拖拉機(jī)變速箱動(dòng)力換擋分析

車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)是決定大功率車(chē)輛性能的關(guān)鍵部件。我國(guó)目前使用的拖拉機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，從而獲得廣泛應(yīng)用。但這種手動(dòng)機(jī)械式變速器屬于非動(dòng)力換擋，輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化比較大，換擋時(shí)首先分離主離合器以切斷動(dòng)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(shí)刻，換擋時(shí)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(dòng)頻繁，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱能適時(shí)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(guò)僅僅依靠駕駛員操縱傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，難以保證拖拉機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，而且增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。

動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器是機(jī)電液一體化的產(chǎn)品 ，由齒輪式變速器、液壓控制的換擋離合器、傳感器 、電子控制系統(tǒng)組成。它是在傳統(tǒng)定軸式或行星式動(dòng)力換擋變速器的基礎(chǔ)上， 應(yīng)用電子技術(shù)和自動(dòng)變速理論 ，以電子控制單元（ ECU ） 為核 心，通過(guò)液壓執(zhí)行系統(tǒng)控制摩擦結(jié)合元件的分離與接合 、選 換擋操作以及發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)的調(diào)節(jié) ，來(lái)實(shí)現(xiàn)不切斷動(dòng)力情況 下的拖拉機(jī)自動(dòng)換擋控制 。

拖拉機(jī)動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器工作原理

動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器的基本工作原理如圖 1 所示 ，由駕 駛員通過(guò)油門(mén)踏板 ，制動(dòng)踏板和換擋手柄向變速器控制器( TCU ） 表達(dá)意圖 ，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、作業(yè)速度 、擋位 、油門(mén)開(kāi)度等 傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)拖拉機(jī)的作業(yè)狀況，并將相應(yīng)的電信號(hào)輸入 TCU ,TCU 按存儲(chǔ)在其中的設(shè)定程序模擬熟練駕駛員的駕駛 規(guī)律（ 換擋規(guī)律 、發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律等） ，通過(guò)選換擋液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)換擋離合器的結(jié)合及分離進(jìn)行控 制 ，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的匹配，從而獲得優(yōu)良的作 業(yè)性能和迅速換擋能力 。

動(dòng)力換擋變速器由于換擋操作簡(jiǎn)單且動(dòng)力不中斷，改善了拖拉機(jī)的操縱性能，提高了工作效率。自1959年美國(guó)卡特彼勒公司在D9D拖拉機(jī)上首次成功地應(yīng)用動(dòng)力換擋以來(lái)，由于其在換擋時(shí)所表現(xiàn)出的明顯優(yōu)點(diǎn)，吸引了許多廠家紛紛效仿 。如同時(shí)期的Ford公司在其671／771／871／971拖拉機(jī)上引入一0一Speed 10+2動(dòng)力換擋變速箱，該變速器作業(yè)速度范圍0．9～30 km／h，可在作業(yè)阻力大的區(qū)域快速降擋以提升牽引力，通過(guò)后及時(shí)升擋以保證作業(yè)速度和燃油經(jīng)濟(jì)性，在此過(guò)程中不需要停車(chē)和操縱離合器，而且可保持動(dòng)力輸出軸速度不變，從而顯著提升拖拉機(jī)動(dòng)力輸出。隨后于1982年，Case IH公司在其Steiger Panther 1000拖拉機(jī)上首次采用12擋電子控制全動(dòng)力換擋變速器，換擋機(jī)構(gòu)全部由摩擦片濕式離合器控制，使駕駛員操作更加方便快捷，且提高了換擋質(zhì)量。類(lèi)似的還有美國(guó)John Deere公司的9620型，AGCO Allis公司的9745型，Case公司的Magnum系列以及Ford公司的8770型等拖拉機(jī)全動(dòng)力換擋變速器。

90年代中期，德國(guó)ZF公司生產(chǎn)的T7000系列拖拉機(jī)變速箱則屬于半動(dòng)力換擋機(jī)構(gòu) ，主變速為6擋同步器換擋，副變速為4擋動(dòng)力換擋，由6個(gè)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(cè)功能，在超過(guò)限定值時(shí)，將對(duì)駕駛員發(fā)出警告，以防止過(guò)載造成的傳動(dòng)系損傷。此外手動(dòng)換擋通過(guò)換擋桿上的按鈕來(lái)操控，提高了駕駛員的操作舒適性，而自動(dòng)換擋適用于各種復(fù)雜的工況，并通過(guò)速度匹配來(lái)協(xié)調(diào)動(dòng)力換擋與同步器擋位切換。與之相似還有Case IH公司的Puma 155型，美國(guó)AllisChalmers公司8050型，New Holland公司的T1404型拖拉機(jī)等等。目前幾乎國(guó)外所有大型拖拉機(jī)企業(yè)均有裝配動(dòng)力換擋變速器的拖拉機(jī)產(chǎn)品，功率范圍涵蓋75～530馬力，且經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展，技術(shù)比較成熟。

在我國(guó)，動(dòng)力換擋變速器最早是在工程機(jī)械上得到應(yīng)用，如1966年柳工Z435裝載機(jī)上使用的定軸式變速器，隨后在1970年開(kāi)始在ZL50裝載機(jī)上使用行星式變速器。此后在80年代又先后引入了日本TCM叉車(chē)的變速器和德國(guó)ZF公司電液控制定軸式變速器等先進(jìn)技術(shù)，使我國(guó)這一行業(yè)水平有了較大的提高 。目前動(dòng)力換擋變速器主要在裝載機(jī)、推土機(jī)、叉車(chē)、平地機(jī)和壓路機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)以吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)為主的各科研院所機(jī)構(gòu)均對(duì)液力自動(dòng)變速控制技術(shù)進(jìn)行了研究，并取得了一些科研成果。但這些研究主要集中在汽車(chē)和工程機(jī)械上，而在農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)上的應(yīng)用研究較少。此后直到2010年，中國(guó)一拖集團(tuán)公司與國(guó)外合作，逐步研發(fā)了東方紅IJz、LA、LF等系列重型動(dòng)力換擋拖拉機(jī)，才實(shí)現(xiàn)我國(guó)大功率拖拉機(jī)在該項(xiàng)目上零的突破。到現(xiàn)在為止，國(guó)內(nèi)已有中國(guó)一拖、福田雷沃重工、山東常林、五征集團(tuán)、常州東風(fēng)、奇瑞重工、洛陽(yáng)博馬、江蘇聯(lián)凱農(nóng)業(yè)裝備和江蘇常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備等企業(yè)開(kāi)展了拖拉機(jī)動(dòng)力換擋技術(shù)的科研攻關(guān)和樣機(jī)研制 ，并有部份產(chǎn)品有進(jìn)入國(guó)內(nèi)農(nóng)機(jī)市場(chǎng)，如五征集團(tuán)雷諾曼1804、2004、2104，中聯(lián)重科PL2304、PL2604、東方紅2404、2204、福田雷沃重工P2654等，但與國(guó)外相比，仍處于技術(shù)引進(jìn)消化吸收的起步階段。

拖拉機(jī)主要從事田間作業(yè)和道路運(yùn)輸，多擋、大傳動(dòng)比范圍和長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷作業(yè)是農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)傳動(dòng)系的主要特點(diǎn) 。擋位的增多，一方面可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率，另一方面可以拓寬變速器的速比范圍，以適應(yīng)各種復(fù)雜地況和特種作業(yè)要求。如果采用傳統(tǒng)的兩軸式或三軸式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，必然會(huì)使變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜而笨重，所以拖拉機(jī)動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器多采用主副變速相串聯(lián)的多級(jí)組成式傳動(dòng)方案，主副變速分別由不同的操縱機(jī)構(gòu)控制，其優(yōu)點(diǎn)在于傳動(dòng)齒輪個(gè)數(shù)少，同等條件下變速箱結(jié)構(gòu)尺寸和重量減小，且傳動(dòng)比變化率大，使拖拉機(jī)的驅(qū)動(dòng)力和行駛速度都有較寬的變化范圍。

半動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器是由手動(dòng)加自動(dòng)聯(lián)合控制，其中主變速一般由液壓控制的換擋離合器操縱，其擋位可通過(guò)控制器依照換擋規(guī)律實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，如卡特彼勒公司Challeng—er 35系列拖拉機(jī)就是在其10—16擋高段范圍內(nèi)可自動(dòng)換擋。而副變速各速度區(qū)段之間的切換最早是由換段桿操縱滑動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，隨后發(fā)展為嚙合套和同步器，使換段更加平順，迅速，且減小了換段沖擊。換段是由駕駛員根據(jù)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)直接手動(dòng)控制。如國(guó)內(nèi)福田雷沃公司的P2654以及中國(guó)一拖的LZ2404拖拉機(jī)裝配的就是以手柄操縱的同步器換段機(jī)構(gòu)。

雖然半動(dòng)力換擋變速器在一定程度上減輕了駕駛員的負(fù)擔(dān)，但仍需手動(dòng)換段，需要駕駛員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作，達(dá)不到對(duì)拖拉機(jī)作業(yè)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制，從而使作業(yè)效率ZUI大化。因此為滿(mǎn)足智能化作業(yè)的要求，由半動(dòng)力發(fā)展為全動(dòng)力換擋，從而有利于實(shí)施換擋控制策略，以使擋位切換能根據(jù)作業(yè)負(fù)荷來(lái)實(shí)時(shí)改變，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。如紐荷蘭T7040拖拉機(jī)采用的18+6全動(dòng)力換擋變速器，在技術(shù)上要大大高于一般的5區(qū)域或6區(qū)域半動(dòng)力自動(dòng)換擋變速箱，其主要優(yōu)勢(shì)是：可在1．9—40 km／h的全速度段范圍內(nèi)通過(guò)兩個(gè)按鈕控制改變擋位，不需要踩離合器。而且在選定自動(dòng)功能后，擋位完全實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)控制，即自動(dòng)增減擋位。

全動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器與一般的半動(dòng)力自動(dòng)換擋變速箱相比，給用戶(hù)帶來(lái)的主要好處與利益是：一是作業(yè)效率更高(發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同時(shí))，耗油率更低；二是在田間作業(yè)條件復(fù)雜時(shí)，特別是低濕地作業(yè)時(shí)的通過(guò)性能更好；三是對(duì)于大中功率級(jí)別的拖拉機(jī)，不需要手動(dòng)操縱機(jī)械式換擋，變速箱的整體可靠性更高。四是由于變速箱內(nèi)部動(dòng)力傳動(dòng)路線簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的內(nèi)耗以及熱量少，變速箱殼體可采用高強(qiáng)度鑄鋼材料而不是鋁質(zhì)材料，變速箱總體結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固耐用。

此外，為提高拖拉機(jī)在輕負(fù)荷作業(yè)時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，大功率拖拉機(jī)大多在原有擋位的基礎(chǔ)上增加直接擋或超速擋用于提高行駛速度，比如Emiliano Brancolini將獨(dú)立PTO動(dòng)力輸出通過(guò)電控液壓換擋機(jī)構(gòu)引入行走系統(tǒng)，作為超速擋應(yīng)用于不需要FrO輸出的道路運(yùn)輸模式，使拖拉機(jī)行駛速度從原有40km／h提高到50km／h。

電液技術(shù)

電液技術(shù)在動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器上的應(yīng)用主要包括以下三個(gè)方面：

一是采用電子控制液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)換擋離合器切換擋位，如Case IH公司在其Steiger拖拉機(jī)上裝配電子脈沖寬度調(diào)節(jié)換擋電磁閥，由控制器控制自動(dòng)換擋，使其在田間和公路上的換擋更加順暢，既減輕了駕駛員的疲勞程度，又延長(zhǎng)了變速箱的壽命。

二是電子輔助功能，如(1)強(qiáng)制降擋功能，在高速擋運(yùn)行過(guò)程中遇到大負(fù)載時(shí)或駕駛員快速踏下油門(mén)踏板時(shí)，系統(tǒng)將臨時(shí)降低至低擋位；(2)巡航功能，駕駛員無(wú)需踩油門(mén)踏板，旦設(shè)定工作速度，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)油門(mén)開(kāi)度、擋位變換，使拖拉機(jī)按燃油經(jīng)濟(jì)性或動(dòng)力性要求保持設(shè)定的作業(yè)速度行駛，以減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度；(3)驅(qū)動(dòng)防滑功能，拖拉機(jī)在附著系數(shù)低的作業(yè)路面起步或加速時(shí)，通過(guò)對(duì)換擋離合器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和擋位變化來(lái)控制輸出軸轉(zhuǎn)矩來(lái)控制牽引力，以達(dá)到防滑控制的目的，提高拖拉機(jī)的操縱性、穩(wěn)定性和安全性；(4)電子地頭轉(zhuǎn)向功能，在田間地頭轉(zhuǎn)向時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，懸掛農(nóng)具升降，液壓輸出與油門(mén)控制，簡(jiǎn)化地頭轉(zhuǎn)彎操作。

三是變速器與拖拉機(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(dòng)系控制系統(tǒng)與動(dòng)力換擋變速器控制器通過(guò)CAN總線集成，使整個(gè)傳動(dòng)系可模塊化定制，方便系統(tǒng)連接。此外通過(guò)拖拉機(jī)各設(shè)備之間的信息交換，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系和農(nóng)具作業(yè)狀態(tài)參數(shù)一體化監(jiān)測(cè)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(wèn)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。

控制技術(shù)

換擋控制技術(shù)是拖拉機(jī)動(dòng)力換擋自動(dòng)變速器的核心問(wèn)題，將直接影響拖拉機(jī)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。它主要包括換擋規(guī)律和換擋品質(zhì)兩個(gè)方面。

(1)換擋規(guī)律

換擋規(guī)律通過(guò)研究拖拉機(jī)各擋位自動(dòng)換擋時(shí)刻與控制參數(shù)(如作業(yè)速度、負(fù)荷程度、滑轉(zhuǎn)率、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩等)之問(wèn)的關(guān)系，并經(jīng)過(guò)性能仿真優(yōu)化后，確定換擋點(diǎn) ，避免換擋循環(huán)。

目前拖拉機(jī)自動(dòng)變速器換擋規(guī)律是從汽車(chē)傳動(dòng)系所采用的以車(chē)速和油門(mén)開(kāi)度為控制參數(shù)的“兩參數(shù)換擋規(guī)律”基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。但這些傳統(tǒng)的換擋規(guī)律是建立在被控對(duì)象準(zhǔn)確數(shù)字模型基礎(chǔ)上，對(duì)于拖拉機(jī)和工程車(chē)輛，由于工況復(fù)雜，負(fù)荷變化劇烈，建立其準(zhǔn)確模型比較困難，使基于數(shù)學(xué)模型的各類(lèi)控制方法難以解決這一問(wèn)題。因此近年來(lái)許多研究將智能控制理論應(yīng)用于換擋規(guī)律，如I．Sakai等提出了模糊換擋策略 J，K．Hayashi等提出了根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速和加速踏板位置變化量利用模糊邏輯判斷車(chē)輛負(fù)載和駕駛員意圖、根據(jù)車(chē)輛速度、負(fù)載、駕駛員意圖和加速踏板位置利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理決策換擋位置的智能控制策略 。Jonas Fredrikson采用自適應(yīng)反饋方法構(gòu)建控制器，并提出將發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)控制一部分的非線性換擋控制方法 ?，F(xiàn)代控制方法的引入，并增加能夠反映具體作業(yè)狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)的參數(shù)，使得換擋時(shí)機(jī)和擋位分布更加合理，可以大大提高了車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)效率。

在控制策略上，Case IH公司Steiger拖拉機(jī)16F／2R全動(dòng)力換擋變速箱按照拖拉機(jī)作業(yè)特點(diǎn)，分成田間和公路兩種自動(dòng)換擋模式，根據(jù)變速箱輸出軸轉(zhuǎn)速、當(dāng)前的擋位數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩負(fù)載，自動(dòng)選擇前進(jìn)擋位，田間作業(yè)時(shí)，采用動(dòng)力控制模式，以獲取ZUI大動(dòng)力輸出，而在公路運(yùn)輸時(shí)，采用經(jīng)濟(jì)模式，從而使燃油噴射更加準(zhǔn)確，油耗更低。而New Holland公司則開(kāi)發(fā)出拖拉機(jī)行走速度管理系統(tǒng)GSM，其不僅包括自動(dòng)換擋功能，還可在田間作業(yè)負(fù)荷變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與變速器擋位相匹配使拖拉機(jī)按照駕駛員設(shè)定的工作速度進(jìn)行作業(yè)，在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下能大幅提升生產(chǎn)效率。

在控制參數(shù)選擇上，由于拖拉機(jī)作業(yè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和行走機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，使得其性能在動(dòng)態(tài)負(fù)荷下大為降低。因此要提高整機(jī)性能，就必須在對(duì)工作裝置、行走機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)合理匹配的基礎(chǔ)上，結(jié)合過(guò)程控制方式才能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)工作裝置的負(fù)荷控制來(lái)調(diào)節(jié)行走機(jī)構(gòu)的負(fù)荷分布和滑轉(zhuǎn)率，以及對(duì)傳動(dòng)系的速比控制來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷分布，這兩種控制調(diào)節(jié)必須協(xié)調(diào)一致才能有效。從國(guó)外大功率拖拉機(jī)所應(yīng)用的自動(dòng)換擋控制策略來(lái)看，大多是以發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度、行走速度以及作業(yè)負(fù)荷作為基礎(chǔ)控制參數(shù)來(lái)研究，并輔以現(xiàn)代控制理論方法，將發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系以及農(nóng)具負(fù)載結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制 ，其聯(lián)合作業(yè)如圖2所示。拖拉機(jī)在道路運(yùn)輸和田問(wèn)作業(yè)時(shí)具有不同的負(fù)荷條件，因此研究動(dòng)力換擋變速器換擋規(guī)律時(shí)，就需要綜合考慮拖拉機(jī)機(jī)組、作業(yè)環(huán)境以及駕駛員意圖，并根據(jù)不同的作業(yè)負(fù)荷來(lái)確定不同的換擋調(diào)節(jié)模式，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與作業(yè)機(jī)組之間合理匹配，兼顧動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。

(2)換擋品質(zhì)

動(dòng)力換擋變速器是通過(guò)液壓操縱離合器的接合和分離來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋的，但由于液體的不可壓縮性，換擋操縱液壓系統(tǒng)剛度較大，如果換擋元件接合過(guò)猛，會(huì)產(chǎn)生換擋沖擊，使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷，加劇零部件的磨損，降低使用壽命，而且易使駕駛員疲勞。良好的換擋品質(zhì)要求換擋迅速、平穩(wěn)、無(wú)沖擊，且對(duì)動(dòng)力傳遞影響小，盡量使動(dòng)力不中斷。

在實(shí)際換擋過(guò)程中，各擋位離合器大多是由單向開(kāi)關(guān)閥控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)時(shí)，離合器內(nèi)壓力只能增加，而當(dāng)開(kāi)關(guān)閥處于關(guān)閉位置，離合器內(nèi)液體壓力為零，因此原離合器分離的準(zhǔn)確時(shí)間無(wú)法確定，另外離合器液壓還受溫度、離合器盤(pán)磨損以及轉(zhuǎn)速影響，不能有效測(cè)定實(shí)際的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這些都對(duì)閉環(huán)控制形成障礙，因此Giulio Panzani等針對(duì)大功率拖拉機(jī)動(dòng)力換擋變速器設(shè)計(jì)了一種開(kāi)環(huán)控制器，以拖拉機(jī)速度為對(duì)象，優(yōu)化換擋調(diào)壓閥的液壓輸出，以控制離合器切換時(shí)間，從而獲得較為理想的換擋品質(zhì)。而ZF公司T7000系列拖拉機(jī)則是通過(guò)采用電子脈沖控制比例電磁閥來(lái)調(diào)節(jié)換擋離合器內(nèi)液體壓力，并增加過(guò)載保護(hù)，使換擋過(guò)程受溫度與負(fù)荷影響顯著減小。國(guó)內(nèi)用試驗(yàn)的方法研究了動(dòng)力換擋變速箱換擋過(guò)程中，換擋離合器壓力變化過(guò)程對(duì)旋轉(zhuǎn)速度的影響，發(fā)現(xiàn)在理想換擋點(diǎn)變速箱換擋最平穩(wěn) 。美國(guó)Delta Power公司則開(kāi)發(fā)出一種柔性換擋技術(shù)，當(dāng)控制器收到換擋手柄產(chǎn)生的某一擋位信號(hào)輸出指令后，通過(guò)程序控制，選擇合適的接合壓力曲線，根據(jù)設(shè)定的程序，啟動(dòng)相應(yīng)的擋位電磁換向閥和比例減壓閥，實(shí)現(xiàn)換擋離合器快速的軟接合和分離過(guò)程，從而有效提升換擋質(zhì)量。

小結(jié)

拖拉機(jī)是目前農(nóng)業(yè)機(jī)械中最重要的農(nóng)用設(shè)備，雖然我國(guó)拖拉機(jī)保有量居世界前列，但與國(guó)外相比，其技術(shù)含量不高。根據(jù)國(guó)外拖拉機(jī)近幾十年的發(fā)展趨勢(shì)而看，在拖拉機(jī)上采用電子控制技術(shù)是其未來(lái)發(fā)展的必然方向。通過(guò)采用動(dòng)力換擋自動(dòng)控制技術(shù)，可使駕駛員從繁重的換擋操作中解放出來(lái)，更加專(zhuān)注于機(jī)體所帶農(nóng)機(jī)具的操作，減少工作量，提高生產(chǎn)效率。而且換擋過(guò)程由TCU根據(jù)當(dāng)前作業(yè)工況以及駕駛員意圖，采用最優(yōu)化的換擋規(guī)律與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行協(xié)同控制，可保證拖拉機(jī)在理想的換擋點(diǎn)及時(shí)換擋，可避免換擋操作不當(dāng)所引起的換擋沖擊，提高了換擋品質(zhì)，減小零部件的磨損，提高車(chē)輛的使用壽命和燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放污染。同時(shí)通過(guò)GPS

獲取更準(zhǔn)確的作業(yè)信息，以及TCU與拖拉機(jī)其它附屬設(shè)備(比如發(fā)動(dòng)機(jī)、農(nóng)具)之間的信息共享，可形成一體化的集成控制技術(shù)，這對(duì)于提高我國(guó)拖拉機(jī)的智能化水平，以及實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的精細(xì)農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)也具有較強(qiáng)的理論與現(xiàn)實(shí)意義。