1拖拉機動力換擋傳動系

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

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

　　1.主離合器2.主變速動力換擋3.區段換擋4.最終傳動

　　圖1部分動力換擋傳動系

　　圖2雙離合動力換擋

　　圖2中的DCT雙離合器讓機械變速箱實現了動力換擋功能，DCT雙離合變速箱采用奇數擋和偶數擋分開排擋，通過切換兩個離合器實現動力換擋,其實質是動力換擋技術,從功能上也可實現全動力換擋。

　　2拖拉機無級變速傳動系

　　無級變速CVT（Continuously Variable Transmission）即變速箱速比連續可變的一種傳動系。圖3為拖拉機主流的機械液壓無級變速傳動系（HMCVT），該傳動系是一種液壓功率流與機械功率流并聯的新型傳動形式，利用行星齒輪機構和液壓馬達之間的配合來實現的，通過機械傳動實現傳動高效率，利用小功率的液壓元件使整個系統獲得了無級變速的特性。液壓傳動與機械傳動相結合實現液壓機械傳動無級變速，使整個傳動系統的傳動效率得以大大提高，是結合液壓機械各自優點的一種傳動系。近年來，機械-電動雙功率流無級變速，串聯式混合動力電驅無級變速，純電動無級變速也應用在拖拉機上。

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

　　圖3 HMCVT雙功率流傳動原理

　　3動力換擋傳動系與無級變速傳動系的特點

　　動力換擋傳動系只是有級傳動系換擋方式的改變，通過濕式離合器進行換擋，解決了有級換擋傳動系在換擋時的動力中斷的問題，同時也提高操縱舒適性、行車安全性等，減輕駕駛員的勞動強度。

　　隨著液壓元件性能的提升和計算機控制技術的應用，動力換擋和動力換向技術從依靠液壓反饋控制換擋過程，發展為采用傳動系電控系統（TCU）控制換擋過程。TCU根據換擋時負荷、轉速、油溫、油壓等數據對換擋過程自動實時控制。還可實現與其它部件的綜合自動控制，進一步提高操縱舒適性和工作效率，操縱舒適性與CVT相當。

　　動力換擋傳動系適于負載變化大、需要經常換擋、需要大幅減輕駕駛員勞動強度的場合，由于動力換擋傳動系仍為純機械傳動，與HMCVT相比，動力換擋傳動系的效率更高。

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

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

　　4動力換擋傳動系與無級變速傳動系對比

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

　　表1動力換擋傳動系與無級變速傳動系性能對比

　　圖6世界主要農機企業的拖拉機傳動系應用情況

　　由表1可知，兩種傳動技術各有優勢。無級變速相比于動力換擋，更適合需要精確的速度控制配合的場合，運輸場合，更適于對舒適性、適應性要求更高的用戶。動力換擋效率高，使用經濟性好，對國內主要工況為農田作業的拖拉機來說，動力換擋更適合。

　　從當前兩種傳動系的發展狀況看，無級變速傳動系和動力換擋傳動系共存發展。無級變速傳動系將來能否取代動力換擋，關鍵還在于市場的接受程度、技術的成熟程度及用戶的需求。具有廣泛的速比變化范圍和更細密的速比分配的部分動力換擋，可以改善拖拉機的動力性和經濟性。近年來部分動力換擋傳動系的發展趨勢，是對機械換擋（同步器）增加自動換擋控制，同時對整個傳動系應用電子控制，實現了傳動系全自動換擋。采用CAN總線控制系統，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。這樣既沒有使動力換擋變速箱結構復雜，同時又改善了動力換擋變速箱的操控性能，大大提高了動力換擋的舒適性，保持了部分動力換擋在大中功率拖拉機上的廣泛應用。而全動力換擋隨著擋位的增加變速箱會越趨復雜，但為減少換擋沖擊、改善換擋操控的舒適性，通過程序換擋和電液控制，全動力換擋在大功率拖拉機會有重要應用。

　　隨著液壓元件性能的不斷提高和電子技術的發展，通過電子管理系統接收拖拉機運行狀況的監測信號，對發動機、傳動系進行連續的電子自動控制，無級變速傳動系統可以根據路面狀況和發動機工作狀態使車輛獲得最佳的行駛性能，從而提高拖拉機的效率和生產率，HMCVT也將會得到廣泛應用。

　　5結束語

　　（1）從技術先進性看，動力換擋傳動系與無級變速傳動系都可以實現全自動換擋，采用CAN總線控制系統，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。無級變速拖拉機制造成本略高于動力換擋，使用經濟性不如動力換擋拖拉機。

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

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