拖拉机自动变速箱技术及其发展趋势

王志艳

摘 要：拖拉机是农业生产中最常用的动力机械，随着拖拉机可装配农机具的不断增多，拖拉机所能实现的功能也越来越丰富，这对拖拉机的性能提出了更高的要求。随着传统的手动变速箱难以满足现代化高效生产的要求，自动变速箱更多的应用到了拖拉机领域，并显著改善和优化了拖拉机的动力性和操作便捷程度。

关键词：拖拉机；自动变速箱；技术；趋势

中图分类号：S219.07 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.03.054

拖拉机是我国农业生产中的重要动力机械，随着农业机械化的不断发展，拖拉机在我国的农业生产中使用量和作业范围越来越大，拖拉机通过悬挂或背负的方式能够装配多种农机具进行作业，同时还能承担运输和牵引的任务，其在农业生产中的功能不可取代。由于农业生产对拖拉机的功能要求越来越高，为优化拖拉机的操作方式，提高拖拉机的作业性能，对于传统的手动变速箱进行改良与替代，已成为拖拉机结构改进的必然趋势，先进的自动变速箱的引进，有效提高了拖拉机的作业效率，也对拖拉机更多新功能的开发创造了可能。

1 拖拉机自动变速箱的特点

拖拉机与普通汽车相比，最大的不同就在于动力的使用方式，生产中的拖拉机对于动力的需求是低速和大牵引力，这样能够保证农业生产多种机具的使用要求。尽管汽车领域的自动变速箱的技术已经比较成熟，但是对于拖拉机而言，仍然不能对其进行照搬。针对拖拉机作业更为复杂的情况和机具作业的行驶要求，拖拉机在自动换挡的策略上应具备自身特点。

当拖拉机在田间作业时，由于受到牵引力、外界阻力、轮胎与土壤之间的相互作用，导致发动机工作参数不断处于变化状态，这与道路行驶具有很大差异。同时，当拖拉机悬挂不同农机具作业时，对于牵引力和行驶方式的要求也不相同，例如耕地作业，需要拖拉机提供持续及较大的牵引力，而对于播种作业所需的牵引力不大，低速平稳行驶的要求很高。因此，利用现代化的电子、微机和智能控制等技术来使拖拉机的自动变速箱能够胜任低速大牵引力的作业要求，同时还能满足道路运输的相关要求，才能保证拖拉机的自动变速技术满足农业生产的相关要求。

2 拖拉机自动变速箱的类型

拖拉机的自动变速箱主要是为降低操作人员频繁换挡的劳动负担，通过制定的程序实现不同情况下的自动变速。根据现阶段使用的变速箱原理的不同，拖拉机使用的自动变速箱主要包括液力机械式变速箱、静液压式变速箱和液压机械式变速箱三类。

2.1 液力机械式变速箱

液力机械式变速箱主要是利用液力变矩器或液力偶合器与机械式变速箱进行串联的自动变速箱形式，这种结构能保证拖拉机起步平稳，有效防止传动系统过载。液力机械式变速箱能够实现拖拉机在单独的机械排挡内的无级变速要求，但液力变矩器本身的传动效率比较低，而液力偶合器在发动机正常功率下能发挥较高的效率，但在低速运转时效率仍较低，这不利于拖拉机耕整地或播种作业等慢速作业的效率要求，导致液力机械式变速箱在实际的生产应用中所占比例不高。

2.2 静液压式变速箱

静液压式变速箱主要采用了液压传动装置与机械式变速箱串联的组合形式 ，发动机的输出功率主要通过液压传动装置进行控制。液压传动装置多采用变量泵和变量马达为主要工作部件，能够有效实现更大的变速范围，并提高拖拉机的传动效率。静液压式变速箱具有无级变速的特点，使用过程变速平稳、无明显冲击载荷，且通过先进的电子化控制，有效减轻了操作者的劳动负担。静液压式变速箱也存在传动效率低的缺点，与传统的机械式变速箱相比，传动效率约低15%左右，由于传动效率的不足，静液压式变速箱更多的应用于中小型拖拉机使用，大马力拖拉机使用较少。

2.3 液压机械式变速箱

液压机械式变速箱采用了液压传动装置与机械式变速箱并联的方式进行传动，由于使用了差动机构将发动机功率进行合流或分流，使发动机产生的动力不必全部通过液压传动装置，且具备将液压传动关闭实现纯机械传动的功能。由于技术上的优势，液压机械式变速箱具备较高的机械传动效率，且有利于实现拖拉机的平稳起步和匀速行驶，再通过与电子控制系统的结合，更有利于适应农业生产的环境和农艺要求，适应负载变化的要求，显著提高了拖拉机的自动化程度及作业效率，是现阶段使用最多的自动变速箱。

3 拖拉机自动变速技术发展趋势

尽管现阶段的拖拉机自动变速箱在技术上取得了一定的成绩，但相对于技术成熟的要求而言，仍存在一定的距离，仍需根据农业生产的相关要求进行优化。自动变速箱的发展应重视以下几个方面：

一是重视与高新技术的紧密结合，尝试与网络技术、自动检测技术和先进控制技术的有机结合，通过先进的电子技术及可控制元件来突破机械结构难以解决的困难，并提升自动变速箱的科技含量。

二是为满足田间作业的功能需求，应适当增加自动变速箱的挡位数，这不仅能够提升拖拉机作业的平顺程度，还能显著降低燃油消耗，在田间作业时能保证拖拉机有更广的速比分配模式。

三是实现工作模式的分类选择，除正常的農业生产作业外，为提高拖拉机在运输作业的生产率和燃油经济性，可根据需求增加运输挡。为提高拖拉机的开沟、爬坡等低速作业项目，可增加专用的爬行挡。工作模式的增加显著减低了拖拉机自动换挡的复杂性，增加了拖拉机的工作适应能力。