CVT傳動系拖拉機作業效率及經濟性對比分析

摘 要：本文針對CVT傳動系拖拉機的作業效率及經濟性，設計了對比試驗驗證規程，與傳統機械有級擋拖拉機進行了對比試驗。通過開展此試驗，得出CVT傳動系拖拉機在作業效率及經濟性方面有明顯的優勢，作業性能較之傳統拖拉機有了大范圍的提升。

關鍵詞：CVT；拖拉機；機械有級擋；作業效率

1 引言

眾所周知，CVT傳動系統是農業拖拉機傳動系統的終極目標，也是國家科研機構及制造企業研發的重點和難點。區別于汽車行業，拖拉機傳動系，尤其是大馬力拖拉機傳動系特點是低轉速、大扭矩，且要適應變化復雜的田間耕作環境及惡劣的作業條件，這就要求拖拉機CVT傳動系統在傳遞較大扭矩的同時，還要能實現高效穩定靈敏的變速操控以及較好的作業穩定性和可靠性。現在國內研發能力較強的科研機構和拖拉機專業制造企業，諸如中國一拖、濰柴雷沃、濰坊魯中等，均已經有了相對成熟的技術路線及整體設計方案，并且也進行了小批量的試制及銷售。

現在拖拉機主流CVT（Continuously Variable Transmission）傳動系統，即無級變速傳動系統，能夠實現拖拉機在設定的速度區間內進行速度無限可調。目前多采用機械液壓雙功率合流式無級變速系統，即HMCVT（Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission），該系統由機械變速機構、泵—馬達液壓無級變速系統、動力分流或匯流行星齒輪機構、電子控制裝置及驅動系統等構成，既保留了機械傳動的高效率，又通過液壓傳動與機械傳動的結合實現無級變速。傳動系統在TCU的精準控制下，與發動機控制系統ECU緊密配合貼合，匯集多區段機械液壓行星匯流高效傳動系技術、一體式泵馬達液壓變速單元高效傳動技術、CVT動力總成控制技術等多項技術，針對拖拉機田間作業復雜多變的工況，傳動系和發動機配比出最優的工作參數，能夠實現最佳動力性和最佳燃油經濟性。加之CVT傳動系拖拉機在整機配置上要高于普通機械換擋拖拉機，駕駛舒適性和操作方便性大大提升，駕駛員能夠更加專注于作業安全性和作業質量，故而能全方位提升作業效率和降低單位作業面積的油耗量。本文就將對CVT傳動系拖拉機作業效率及經濟性進行對比分析。

2 對比試驗

CVT拖拉機和參與對比的拖拉機按照標準配套相同規格的液壓翻轉犁，耕深、作業幅寬要求一致，兩臺拖拉機驅動方式、標定功率、標定轉速、輪胎數量和規格相同，最小使用質量接近，兩臺車均采用最佳的犁耕作業工況，同一駕駛員操作。作業面積、土壤類型、地形地勢、耕前植被種類、種植方式等方面保持一致，試驗土壤絕對含水率、土壤堅實度、耕前植被密度、耕前植被高度等偏差不超過5%。試驗前，兩臺拖拉機均應加滿同樣標號的燃油，冷卻液、其他潤滑油也應加至標準位置。對比驗證作業面積為50畝，中途非故障原因不允許停車。

參與對比的拖拉機為CVT傳動系拖拉機和機械有級擋拖拉機各一臺，兩臺拖拉機發動機標定功率均為177kW，標定轉速均為2200r/min，輪胎型號相同，前輪420/85R30，后輪520/85R429。兩臺拖拉機均為四輪驅動，使用質量相近，耕作擋位均選用最佳作業擋位，配套同一型號1LFT-550型液壓翻轉犁進行犁耕作業，耕深均為28cm。兩塊作業地塊面積相同，前茬作物均為玉米，地形平坦，土壤類型一樣，作業條件十分接近。對比試驗結果（見表1）。

3 對比試驗結果

3.1 作業效率方面

由表1可以看出，作業效率以畝均作業時間表示。CVT傳動系拖拉機畝均作業時間為217.23s，機械換擋拖拉機畝均作業時間為309.30s，CVT拖拉機比機械換擋拖拉機作業效率提高29.8%。

3.2 經濟性方面

由表1可以看出，CVT傳動系拖拉機畝均耗油量為1.8507L，機械換擋拖拉機畝均耗油量為2.4853L，CVT拖拉機比機械換擋拖拉機畝均耗油量降低25.5%。由此可以得出，在本次試驗地點、作業面積同等條件下，CVT拖拉機在作業效率和經濟性等方面，均展現出了較大優勢。

3.3 作業舒適度與精準度方面

由于CVT拖拉機采用了智能操控平臺、豪華懸浮駕駛室、負載敏感型液壓系統、電液綜合控制提升系統結合力位傳感形成閉環控制，實現了操縱便捷性與作業精確度的飛躍式提升，相較于傳統機械換擋拖拉機，其優勢顯而易見。這不僅極大地減輕了駕駛員的勞動強度，免除了頻8b7c658546d4e2e759201ef36488ba4adaa11939dcf5468e60c8cc390606506c繁換擋與不必要的操作，還讓駕駛員能更專注于提升耕作質量，從而自然帶動了作業效率的顯著提升。

由表1可以看出，CVT拖拉機在正常作業時，駕駛員耳旁噪聲僅為75.5dB（A），比機械有級擋拖拉機降低了10.8dB（A）。駕駛員全身振動聯合加速度數值為0.206m/s2，也遠低于機械有級擋拖拉機，這就充分驗證了CVT傳動系拖拉機駕駛舒適性、操作方便性大大優于傳統機械有級擋拖拉機。

特別是在滿負荷作業場景下，當耕深需求超過40cm，面對土壤高比阻及復雜多變的田間環境，CVT拖拉機能夠智能感知不同負載需求，及時且精確地調整發動機與傳動系統的動力分配，確保始終處于最優作業狀態。相較之下，傳統機械換擋拖拉機則高度依賴駕駛員的經驗判斷及車輛反饋（如發動機轉速驟降、輪胎打滑等跡象），不得不通過頻繁換擋或手動調節油門等方式來應對負載變化，這不僅限制了作業效率，還間接導致了燃油經濟性的下降。

兩臺拖拉機均配置明新一中1LF-550型液壓翻轉犁，工作幅寬均調整至最大，耕深均在28cm左右。現場試驗土質為壤土，拖拉機操作機手為同一機手。作業效率對比結果按畝均作業時間計，P2404-7V型CVT傳動系拖拉機比M2404-N型機械有級擋拖拉機提高了29.8%；作業經濟性對比結果按畝均耗油量計，P2404-7V型CVT傳動系拖拉機比M2404-N型機械有級擋拖拉機降低了25.5%；畝均作業油耗成本，P2404-7V型CVT傳動系拖拉機比M2404-N型機械有級擋拖拉機畝均節約4.3元（按照0號柴油6.8元/L計算）。

4 結論

CVT傳動系拖拉機，作為當前傳統拖拉機技術中的旗艦級產品，其在作業效率、經濟性能、駕駛舒適度以及操作便捷性等多個維度上，均要優于機械換擋拖拉機。通過一系列設計的對比試驗，CVT傳動系拖拉機在實際作業環境中有效發揮出了應有的優勢。

盡管本次對比試驗受到了一定地域和地塊條件的限制，但CVT傳動系拖拉機依然能夠脫穎而出，展現出其強大的適應性和顯著的優勢。這一結論不僅基于試驗數據的支持，更得到了市場實踐的驗證。在東北、西北、內蒙古等大型農場中，CVT傳動系拖拉機已經憑借其卓越的性能和穩定的表現贏得了廣泛的認可和應用。它不僅能夠顯著提升農業生產效率，降低運營成本，還能夠為駕駛員提供更加舒適和便捷的操作體驗，是現代農業機械化進程中不可或缺的重要力量。

作者簡介：許凱，高級工程師，工學學士，主要從事農業機械試驗鑒定、技術推廣等工作。

*通信作者：王錦，高級會計師，管理學學士，主要從事于農業機械鑒定、推廣項目管理和財會等工作。