拖拉機變速箱的發(fā)展及前景分析

杜仁義

摘要：變速箱是拖拉機機械系統(tǒng)的重要組成部分，介紹拖拉機的發(fā)展過程和現(xiàn)階段的發(fā)展水平，有利于拖拉機變速箱的研發(fā)與進步，分析拖拉機變速箱未來的發(fā)展方向，有利于看清科研前沿，掌握市場動機，變速箱的發(fā)展也將使得拖拉機的操作和工作變得更加的簡單和舒適。

關(guān)鍵詞：拖拉機；變速箱；發(fā)展過程；前景

中圖分類號：S21903文獻標識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.03.032

0前言

我國是農(nóng)業(yè)大國，近年來我國的農(nóng)業(yè)機械水平發(fā)展迅速，拖拉機作為農(nóng)業(yè)機械中保有量最多的機械，其在農(nóng)業(yè)中的作用是不可取代的。本文主要分析農(nóng)用拖拉機的傳動系統(tǒng)中變速箱的重要地位。變速箱的很多零件在拖拉機的工作中起關(guān)鍵作用，它是拖拉機未來發(fā)展的重要部件，是拖拉機技術(shù)革新的重中之重，學習和掌握拖拉機的發(fā)展歷程、現(xiàn)階段研究水平以及分析未來的發(fā)展趨勢，有利于我國的拖拉機技術(shù)向現(xiàn)代化高技術(shù)發(fā)展，有利于提高我國生產(chǎn)拖拉機的質(zhì)量和使用性能。

1拖拉機變速箱發(fā)展歷程

拖拉機所使用的變速箱按照技術(shù)發(fā)展的先后大體上可分為3種類型，包括常用的手動變速箱、后期研發(fā)的負載換擋變速箱和更為先進的自動變速箱。

1.1手動變速箱發(fā)展

在拖拉機發(fā)展的早期，使用的主要是手動變速箱，它的結(jié)構(gòu)較為簡單，在技術(shù)上可分為：滑動齒輪換擋、嚙合套換擋以及同步器換擋三種方式，滑動齒輪換擋主要是通過主齒輪在驅(qū)動軸上來回滑動，在不同的位置上與從動齒輪嚙合，是最基礎(chǔ)的變速方式。嚙合套換擋是指在主動軸上存在一個空套齒輪，它與從動軸上的齒輪長期處于嚙合狀態(tài)，通過移動主動軸上的嚙合套，將主動軸的動力傳遞給空套齒輪。同步器換擋變速箱利用了摩擦原理，這有利于保證主從動齒輪在嚙合時有相等的圓周速度，這就使得在換擋過程中更加平順，避免了齒輪嚙合時的沖擊，確保了齒輪的使用壽命，這在拖拉機手動變速箱的發(fā)展過程中具有重要的意義。嚙合套換擋相對于滑動齒輪換擋具有體積小、換擋相對容易的優(yōu)點。由于滑動齒輪換擋和嚙合套換擋具有結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本低等優(yōu)點，所以它們在拖拉機產(chǎn)生的初期應(yīng)用極為廣泛。但隨著操作者對拖拉機駕駛平順性以及變速箱使用壽命的要求日益增長，同步器換擋變速箱的優(yōu)勢也就逐漸凸顯出來。自從20世紀30年代同步器變速箱被發(fā)明，它在歐美市場的使用就越來越廣泛，這也就導致了滑動齒輪換擋和嚙合套換擋結(jié)構(gòu)的變速箱已經(jīng)逐漸被淘汰。對于我國，由于拖拉機技術(shù)起步較晚，現(xiàn)階段滑動齒輪換擋和嚙合套換擋結(jié)構(gòu)還在很大程度上被使用，由于手動變速箱換擋時會中斷拖拉機動力，使得拖拉機的工作效率降低，操作變得更為繁瑣，因此，隨著時代的發(fā)展，對于變速箱操作的簡化要求也就越來越高。

1.2負載換擋變速箱發(fā)展

負載換擋變速箱是1959年卡特彼勒首次在拖拉機上應(yīng)用，由于具有換擋過程容易，保證動力連續(xù)不斷，優(yōu)化了操作性能，提高拖拉機工作效率的特點，得到了很多廠家的認可。負載換擋變速箱可分部分負載換擋變速箱和全負載換擋變速箱兩種。部分負載換擋的應(yīng)用領(lǐng)域主要在定軸輪系變速箱上。而經(jīng)過多年的發(fā)展，全負載換擋變速箱如今已達到具有12個前進擋位的多排擋全負載換擋，這種換擋方式多用于具有摩擦元件布置的周轉(zhuǎn)輪系變速箱結(jié)構(gòu)上， 通過先進的電液控制系統(tǒng)完成特定的執(zhí)行元件接合與分離 ， 從而實現(xiàn)全負載換擋的要求。這種變速箱廣泛的應(yīng)用于各大廠家的拖拉機上，其中包括了美國凱斯公司生產(chǎn)的 CX系列、法國雷諾公司生產(chǎn)的175 -74T2系列， 以及德國約翰迪爾公司生產(chǎn)的6000/7000系列拖拉機。

1.3自動變速箱發(fā)展

拖拉機自動變速箱與汽車上使用的自動變速箱原理和工作過程相似，不需要駕駛員參與換擋，換擋過程按照既定程序進行，按照自動變速箱采取的傳動形式可分為液力機械式變速箱、靜液壓式變速箱以及液壓機械式變速箱三種。（1）液力機械式變速箱的主要特點是：其傳動通過液力變矩器或是液力耦合器與變速箱進行串聯(lián)，使拖拉機起步更加平穩(wěn)，防止過載破壞。（2）靜液壓式變速箱的主要特點是：將液壓傳動裝置和變速箱串聯(lián)傳動，液壓傳動裝置負責發(fā)動機的全部功率，操作簡單平穩(wěn)。（3）液壓機械式變速箱的主要特點是：除了將液壓傳動裝置和變速箱串聯(lián)傳動外，還需要通過差動機構(gòu)功率的合流或分流，完成液壓傳動裝置與純機械傳動的選擇性傳動。自動變速箱在先進的拖拉機上應(yīng)用的越來越廣泛。

2拖拉機變速箱的發(fā)展趨勢

（1） 擋位增多化發(fā)展。更多的擋位不僅有利于換擋頓挫感的減少，還有利于降低拖拉機的油耗，提升拖拉機的動力，同時使得拖拉機有更多的速比分配。

（2） 自動控制化發(fā)展。更多的采用電控和液壓來完成換擋動作，對操作過程做到極致簡化。

（3） 高新技術(shù)更多應(yīng)用。隨著科學技術(shù)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)、遠程遙控技術(shù)以及自動檢測技術(shù)等更多的高新技術(shù)將應(yīng)用于拖拉機變速箱。

（4） 擋桿電子化。電子擋桿可極大的節(jié)約駕駛空間，同時使得操作進一步簡化。

3結(jié)語

拖拉機變速箱在整個機械傳動系統(tǒng)中具有重要的作用，通過對其發(fā)展過程的研究以及對未來發(fā)展方向的分析，有利于推動我國拖拉機變速箱的發(fā)展，有利于促進農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化進程的實施。