輪式拖拉機手柄操控系統起步控制探討

李 潛，張翠瑩，王亞偉

（第一拖拉機股份有限公司中小輪拖裝配廠，河南 洛陽 471003）

我國傳統拖拉機的駕駛員位置較高，所以在進行駕駛的時候容易受到樹木等外在因素的干擾，甚至還有可能威脅到駕駛員的人身安全，針對這種情況設計了雙操作系統拖拉機，能夠實現利用手柄進行拖拉機駕駛操作。這套手柄操作系統主要是在拖拉機的主駕旁邊設計位置較低的座椅，并且安置人工操作臺，可以讓駕駛員在座椅中進行手柄操作以及操作臺按鍵操作。手柄操作與原有操作之間是相互協調的，并且能夠做到隨意切換，方便拖拉機進行作業。

手柄操作系統主要是進行電液控制系統設計，通過對轉向、變速、離合等進行多方位元件安裝，進而實現有效控制。其中比較難的部分是起步階段的離合器剎車配合。手柄操作系統需要完成的是駕駛員不再需要單獨控制起步時的離合以及剎車，僅僅需要掛擋以及推動手柄就能夠實現拖拉機的起步。其中離合器接合速度控制跟剎車解除的時機必須要把握好，一方面需要保證拖拉機能夠起步平穩，另一方面也要降低離合器磨損，延長使用壽命。如果操作系統不夠完善就容易導致熄火、溜車等問題出現。所以在具體的設計中必須要保證離合器接合過程控制和剎車解除時機達到合理效果。

1 系統設計原理

手柄操作系統基于原有的拖拉機結構，對離合系統以及剎車系統安裝液壓油缸、位置傳感器、TCU控制單元，從而實現兩個系統的精確操控。核心是TCU控制系統，采集傳感器相關信號，通過提升器位置信號的感應做出工況判斷，再利用不同的工況進行離合剎車控制方案選擇。

在離合剎車控制液壓系統中，油缸、電磁閥、調速閥等液壓組件共同發揮控制作用，兩個液壓油缸分別控制離合以及剎車系統的操作桿，離合器調速控制由電磁閥以及調速閥組成，剎車系統調速由單向調速閥控制。離合器在不同的工況下需要不同的接合速度，由不同流量的調速閥進行控制。液壓系統可以保證拖拉機的起步階段實現離合與剎車自動控制，操作起來比較簡單，并且穩定性較高。

2 拖拉機起步過程分析

（1）離合器工作過程。拖拉機的起步操控過程中，離合器工作步驟分為四步。第一步為消除空行程，第二步離合器從動盤開始轉動拖拉機靜止，第三步開始拖拉機進行起步，第四步離合器主動盤與從動盤同時進行轉動。

（2）剎車工作過程。拖拉機的制動系統為傳統機械式傳動，具體步驟為：第一階段，駕駛員進行操作反應；第二階段，空行程階段；第三階段，制動力從無到有，并且提升到最大值；第四階段，保持制動力穩定；第五階段，制動解除。

（3）拖拉機起步力學分析。根據拖拉機在不同的路況進行起步狀況不同進行力學分析，能夠發現在離合器接合的時候進行剎車解除需要考慮兩個方面，一是起步路況坡度的大小，二是離合器傳遞扭矩的發小。當離合器傳遞扭矩大于起步阻力矩的時候需要快速解除制動，如果離合器扭矩增長過快就會造成熄火，過慢的話會造成使用壽命的下降。在進行耕地工作的時候，由于路況原因可以不考慮剎車解除時機。

3 拖拉機起步控制策略

（1）起步評價標準。包括沖擊度和離合器的滑磨動作，不同的國家對于沖擊度的標準設置不同，我國將沖擊度小于10作為起步評價標準。拖拉機起步時的沖擊度取決于滑磨階段的結合速度，所以能夠根據離合器不同時段的速度控制降低沖擊度，接合速度應該保持在最大速度之內。滑磨功主要指的是離合器主動盤與從動盤互相的摩擦產生的功。在拖拉機進行起步的時候，滑磨功大小主要取決于結合時間以及轉速差，所以應該盡量降低起步時間，減小轉速差。

（2）控制策略。通過拖拉機中設置的傳感器信息進行不同的工況判斷，從而選擇不同的控制方案。在拖拉機進行耕地工作的時候可以不考慮剎車解除時機，其余時候都需要對剎車解除時機進行控制。①消除離合器空行程階段，應該迅速進行接合；于是動盤進行轉動，扭矩輸出，不過此時的輸出扭矩小于阻力矩，拖拉機為靜止狀態，應該迅速接合；③開始離合器傳遞扭矩大于阻力矩，拖拉機開始出現動作，為了降低起步沖擊，應該減緩離合器接合速度；④離合器的主動盤與從動盤轉速相同，離合器應該快速運動，完成理想起步控制。

4 結語

綜上所述，通過對雙系統拖拉機的離合剎車控制進行設計，深入探討了拖拉機起步階段離合器的工作步驟以及不同路況進行起步的受力情況，進而制定了對應的剎車解除時機策略。手柄操作系統能夠根據具體的控制策略完成拖拉機平穩起步，不斷進行控制系統完善，有效提高離合、剎車配合度，同時也能夠提升拖拉機起步品質。