暫的時(shí)間內輕松完成復雜的各種作業(yè)過(guò)程，不僅大大降低了操作難度和勞動(dòng)強度，而且還大大地提高了作業(yè)質(zhì)量，從而實(shí)現了作業(yè)效率的提升，如圖1所示。

　　根據換擋過(guò)程是部分還是全部由換擋離合器控制，動(dòng)力換擋傳動(dòng)系可分為部分動(dòng)力換擋傳動(dòng)系和全動(dòng)力換擋傳動(dòng)系。部分動(dòng)力換擋傳動(dòng)系一部分換擋仍采用常規的機換換擋元件，具有結構簡(jiǎn)單、制造容易、與目前主銷(xiāo)的機械產(chǎn)品零件通用程度高等優(yōu)點(diǎn)。全動(dòng)力換擋傳動(dòng)系由于換擋元件全部采用濕式離合器，換擋過(guò)程控制較為復雜，是需要掌握的農機重要控制技術(shù)之一。

　　1.主離合器2.主變速動(dòng)力換擋3.區段換擋4.最終傳動(dòng)

　　圖1部分動(dòng)力換擋傳動(dòng)系

　　圖2雙離合動(dòng)力換擋

　　圖2中的DCT雙離合器讓機械變速箱實(shí)現了動(dòng)力換擋功能，DCT雙離合變速箱采用奇數擋和偶數擋分開(kāi)排擋，通過(guò)切換兩個(gè)離合器實(shí)現動(dòng)力換擋,其實(shí)質(zhì)是動(dòng)力換擋技術(shù),從功能上也可實(shí)現全動(dòng)力換擋。

　　2拖拉機無(wú)級變速傳動(dòng)系

　　無(wú)級變速CVT（Continuously Variable Transmission）即變速箱速比連續可變的一種傳動(dòng)系。圖3為拖拉機主流的機械液壓無(wú)級變速傳動(dòng)系（HMCVT），該傳動(dòng)系是一種液壓功率流與機械功率流并聯(lián)的新型傳動(dòng)形式，利用行星齒輪機構和液壓馬達之間的配合來(lái)實(shí)現的，通過(guò)機械傳動(dòng)實(shí)現傳動(dòng)高效率，利用小功率的液壓元件使整個(gè)系統獲得了無(wú)級變速的特性。液壓傳動(dòng)與機械傳動(dòng)相結合實(shí)現液壓機械傳動(dòng)無(wú)級變速，使整個(gè)傳動(dòng)系統的傳動(dòng)效率得以大大提高，是結合液壓機械各自?xún)?yōu)點(diǎn)的一種傳動(dòng)系。近年來(lái)，機械-電動(dòng)雙功率流無(wú)級變速，串聯(lián)式混合動(dòng)力電驅無(wú)級變速，純電動(dòng)無(wú)級變速也應用在拖拉機上。

　　無(wú)級變速傳動(dòng)系克服了有級變速器固有的齒輪速比不連續的缺點(diǎn)，具有速比連續，傳遞動(dòng)力平穩，適應性強等特點(diǎn)。從理論上講，無(wú)級變速傳動(dòng)系由于提供了任何條件下使發(fā)動(dòng)機工作在最佳經(jīng)濟性和最佳動(dòng)力性工況的可能，從而能夠實(shí)現發(fā)動(dòng)機與整車(chē)的理想匹配，改善拖拉機的燃油經(jīng)濟性、動(dòng)力性、舒適性和排放性能。CVT由于全部采用液壓傳動(dòng)控制，成本較高，控制較為復雜，制造和使用要求更高。

　　圖3 HMCVT雙功率流傳動(dòng)原理

　　3動(dòng)力換擋傳動(dòng)系與無(wú)級變速傳動(dòng)系的特點(diǎn)

　　動(dòng)力換擋傳動(dòng)系只是有級傳動(dòng)系換擋方式的改變，通過(guò)濕式離合器進(jìn)行換擋，解決了有級換擋傳動(dòng)系在換擋時(shí)的動(dòng)力中斷的問(wèn)題，同時(shí)也提高操縱舒適性、行車(chē)安全性等，減輕駕駛員的勞動(dòng)強度。

　　隨著(zhù)液壓元件性能的提升和計算機控制技術(shù)的應用，動(dòng)力換擋和動(dòng)力換向技術(shù)從依靠液壓反饋控制換擋過(guò)程，發(fā)展為采用傳動(dòng)系電控系統（TCU）控制換擋過(guò)程。TCU根據換擋時(shí)負荷、轉速、油溫、油壓等數據對換擋過(guò)程自動(dòng)實(shí)時(shí)控制。還可實(shí)現與其它部件的綜合自動(dòng)控制，進(jìn)一步提高操縱舒適性和工作效率，操縱舒適性與CVT相當。

　　動(dòng)力換擋傳動(dòng)系適于負載變化大、需要經(jīng)常換擋、需要大幅減輕駕駛員勞動(dòng)強度的場(chǎng)合，由于動(dòng)力換擋傳動(dòng)系仍為純機械傳動(dòng)，與HMCVT相比，動(dòng)力換擋傳動(dòng)系的效率更高。

　　無(wú)級變速傳動(dòng)系克服了有級變速器固有的齒輪速比不連續的缺點(diǎn)，具有速比連續，傳遞動(dòng)力平穩，適應性強等特點(diǎn)。無(wú)級變速傳動(dòng)系通過(guò)電子管理系統接收拖拉機運行狀況的監測信號，對發(fā)動(dòng)機、傳動(dòng)系連續的電子自動(dòng)控制，響應快、控制精確，無(wú)級傳動(dòng)系統可以根據負荷及路面狀況和發(fā)動(dòng)機工作狀態(tài)使車(chē)輛獲得最佳的使用性能及經(jīng)濟性，從而改善拖拉機的燃油經(jīng)濟性、動(dòng)力性。

　　無(wú)級變速拖拉機更適于對速度控制精確度和舒適性要求高、負載經(jīng)常變化的場(chǎng)合，以及需要超低速度的場(chǎng)合。但國內拖拉機主要工況為農田作業(yè)，由于液壓傳動(dòng)效率低于機械傳動(dòng)，無(wú)級變速拖拉機比動(dòng)力換擋拖拉機傳動(dòng)效率略低。

　　4動(dòng)力換擋傳動(dòng)系與無(wú)級變速傳動(dòng)系對比

　　動(dòng)力換擋傳動(dòng)系是有級純機械傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高。HMCVT是一種液壓功率流與機械功率流雙流混合傳動(dòng)，是一種具有功率分流匯流功能的復合傳動(dòng)系統，通過(guò)機械傳動(dòng)實(shí)現傳動(dòng)高效率，利用小功率的液壓元件使整個(gè)系統獲得了無(wú)級變速的特性。由于液壓傳動(dòng)效率低于機械傳動(dòng)，拖拉機無(wú)級變速傳動(dòng)系效率低于動(dòng)力換擋傳動(dòng)。

　　表1動(dòng)力換擋傳動(dòng)系與無(wú)級變速傳動(dòng)系性能對比

　　圖6世界主要農機企業(yè)的拖拉機傳動(dòng)系應用情況

　　由表1可知，兩種傳動(dòng)技術(shù)各有優(yōu)勢。無(wú)級變速相比于動(dòng)力換擋，更適合需要精確的速度控制配合的場(chǎng)合，運輸場(chǎng)合，更適于對舒適性、適應性要求更高的用戶(hù)。動(dòng)力換擋效率高，使用經(jīng)濟性好，對國內主要工況為農田作業(yè)的拖拉機來(lái)說(shuō)，動(dòng)力換擋更適合。

　　從當前兩種傳動(dòng)系的發(fā)展狀況看，無(wú)級變速傳動(dòng)系和動(dòng)力換擋傳動(dòng)系共存發(fā)展。無(wú)級變速傳動(dòng)系將來(lái)能否取代動(dòng)力換擋，關(guān)鍵還在于市場(chǎng)的接受程度、技術(shù)的成熟程度及用戶(hù)的需求。具有廣泛的速比變化范圍和更細密的速比分配的部分動(dòng)力換擋，可以改善拖拉機的動(dòng)力性和經(jīng)濟性。近年來(lái)部分動(dòng)力換擋傳動(dòng)系的發(fā)展趨勢，是對機械換擋（同步器）增加自動(dòng)換擋控制，同時(shí)對整個(gè)傳動(dòng)系應用電子控制，實(shí)現了傳動(dòng)系全自動(dòng)換擋。采用CAN總線(xiàn)控制系統，并且將主要換擋手柄和按鈕集中在駕駛室內的右側扶手操縱臺上，充分考慮了人性化要求，大大提高了駕駛員的操縱舒適性。這樣既沒(méi)有使動(dòng)力換擋變速箱結構復雜，同時(shí)又改善了動(dòng)力換擋變速箱的操控性能，大大提高了動(dòng)力換擋的舒適性，保持了部分動(dòng)力換擋在大中功率拖拉機上的廣泛應用。而全動(dòng)力換擋隨著(zhù)擋位的增加變速箱會(huì )越趨復雜，但為減少換擋沖擊、改善換擋操控的舒適性，通過(guò)程序換擋和電液控制，全動(dòng)力換擋在大功率拖拉機會(huì )有重要應用。

　　隨著(zhù)液壓元件性能的不斷提高和電子技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)電子管理系統接收拖拉機運行狀況的監測信號，對發(fā)動(dòng)機、傳動(dòng)系進(jìn)行連續的電子自動(dòng)控制，無(wú)級變速傳動(dòng)系統可以根據路面狀況和發(fā)動(dòng)機工作狀態(tài)使車(chē)輛獲得最佳的行駛性能，從而提高拖拉機的效率和生產(chǎn)率，HMCVT也將會(huì )得到廣泛應用。

　　5結束語(yǔ)

　?。?）從技術(shù)先進(jìn)性看，動(dòng)力換擋傳動(dòng)系與無(wú)級變速傳動(dòng)系都可以實(shí)現全自動(dòng)換擋，采用CAN總線(xiàn)控制系統，將主要換擋手柄和按鈕集中在駕駛室內的右側扶手操縱臺上，充分考慮了人性化要求，提高了駕駛員的操縱舒適性。無(wú)級變速拖拉機制造成本略高于動(dòng)力換擋，使用經(jīng)濟性不如動(dòng)力換擋拖拉機。

　?。?）從發(fā)展狀況看，在現階段結合中國國情，動(dòng)力換擋傳動(dòng)系與無(wú)級變速傳動(dòng)系將實(shí)現共存，國內80~150馬力拖拉機以動(dòng)力換向、Hi-Lo動(dòng)力換擋為主；160~320馬力拖拉機以區段動(dòng)力換擋、動(dòng)力換向為主、無(wú)級變速傳動(dòng)系也會(huì )有一定需求；320馬力以上以全動(dòng)力換擋為主、區段動(dòng)力換擋和無(wú)級變速會(huì )有一定需求，不同功率段的不同配置可以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。對目前國內主要工況為農田作業(yè)的拖拉機來(lái)說(shuō)，動(dòng)力換擋拖拉機效率更高，使用經(jīng)濟性更好，動(dòng)力換擋拖拉機更適合。

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