大功率轮式拖拉机自动换挡控制装置

陈晓强

一、技术背景

随着轮式拖拉机功率的不断提高，农机具工作幅宽和拖拉机田间作业速度都有了大幅度提高，加上联合整地机的大量使用，都对拖拉机的操纵提出了更高的要求。为了获得拖拉机作业动力性和经济性的最佳匹配，要求拖拉机能够根据发动机工况和负载的变化，自动选择挡位。目前国外先进的大功率轮式拖拉机都普遍采用电子控制的自动换挡技术，如卡特彼勒公司的Challenger E系列、迪尔公司的8000系列、凯斯公司的Quadtrac、芬特公司的900系列等。

目前国内开发的大功率轮式拖拉机，多采用主离合器加机械换挡变速箱和湿式主离合器加动力换挡变速箱的传动系统形式，以上均为机械双杆操控。其特点表现为承载大，挡位多，速比范围宽。在一些复杂多变的作业工况下，驾驶员极易造成误换挡，降低拖拉机行驶的安全性。驾驶员对换挡的最佳时机把握不好，也会对拖拉机的燃油经济性、动力性造成极大影响。另外频繁换挡操作，增加了驾驶员工作强度。

二、自动换挡装置设计方案

1．系统组成

控制装置由液压执行元件、电路控制元件、信息获取元件和信息处理元件四部分组成。控制器将获取的发动机转速、车速、油门位置、离合位置、挡位位置等信息与设定数值比对，通过逻辑判断、运算、处理后发出指令。指令分别通过信号线输到电磁阀组合阀块，电磁阀组合阀块按指令向液压执行油缸供油，达到自动换挡、变速的目的。同时控制器还将各类挡位、转速、开关位置信息输送到显示器。

2．控制方法

大功率轮式拖拉机变速机构为组合式变速箱，由变速箱与分动箱串联组成。该变速机构将二者挡位进行穿插排布，满足农用拖拉机多挡位要求。拖拉机变速换挡时需操纵变速箱和分动箱操纵杆，故操纵形式较为复杂。本自动换挡系统的控制方法为：在系统的初始设定中，根据变速机构挡位穿插排布的顺序，参考理论车速，将各挡位进行有序排列。在自动换挡过程中，根据目标挡位，控制器内部进行逻辑处理，实现从低挡位到高挡位自动选挡和挂挡操作。

3．工作原理

在工作过程中，齿轮泵接受由发动机输出的动力。换挡时自动控制系统使得离合器分离，切断动力传输，自动控制系统根据传感器提取的车速和油门等信号，确定需要的挡位。控制器根据目标挡位，通过内部逻辑判断，完成选挡操作；同时控制变速箱和分动箱换挡电磁阀之间的逻辑动作，促使变速箱、分动箱各自的换挡油缸相应动作而完成换挡。选定挡位后自动控制系统使得离合器结合，拖拉机按照新选定的挡位运行。

1.变速箱 2.分动箱 3.油门踏板 4.显示器 5.电控手柄 6.控制器 7.变速箱换挡端盖总成 8.分动箱换挡端盖总成 9.液压缸 10.油管 11.离合器执行机构 12.制动踏板 13.触点开关

图1组合式变速箱4．实施方式

本文所述的大功率轮式拖拉机，其变速机构为组合式变速箱，由变速箱与分动箱串联组成，如图1所示。替换原变速箱1与分动箱2换挡端盖总成，新的变速箱换挡端盖总成7和分动箱换挡端盖总成8上集成了独立操纵换挡拨叉、组合电磁阀和液压缸，其中液压缸带比例位移传感器；在油门踏板3下安装带有比例位移传感器的液压缸9；在制动踏板12下安装触点开关13；在变速箱体上安装离合器执行机构11，该机构主要由电磁阀组、位移传感器和工作油缸组成，它和离合挡杆连接；控制器6、电控手柄5和显示器4安装在驾驶室里，变速箱换挡端盖总成7和分动箱换挡端盖总成8上的传感器和电磁阀、触点开关13、控制器6、电控手柄5和显示器4等电器元件用电线连接，液压缸的油管10接到变速箱1换挡端盖总成7上的组合电磁阀。

三、总结

本文介绍了大功率轮式拖拉机自动换挡控制装置的系统组成、控制方法、工作原理及实现方式。自动换挡控制技术的应用，扩大挡位的速比范围，提高了挡位的密集度，提高拖拉机燃油经济性和综合使用性能。使驾驶员从繁重的换挡操作中解放出来，更专注于机体所带农机具的操作，减少了工作强度，提高了生产效率。

（01）

一、技术背景

随着轮式拖拉机功率的不断提高，农机具工作幅宽和拖拉机田间作业速度都有了大幅度提高，加上联合整地机的大量使用，都对拖拉机的操纵提出了更高的要求。为了获得拖拉机作业动力性和经济性的最佳匹配，要求拖拉机能够根据发动机工况和负载的变化，自动选择挡位。目前国外先进的大功率轮式拖拉机都普遍采用电子控制的自动换挡技术，如卡特彼勒公司的Challenger E系列、迪尔公司的8000系列、凯斯公司的Quadtrac、芬特公司的900系列等。

目前国内开发的大功率轮式拖拉机，多采用主离合器加机械换挡变速箱和湿式主离合器加动力换挡变速箱的传动系统形式，以上均为机械双杆操控。其特点表现为承载大，挡位多，速比范围宽。在一些复杂多变的作业工况下，驾驶员极易造成误换挡，降低拖拉机行驶的安全性。驾驶员对换挡的最佳时机把握不好，也会对拖拉机的燃油经济性、动力性造成极大影响。另外频繁换挡操作，增加了驾驶员工作强度。

二、自动换挡装置设计方案

1．系统组成

控制装置由液压执行元件、电路控制元件、信息获取元件和信息处理元件四部分组成。控制器将获取的发动机转速、车速、油门位置、离合位置、挡位位置等信息与设定数值比对，通过逻辑判断、运算、处理后发出指令。指令分别通过信号线输到电磁阀组合阀块，电磁阀组合阀块按指令向液压执行油缸供油，达到自动换挡、变速的目的。同时控制器还将各类挡位、转速、开关位置信息输送到显示器。

2．控制方法

大功率轮式拖拉机变速机构为组合式变速箱，由变速箱与分动箱串联组成。该变速机构将二者挡位进行穿插排布，满足农用拖拉机多挡位要求。拖拉机变速换挡时需操纵变速箱和分动箱操纵杆，故操纵形式较为复杂。本自动换挡系统的控制方法为：在系统的初始设定中，根据变速机构挡位穿插排布的顺序，参考理论车速，将各挡位进行有序排列。在自动换挡过程中，根据目标挡位，控制器内部进行逻辑处理，实现从低挡位到高挡位自动选挡和挂挡操作。

3．工作原理

在工作过程中，齿轮泵接受由发动机输出的动力。换挡时自动控制系统使得离合器分离，切断动力传输，自动控制系统根据传感器提取的车速和油门等信号，确定需要的挡位。控制器根据目标挡位，通过内部逻辑判断，完成选挡操作；同时控制变速箱和分动箱换挡电磁阀之间的逻辑动作，促使变速箱、分动箱各自的换挡油缸相应动作而完成换挡。选定挡位后自动控制系统使得离合器结合，拖拉机按照新选定的挡位运行。

1.变速箱 2.分动箱 3.油门踏板 4.显示器 5.电控手柄 6.控制器 7.变速箱换挡端盖总成 8.分动箱换挡端盖总成 9.液压缸 10.油管 11.离合器执行机构 12.制动踏板 13.触点开关

图1组合式变速箱4．实施方式

本文所述的大功率轮式拖拉机，其变速机构为组合式变速箱，由变速箱与分动箱串联组成，如图1所示。替换原变速箱1与分动箱2换挡端盖总成，新的变速箱换挡端盖总成7和分动箱换挡端盖总成8上集成了独立操纵换挡拨叉、组合电磁阀和液压缸，其中液压缸带比例位移传感器；在油门踏板3下安装带有比例位移传感器的液压缸9；在制动踏板12下安装触点开关13；在变速箱体上安装离合器执行机构11，该机构主要由电磁阀组、位移传感器和工作油缸组成，它和离合挡杆连接；控制器6、电控手柄5和显示器4安装在驾驶室里，变速箱换挡端盖总成7和分动箱换挡端盖总成8上的传感器和电磁阀、触点开关13、控制器6、电控手柄5和显示器4等电器元件用电线连接，液压缸的油管10接到变速箱1换挡端盖总成7上的组合电磁阀。

三、总结

本文介绍了大功率轮式拖拉机自动换挡控制装置的系统组成、控制方法、工作原理及实现方式。自动换挡控制技术的应用，扩大挡位的速比范围，提高了挡位的密集度，提高拖拉机燃油经济性和综合使用性能。使驾驶员从繁重的换挡操作中解放出来，更专注于机体所带农机具的操作，减少了工作强度，提高了生产效率。

（01）

一、技术背景

随着轮式拖拉机功率的不断提高，农机具工作幅宽和拖拉机田间作业速度都有了大幅度提高，加上联合整地机的大量使用，都对拖拉机的操纵提出了更高的要求。为了获得拖拉机作业动力性和经济性的最佳匹配，要求拖拉机能够根据发动机工况和负载的变化，自动选择挡位。目前国外先进的大功率轮式拖拉机都普遍采用电子控制的自动换挡技术，如卡特彼勒公司的Challenger E系列、迪尔公司的8000系列、凯斯公司的Quadtrac、芬特公司的900系列等。

目前国内开发的大功率轮式拖拉机，多采用主离合器加机械换挡变速箱和湿式主离合器加动力换挡变速箱的传动系统形式，以上均为机械双杆操控。其特点表现为承载大，挡位多，速比范围宽。在一些复杂多变的作业工况下，驾驶员极易造成误换挡，降低拖拉机行驶的安全性。驾驶员对换挡的最佳时机把握不好，也会对拖拉机的燃油经济性、动力性造成极大影响。另外频繁换挡操作，增加了驾驶员工作强度。

二、自动换挡装置设计方案

1．系统组成

控制装置由液压执行元件、电路控制元件、信息获取元件和信息处理元件四部分组成。控制器将获取的发动机转速、车速、油门位置、离合位置、挡位位置等信息与设定数值比对，通过逻辑判断、运算、处理后发出指令。指令分别通过信号线输到电磁阀组合阀块，电磁阀组合阀块按指令向液压执行油缸供油，达到自动换挡、变速的目的。同时控制器还将各类挡位、转速、开关位置信息输送到显示器。

2．控制方法

大功率轮式拖拉机变速机构为组合式变速箱，由变速箱与分动箱串联组成。该变速机构将二者挡位进行穿插排布，满足农用拖拉机多挡位要求。拖拉机变速换挡时需操纵变速箱和分动箱操纵杆，故操纵形式较为复杂。本自动换挡系统的控制方法为：在系统的初始设定中，根据变速机构挡位穿插排布的顺序，参考理论车速，将各挡位进行有序排列。在自动换挡过程中，根据目标挡位，控制器内部进行逻辑处理，实现从低挡位到高挡位自动选挡和挂挡操作。

3．工作原理

在工作过程中，齿轮泵接受由发动机输出的动力。换挡时自动控制系统使得离合器分离，切断动力传输，自动控制系统根据传感器提取的车速和油门等信号，确定需要的挡位。控制器根据目标挡位，通过内部逻辑判断，完成选挡操作；同时控制变速箱和分动箱换挡电磁阀之间的逻辑动作，促使变速箱、分动箱各自的换挡油缸相应动作而完成换挡。选定挡位后自动控制系统使得离合器结合，拖拉机按照新选定的挡位运行。

1.变速箱 2.分动箱 3.油门踏板 4.显示器 5.电控手柄 6.控制器 7.变速箱换挡端盖总成 8.分动箱换挡端盖总成 9.液压缸 10.油管 11.离合器执行机构 12.制动踏板 13.触点开关

图1组合式变速箱4．实施方式

本文所述的大功率轮式拖拉机，其变速机构为组合式变速箱，由变速箱与分动箱串联组成，如图1所示。替换原变速箱1与分动箱2换挡端盖总成，新的变速箱换挡端盖总成7和分动箱换挡端盖总成8上集成了独立操纵换挡拨叉、组合电磁阀和液压缸，其中液压缸带比例位移传感器；在油门踏板3下安装带有比例位移传感器的液压缸9；在制动踏板12下安装触点开关13；在变速箱体上安装离合器执行机构11，该机构主要由电磁阀组、位移传感器和工作油缸组成，它和离合挡杆连接；控制器6、电控手柄5和显示器4安装在驾驶室里，变速箱换挡端盖总成7和分动箱换挡端盖总成8上的传感器和电磁阀、触点开关13、控制器6、电控手柄5和显示器4等电器元件用电线连接，液压缸的油管10接到变速箱1换挡端盖总成7上的组合电磁阀。

三、总结

本文介绍了大功率轮式拖拉机自动换挡控制装置的系统组成、控制方法、工作原理及实现方式。自动换挡控制技术的应用，扩大挡位的速比范围，提高了挡位的密集度，提高拖拉机燃油经济性和综合使用性能。使驾驶员从繁重的换挡操作中解放出来，更专注于机体所带农机具的操作，减少了工作强度，提高了生产效率。

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