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車輛傳動系統(tǒng)是決定大功率車輛性能的關(guān)鍵部件。我國目前使用的生產(chǎn)拖拉機(jī)變速箱拖拉機(jī)動力傳動系統(tǒng)大多采用的是固定軸式齒輪變速器,它具有效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn),從而獲得廣泛應(yīng)用。但這種手動機(jī)械式變速器屬于非動力換擋,輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化比較大,換擋時首先分離主離合器以切斷動力傳遞,然后操縱換擋同步器進(jìn)行擋位變換,需要駕駛員憑經(jīng)驗(yàn)決定換擋時刻,換擋最佳時機(jī)不易把握,而且由于頻繁換擋操作,易使駕駛員疲勞,進(jìn)而影響行駛安全 。此外,拖拉機(jī)作業(yè)環(huán)境惡劣,外界負(fù)荷波動頻繁,這就要求發(fā)動機(jī)和變速箱拖拉機(jī)變速箱廠家能適時地變更轉(zhuǎn)速和扭矩以適應(yīng)負(fù)荷和行駛阻力的不斷變化,這些通過僅僅依靠駕駛員操縱傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器來實(shí)現(xiàn),難以保證拖拉機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性,而且增加了勞動強(qiáng)度。
動力換擋生產(chǎn)拖拉機(jī)變速箱自動變速器的基本工作原理,由駕駛員通過油門踏板 ,制動踏板和換擋手柄向變速器控制器( TCU ) 表達(dá)意圖 ,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、作業(yè)速度 、擋位 、油門開度等傳感器實(shí)時監(jiān)測拖拉機(jī)的作業(yè)狀況,并將相應(yīng)的電信號輸入 TCU ,TCU 按存儲在其中的設(shè)定程序模擬熟練駕駛員的駕駛規(guī)律( 最佳換擋規(guī)律 、發(fā)動機(jī)油門的自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律等) ,通過選換擋液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)對換擋離合器的結(jié)合及分離進(jìn)行控制 ,以實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)變速箱廠家發(fā)動機(jī)和變速器的最佳匹配,從而獲得優(yōu)良的作 業(yè)性能和迅速換擋能力 。
從20世紀(jì)90年代中期, Fendt 公司生產(chǎn)出第一臺裝用Vario型生產(chǎn)拖拉機(jī)變速箱無級變速傳動系的拖拉機(jī)產(chǎn)品以來, 無級變速拖拉機(jī)技術(shù)發(fā)展時間已 有20多年了。在此期間,這一技術(shù)在世界拖拉機(jī)領(lǐng)域內(nèi)就沒有停止過產(chǎn)品的研究和發(fā)展。為了進(jìn)一步了解國外主要拖拉機(jī)公司的無級變速技術(shù)的發(fā)展,自Fendt公司以后生產(chǎn)出無級變速拖拉機(jī)的另一家公司是 Valtra公司, 該公司在進(jìn)入 AGCO集團(tuán)公司后,又將這一無級變速傳動系技術(shù)采用于AGCO公司的大功率拖拉機(jī)上,在數(shù)年后,MF公司拖拉機(jī)上也開始裝用這種無級變速傳動機(jī)構(gòu),但其技術(shù)結(jié)構(gòu)均為從其Fendt公司的Vario型無級變速拖拉機(jī)變速箱廠家傳動系結(jié)構(gòu)派生出來。同 樣,采用Fendt公司的Vario型無級變速箱技術(shù)的公司還有英國的JCB公司的Fastrac型無級變速變速箱。
生產(chǎn)拖拉機(jī)變速箱變速器與拖拉機(jī)上其它控制器之間的數(shù)據(jù)共享通信技術(shù)。如ZF公司T7000系列拖拉機(jī)將傳動系控制系統(tǒng)與動力換擋變速器控制器通過CAN總線集成,使整個傳動系可模塊化定制,方便系統(tǒng)連接。此外通過拖拉機(jī)拖拉機(jī)變速箱廠家各設(shè)備之間的信息交換,可實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)、傳動系和農(nóng)具作業(yè)狀態(tài)參數(shù)一體化監(jiān)測與控制,以及遠(yuǎn)程故障診斷處理等,大大提高了拖拉機(jī)使用維護(hù)的方便性和可靠性。總之,采用電液控制具有下列優(yōu)點(diǎn):(1)可解決換擋平順性問題,避免換擋沖擊,提高換擋品質(zhì);(2)可根據(jù)作業(yè)工況靈活制定換擋策略,以實(shí)現(xiàn)不同作業(yè)需求,比如順序換擋,插花換擋,穿梭換擋和可編程換擋等換擋邏輯 ;(3)可與其它機(jī)載設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合作業(yè),實(shí)現(xiàn)諸如田間巡航、電子地頭轉(zhuǎn)向、GPS導(dǎo)航等智能化作業(yè)需求,方便駕駛員的操作。
90年代中期,德國ZF公司生產(chǎn)的T7000系列生產(chǎn)拖拉機(jī)變速箱拖拉機(jī)變速箱則屬于半動力換擋機(jī)構(gòu) ,主變速為6擋同步器換擋,副變速拖拉機(jī)變速箱廠家為4擋動力換擋,由6個多片濕式離合器實(shí)現(xiàn)擋位的切換,帶爬行擋,擋位最多可達(dá)到40F+40R。該變速器采用可調(diào)比例閥控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平滑起步,并帶有離合器摩擦監(jiān)測功能,在超過限定值時,將對駕駛員發(fā)出警告,以防止過載造成的傳動系損傷。此外手動換擋通過換擋桿上的按鈕來操控,提高了駕駛員的操作舒適性,而自動換擋適用于各種復(fù)雜的工況,并通過速度匹配來協(xié)調(diào)動力換擋與同步器擋位切換。
在拖拉機(jī)發(fā)展的早期,使用的主要是生產(chǎn)拖拉機(jī)變速箱手動變速箱,它的結(jié)構(gòu)較為簡單,在技術(shù)上可分為:滑動齒輪換擋、嚙合套換擋以及同步器換擋三種方式,滑動齒輪換擋主要是通過主齒輪在驅(qū)動軸上來回滑動,在不同的位置上與從動齒輪嚙合,是最基礎(chǔ)的變速方式。嚙合套換擋是指在主動軸上存在一個空套齒輪,它與從動軸上的齒輪長期處于嚙合狀態(tài),通過移動主動軸上的嚙合套,將主動軸的動力傳遞給空套齒輪。同步器換擋變速箱拖拉機(jī)變速箱廠家利用了摩擦原理,這有利于保證主從動齒輪在嚙合時有相等的圓周速度,這就使得在換擋過程中更加平順,避免了齒輪嚙合時的沖擊,確保了齒輪的使用壽命,這在拖拉機(jī)手動變速箱的發(fā)展過程中具有重要的意義。