农业用拖拉机PTO现状及发展趋势

梁进涛，杨国涛，祝成祥，杨明波

（潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261041）

农业用拖拉机与其他车辆相比，最大的不同点就是匹配了液压提升装置和动力输出装置（Power take off，PTO）。PTO装置最大的特征就是中间不用油路或液压马达，直接把发动机曲轴的动力通过动力输出轴传递到外部，即PTO 把发动机的能量以最高的效率传递给安装的农机具，如果与发动机匹配的好，可实现较高的能量利用率。

1 拖拉机PTO功率

因为传递动力的过程中避免不了动力损失，大部分的拖拉机动力输出系统只能传递发动机动力的80%～85%。

北美的拖拉机功率是以PTO 输出功率为基准，但在欧洲和日本是以发动机输出功率为基准。严格地说，为了对拖拉机的PTO 能力进行评价，应该把发动机和PTO 功率都标记到产品说明书中。

2 拖拉机PTO

2.1 拖拉机PTO发展历程

拖拉机PTO 是由北美的拖拉机厂商（国际收割机公司，即现在的CNH 全球公司）于1918 年首次在拖拉机上进行安装的。之后的一段时间内，在拖拉机发动机和离合器一侧（右侧）安装有皮带轮，通过皮带给固定农机具（脱粒机和泵等）传递动力。

最初的拖拉机是以牵引作业（犁、耙、播种、中耕等）为主，PTO 的装置只是作为拖拉机的选装部件，故普通拖拉机上没有安装。PTO 的发展与使用三点悬挂装置及农机具的开发有很大关系。

在国际标准中，最初的PTO轴的转速为540 r/min，后来有540 r/min 和1 000 r/min 2 种。540 r/min 的轴径统一35 mm，6齿花键，1 000 r/min的轴径统一为44 mm，21齿花键。1 000 r/min 的PTO 系统只在大功率（PTO 输出功率＞73.53 kW）拖拉机上安装。

2.2 拖拉机PTO现状

现在的拖拉机，有多种PTO 转速，540 r/min、720 r/min、750 r/min、760 r/min、850 r/min、1 000 r/min、1 300 r/min 等，可以通过换挡机构，实现多种PTO转速组合。

国内的拖拉机大部分标配2种转速组合，如：540 r/min和760 r/min、540 r/min 和1 000 r/min、760 r/min 和850 r/min、760 r/min 和1 000 r/min。对应动力输出轴规格，可以查阅《GB/T1592.1 农业拖拉机 后置动力输出轴1、2、3 和4 型 第1部分-通用要求、安全要求、防护罩尺寸和空隙范围》，不再赘述。

540 r/min用于普通作业，1 000 r/min为重负荷作业（当然使用的农机具也为1 000 r/min PTO 专用），而760 r/min 用于不用提高发动机转速（大约1 450～1 600 r/min）就可以发挥540 r/min 的轻负荷作业（施肥、堆肥、喷药等）。760 r/min 的PTO 被称作经济的PTO，国外的拖拉机厂商标记为540E。因为760 r/min 的PTO 根据使用方法不同，可大幅节约燃料消耗。

国外的拖拉机大部分标配3 种或4 种PTO 转速，而且任何一种转速都在仪表板上用灯光，数字表示，这样可以防止操作错误。

2.3 2种特殊的PTO

同步PTO 装置：近年来，一部分国外的拖拉机制造商开始安装同步PTO。即：将操纵杆放到某一位置后，PTO轴的转速就跟驱动轴（轮胎）的转速同步。并且，如果是倒挡，PTO轴就开始逆向转动，与后退速度同步。这个功能，在动力拖车和播种机上使用，与PTO 轴连接，强制驱动动力拖车和播种机的驱动轴。

反转PTO 装置：目前，该装置仅用在日本的拖拉机上，在欧美拖拉机上还未见到。即：将操纵杆放到某一位置后，PTO轴的旋转方向逆时针旋转。在旋耕作业开始时，容易将土壤堆积在地头或地块四角，形成土堆，使用反转PTO，将土壤反向抛洒，整平土壤。

2.4 PTO离合器形式

目前，拖拉机PTO 的离合器的形式有：单离合器、双离合器、独立操纵离合器和电子式液压独立PTO等4种结构。

国内的部分拖拉机（＜73.5 kW）仍有部分使用单离合器和双离合器，大部分都已使用独立操纵离合器，一拖、雷沃等个别企业的电子式液压独立PTO也已批量使用。

欧美、日韩等国外的拖拉机，大都采用电子式液压独立PTO。PTO 的开关是通过手柄或者按钮实现，并且最近可以实现与搭载到拖拉机上的电控单元的传感器联动，各种各样的操作可以联系起来实现。

3 拖拉机PTO发展趋势

3.1 安全设计

拖拉机PTO 轴断裂，是拖拉机的常见故障，不仅耽误农时，还会引起拖拉机悬挂损坏等连带故障，严重的还会引起人员伤亡。发生该故障的主原因是转弯、调头时PTO 动力未切断，旋耕机会给PTO轴一个径向力，该力过大时引起断裂。

在悬挂装置增加连杆机构或传感器，当提升角度过大时，会自动断开PTO 离合器，避免PTO 轴的断裂。该装置在独立操纵离合器和电子式液压独立PTO上容易实现。

3.2 合理匹配

中国的拖拉机制造商很多，同样农机具的制造商也很多，在拖拉机的使用过程中，因机组匹配不当引发的问题比比皆是。虽然有大量的文献资料来提供各种匹配方法，但在设计拖拉机和农机具时依然不能避免问题的发生。

增加多种PTO 转速组合，即：拖拉机标配3～4 种PTO 转速，使用户的选择农机具的范围更广。

增加PTO 转速微调功能，通过泵和马达驱动PTO 系统，实现PTO 转速在小范围内变化。该功能可弥补相似农机具间的差异，提高拖拉机对农机具的适应性。