大功率輪式拖拉機自動換擋控制裝置

陳曉強

一、技術背景

隨著輪式拖拉機功率的不斷提高，農機具工作幅寬和拖拉機田間作業速度都有了大幅度提高，加上聯合整地機的大量使用，都對拖拉機的操縱提出了更高的要求。為了獲得拖拉機作業動力性和經濟性的最佳匹配，要求拖拉機能夠根據發動機工況和負載的變化，自動選擇擋位。目前國外先進的大功率輪式拖拉機都普遍采用電子控制的自動換擋技術，如卡特彼勒公司的Challenger E系列、迪爾公司的8000系列、凱斯公司的Quadtrac、芬特公司的900系列等。

目前國內開發的大功率輪式拖拉機，多采用主離合器加機械換擋變速箱和濕式主離合器加動力換擋變速箱的傳動系統形式，以上均為機械雙桿操控。其特點表現為承載大，擋位多，速比范圍寬。在一些復雜多變的作業工況下，駕駛員極易造成誤換擋，降低拖拉機行駛的安全性。駕駛員對換擋的最佳時機把握不好，也會對拖拉機的燃油經濟性、動力性造成極大影響。另外頻繁換擋操作，增加了駕駛員工作強度。

二、自動換擋裝置設計方案

1．系統組成

控制裝置由液壓執行元件、電路控制元件、信息獲取元件和信息處理元件四部分組成?？刂破鲗@取的發動機轉速、車速、油門位置、離合位置、擋位位置等信息與設定數值比對，通過邏輯判斷、運算、處理后發出指令。指令分別通過信號線輸到電磁閥組合閥塊，電磁閥組合閥塊按指令向液壓執行油缸供油，達到自動換擋、變速的目的。同時控制器還將各類擋位、轉速、開關位置信息輸送到顯示器。

2．控制方法

大功率輪式拖拉機變速機構為組合式變速箱，由變速箱與分動箱串聯組成。該變速機構將二者擋位進行穿插排布，滿足農用拖拉機多擋位要求。拖拉機變速換擋時需操縱變速箱和分動箱操縱桿，故操縱形式較為復雜。本自動換擋系統的控制方法為：在系統的初始設定中，根據變速機構擋位穿插排布的順序，參考理論車速，將各擋位進行有序排列。在自動換擋過程中，根據目標擋位，控制器內部進行邏輯處理，實現從低擋位到高擋位自動選擋和掛擋操作。

3．工作原理

在工作過程中，齒輪泵接受由發動機輸出的動力。換擋時自動控制系統使得離合器分離，切斷動力傳輸，自動控制系統根據傳感器提取的車速和油門等信號，確定需要的擋位?？刂破鞲鶕繕藫跷唬ㄟ^內部邏輯判斷，完成選擋操作；同時控制變速箱和分動箱換擋電磁閥之間的邏輯動作，促使變速箱、分動箱各自的換擋油缸相應動作而完成換擋。選定擋位后自動控制系統使得離合器結合，拖拉機按照新選定的擋位運行。

1.變速箱 2.分動箱 3.油門踏板 4.顯示器 5.電控手柄 6.控制器 7.變速箱換擋端蓋總成 8.分動箱換擋端蓋總成 9.液壓缸 10.油管 11.離合器執行機構 12.制動踏板 13.觸點開關

圖1組合式變速箱4．實施方式

本文所述的大功率輪式拖拉機，其變速機構為組合式變速箱，由變速箱與分動箱串聯組成，如圖1所示。替換原變速箱1與分動箱2換擋端蓋總成，新的變速箱換擋端蓋總成7和分動箱換擋端蓋總成8上集成了獨立操縱換擋撥叉、組合電磁閥和液壓缸，其中液壓缸帶比例位移傳感器；在油門踏板3下安裝帶有比例位移傳感器的液壓缸9；在制動踏板12下安裝觸點開關13；在變速箱體上安裝離合器執行機構11，該機構主要由電磁閥組、位移傳感器和工作油缸組成，它和離合擋桿連接；控制器6、電控手柄5和顯示器4安裝在駕駛室里，變速箱換擋端蓋總成7和分動箱換擋端蓋總成8上的傳感器和電磁閥、觸點開關13、控制器6、電控手柄5和顯示器4等電器元件用電線連接，液壓缸的油管10接到變速箱1換擋端蓋總成7上的組合電磁閥。

三、總結

本文介紹了大功率輪式拖拉機自動換擋控制裝置的系統組成、控制方法、工作原理及實現方式。自動換擋控制技術的應用，擴大擋位的速比范圍，提高了擋位的密集度，提高拖拉機燃油經濟性和綜合使用性能。使駕駛員從繁重的換擋操作中解放出來，更專注于機體所帶農機具的操作，減少了工作強度，提高了生產效率。

（01）

一、技術背景

隨著輪式拖拉機功率的不斷提高，農機具工作幅寬和拖拉機田間作業速度都有了大幅度提高，加上聯合整地機的大量使用，都對拖拉機的操縱提出了更高的要求。為了獲得拖拉機作業動力性和經濟性的最佳匹配，要求拖拉機能夠根據發動機工況和負載的變化，自動選擇擋位。目前國外先進的大功率輪式拖拉機都普遍采用電子控制的自動換擋技術，如卡特彼勒公司的Challenger E系列、迪爾公司的8000系列、凱斯公司的Quadtrac、芬特公司的900系列等。

目前國內開發的大功率輪式拖拉機，多采用主離合器加機械換擋變速箱和濕式主離合器加動力換擋變速箱的傳動系統形式，以上均為機械雙桿操控。其特點表現為承載大，擋位多，速比范圍寬。在一些復雜多變的作業工況下，駕駛員極易造成誤換擋，降低拖拉機行駛的安全性。駕駛員對換擋的最佳時機把握不好，也會對拖拉機的燃油經濟性、動力性造成極大影響。另外頻繁換擋操作，增加了駕駛員工作強度。

二、自動換擋裝置設計方案

1．系統組成

控制裝置由液壓執行元件、電路控制元件、信息獲取元件和信息處理元件四部分組成?？刂破鲗@取的發動機轉速、車速、油門位置、離合位置、擋位位置等信息與設定數值比對，通過邏輯判斷、運算、處理后發出指令。指令分別通過信號線輸到電磁閥組合閥塊，電磁閥組合閥塊按指令向液壓執行油缸供油，達到自動換擋、變速的目的。同時控制器還將各類擋位、轉速、開關位置信息輸送到顯示器。

2．控制方法

大功率輪式拖拉機變速機構為組合式變速箱，由變速箱與分動箱串聯組成。該變速機構將二者擋位進行穿插排布，滿足農用拖拉機多擋位要求。拖拉機變速換擋時需操縱變速箱和分動箱操縱桿，故操縱形式較為復雜。本自動換擋系統的控制方法為：在系統的初始設定中，根據變速機構擋位穿插排布的順序，參考理論車速，將各擋位進行有序排列。在自動換擋過程中，根據目標擋位，控制器內部進行邏輯處理，實現從低擋位到高擋位自動選擋和掛擋操作。

3．工作原理

在工作過程中，齒輪泵接受由發動機輸出的動力。換擋時自動控制系統使得離合器分離，切斷動力傳輸，自動控制系統根據傳感器提取的車速和油門等信號，確定需要的擋位?？刂破鞲鶕繕藫跷?，通過內部邏輯判斷，完成選擋操作；同時控制變速箱和分動箱換擋電磁閥之間的邏輯動作，促使變速箱、分動箱各自的換擋油缸相應動作而完成換擋。選定擋位后自動控制系統使得離合器結合，拖拉機按照新選定的擋位運行。

1.變速箱 2.分動箱 3.油門踏板 4.顯示器 5.電控手柄 6.控制器 7.變速箱換擋端蓋總成 8.分動箱換擋端蓋總成 9.液壓缸 10.油管 11.離合器執行機構 12.制動踏板 13.觸點開關

圖1組合式變速箱4．實施方式

本文所述的大功率輪式拖拉機，其變速機構為組合式變速箱，由變速箱與分動箱串聯組成，如圖1所示。替換原變速箱1與分動箱2換擋端蓋總成，新的變速箱換擋端蓋總成7和分動箱換擋端蓋總成8上集成了獨立操縱換擋撥叉、組合電磁閥和液壓缸，其中液壓缸帶比例位移傳感器；在油門踏板3下安裝帶有比例位移傳感器的液壓缸9；在制動踏板12下安裝觸點開關13；在變速箱體上安裝離合器執行機構11，該機構主要由電磁閥組、位移傳感器和工作油缸組成，它和離合擋桿連接；控制器6、電控手柄5和顯示器4安裝在駕駛室里，變速箱換擋端蓋總成7和分動箱換擋端蓋總成8上的傳感器和電磁閥、觸點開關13、控制器6、電控手柄5和顯示器4等電器元件用電線連接，液壓缸的油管10接到變速箱1換擋端蓋總成7上的組合電磁閥。

三、總結

本文介紹了大功率輪式拖拉機自動換擋控制裝置的系統組成、控制方法、工作原理及實現方式。自動換擋控制技術的應用，擴大擋位的速比范圍，提高了擋位的密集度，提高拖拉機燃油經濟性和綜合使用性能。使駕駛員從繁重的換擋操作中解放出來，更專注于機體所帶農機具的操作，減少了工作強度，提高了生產效率。

（01）

一、技術背景

隨著輪式拖拉機功率的不斷提高，農機具工作幅寬和拖拉機田間作業速度都有了大幅度提高，加上聯合整地機的大量使用，都對拖拉機的操縱提出了更高的要求。為了獲得拖拉機作業動力性和經濟性的最佳匹配，要求拖拉機能夠根據發動機工況和負載的變化，自動選擇擋位。目前國外先進的大功率輪式拖拉機都普遍采用電子控制的自動換擋技術，如卡特彼勒公司的Challenger E系列、迪爾公司的8000系列、凱斯公司的Quadtrac、芬特公司的900系列等。

目前國內開發的大功率輪式拖拉機，多采用主離合器加機械換擋變速箱和濕式主離合器加動力換擋變速箱的傳動系統形式，以上均為機械雙桿操控。其特點表現為承載大，擋位多，速比范圍寬。在一些復雜多變的作業工況下，駕駛員極易造成誤換擋，降低拖拉機行駛的安全性。駕駛員對換擋的最佳時機把握不好，也會對拖拉機的燃油經濟性、動力性造成極大影響。另外頻繁換擋操作，增加了駕駛員工作強度。

二、自動換擋裝置設計方案

1．系統組成

控制裝置由液壓執行元件、電路控制元件、信息獲取元件和信息處理元件四部分組成?？刂破鲗@取的發動機轉速、車速、油門位置、離合位置、擋位位置等信息與設定數值比對，通過邏輯判斷、運算、處理后發出指令。指令分別通過信號線輸到電磁閥組合閥塊，電磁閥組合閥塊按指令向液壓執行油缸供油，達到自動換擋、變速的目的。同時控制器還將各類擋位、轉速、開關位置信息輸送到顯示器。

2．控制方法

大功率輪式拖拉機變速機構為組合式變速箱，由變速箱與分動箱串聯組成。該變速機構將二者擋位進行穿插排布，滿足農用拖拉機多擋位要求。拖拉機變速換擋時需操縱變速箱和分動箱操縱桿，故操縱形式較為復雜。本自動換擋系統的控制方法為：在系統的初始設定中，根據變速機構擋位穿插排布的順序，參考理論車速，將各擋位進行有序排列。在自動換擋過程中，根據目標擋位，控制器內部進行邏輯處理，實現從低擋位到高擋位自動選擋和掛擋操作。

3．工作原理

在工作過程中，齒輪泵接受由發動機輸出的動力。換擋時自動控制系統使得離合器分離，切斷動力傳輸，自動控制系統根據傳感器提取的車速和油門等信號，確定需要的擋位?？刂破鞲鶕繕藫跷?，通過內部邏輯判斷，完成選擋操作；同時控制變速箱和分動箱換擋電磁閥之間的邏輯動作，促使變速箱、分動箱各自的換擋油缸相應動作而完成換擋。選定擋位后自動控制系統使得離合器結合，拖拉機按照新選定的擋位運行。

1.變速箱 2.分動箱 3.油門踏板 4.顯示器 5.電控手柄 6.控制器 7.變速箱換擋端蓋總成 8.分動箱換擋端蓋總成 9.液壓缸 10.油管 11.離合器執行機構 12.制動踏板 13.觸點開關

圖1組合式變速箱4．實施方式

本文所述的大功率輪式拖拉機，其變速機構為組合式變速箱，由變速箱與分動箱串聯組成，如圖1所示。替換原變速箱1與分動箱2換擋端蓋總成，新的變速箱換擋端蓋總成7和分動箱換擋端蓋總成8上集成了獨立操縱換擋撥叉、組合電磁閥和液壓缸，其中液壓缸帶比例位移傳感器；在油門踏板3下安裝帶有比例位移傳感器的液壓缸9；在制動踏板12下安裝觸點開關13；在變速箱體上安裝離合器執行機構11，該機構主要由電磁閥組、位移傳感器和工作油缸組成，它和離合擋桿連接；控制器6、電控手柄5和顯示器4安裝在駕駛室里，變速箱換擋端蓋總成7和分動箱換擋端蓋總成8上的傳感器和電磁閥、觸點開關13、控制器6、電控手柄5和顯示器4等電器元件用電線連接，液壓缸的油管10接到變速箱1換擋端蓋總成7上的組合電磁閥。

三、總結

本文介紹了大功率輪式拖拉機自動換擋控制裝置的系統組成、控制方法、工作原理及實現方式。自動換擋控制技術的應用，擴大擋位的速比范圍，提高了擋位的密集度，提高拖拉機燃油經濟性和綜合使用性能。使駕駛員從繁重的換擋操作中解放出來，更專注于機體所帶農機具的操作，減少了工作強度，提高了生產效率。

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