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國外專用型拖拉機(jī)技術(shù)發(fā)展淺析
2010-09-02 來源:慧聰網(wǎng) 文字:[    ]
一、專用型拖拉機(jī)的分類

  當(dāng)前,國外各拖拉機(jī)公司生產(chǎn)的專用型拖拉機(jī)產(chǎn)品按其用途可以分為以下幾種:

  1.果園型拖拉機(jī)

  這類產(chǎn)品的外型結(jié)構(gòu)基本相同,大部分果園型拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率均在70kW以下,從輪距來看又多被定為“窄輪距”型,其外型尺寸最大寬度為1.7—1.8m。

  2.葡萄園型拖拉機(jī)

  這類產(chǎn)品的整機(jī)寬度比果園型的寬度還要窄200—300mm,功率一般均高于50kW,最小寬度可為1m。

  3.低矮型(Low-profile)拖拉機(jī)

  這類拖拉機(jī)是從果園和葡萄園型產(chǎn)品演變出來的,其特點(diǎn)是橫向和垂直方向上的結(jié)構(gòu)較為緊湊,以適應(yīng)在一些較困難的作業(yè)條件(例如散開狀藤蔓作物)下進(jìn)行作業(yè)。

  4.前后輪等直徑輪式拖拉機(jī)

  這類拖拉機(jī)為剛性底盤結(jié)構(gòu)和前輪轉(zhuǎn)向,發(fā)動(dòng)機(jī)功率一般均低于果園和葡萄園型。這類拖拉機(jī)外型結(jié)構(gòu)緊湊,多數(shù)產(chǎn)品可以正、反向駕駛操作,產(chǎn)品的用途較為廣泛,技術(shù)性能類似于窄輪距拖拉機(jī)。

  5.鉸接式前后輪等直徑輪式拖拉機(jī)

  與前幾種類型拖拉機(jī)相比,這類產(chǎn)品的一個(gè)最大特點(diǎn)就是有極好的可操縱性,其轉(zhuǎn)向不是通過前輪的轉(zhuǎn)動(dòng),而是通過拖拉機(jī)前后兩段鉸接框架相對(duì)運(yùn)動(dòng)來完成的,通常采用液壓油缸轉(zhuǎn)向;其最大缺點(diǎn)是這種拖拉機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)系運(yùn)轉(zhuǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)和后輪之間(通過一個(gè)萬向節(jié)傳動(dòng)軸),且需裝置一個(gè)特殊型駕駛室,該駕駛室騎馬式裝于鉸接架上。

  6.園藝型拖拉機(jī)

  這類拖拉機(jī)產(chǎn)品的外型結(jié)構(gòu)尺寸和發(fā)動(dòng)機(jī)功率有一定限制。

  二.主要組成部件技術(shù)發(fā)展概況

  下面就這類專用型拖拉機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、液壓系統(tǒng)以及駕駛室等部件的近期技術(shù)發(fā)展作一粗淺分析。

  1.發(fā)動(dòng)機(jī)

  目前,各公司生產(chǎn)的專用型拖拉機(jī)所裝用的發(fā)動(dòng)機(jī)(一般為3缸機(jī)和4缸機(jī))的比油耗大都在一個(gè)水平上,如一些裝有渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的專用型拖拉機(jī),其最大功率時(shí)的比油耗一般為200—225g/kW·h。大部分發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩儲(chǔ)備在25%—35%,某些機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)除額定功率外,還提供一個(gè)最大功率工況下的臨界功率百分比,其好處是使駕駛員可更好地綜合利用拖拉機(jī)的功能,使其在要求負(fù)荷工況下具有極大的適應(yīng)性。

  JohnDeere公司2004年向市場(chǎng)推出5015F和5015V型果園和葡萄園新系列拖拉機(jī),這2個(gè)系列產(chǎn)品的特點(diǎn)是具有極大的舒適性和可操縱性,共有13種機(jī)型供用戶選用,功率范圍在43.38—66.91kW(59—91馬力)之間,傳動(dòng)系有5種結(jié)構(gòu)型式供用戶選擇。其中,24/12檔變速箱裝有液壓逆向器和電液操縱的Hi—Lo變速箱;24/24個(gè)檔變速箱除上述結(jié)構(gòu)外,還裝有爬行檔機(jī)構(gòu),行駛速度最低可達(dá)0.5km/h,而其最高行駛速度為40km/h。

  MF公司在近2年來陸續(xù)向市場(chǎng)推出3400系列的果園型和葡萄園型拖拉機(jī)產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品主要有4類:葡萄園(V)、專用型(S)、果園型(F)和低矮型(GE,包括GEV超低矮型變型)。這4類產(chǎn)品共有14種機(jī)型,寬度最小的僅為1m。所有3400系列各類產(chǎn)品的機(jī)型裝用的傳動(dòng)系分別采用具有4個(gè)傳動(dòng)比或5個(gè)傳動(dòng)比的變速箱,每種變速箱均有2個(gè)或3個(gè)速度區(qū)段,其Powershift。型變速箱有3個(gè)檔次為負(fù)載換擋,變速箱行駛速度范圍在0.153—40.000km/h之間。所有變速箱均裝有1個(gè)分離式機(jī)械逆向器,擋次換向操縱采用一個(gè)手柄,快速簡(jiǎn)便。

  大部分專用型拖拉機(jī)具有前置動(dòng)力輸出軸,可以裝前置機(jī)具進(jìn)行作業(yè)。如芬特公司生產(chǎn)的這類拖拉機(jī)均裝有前置和后置動(dòng)力輸出軸,通過一個(gè)雙作用離合器在負(fù)載工況下進(jìn)行結(jié)合和分離。另外,有些草坪用專用型拖拉機(jī)還裝有腹置式動(dòng)力輸出軸,其轉(zhuǎn)速一般為2000r/min,用以驅(qū)動(dòng)腹置機(jī)具進(jìn)行作業(yè),即掛接盤式剪草機(jī)進(jìn)行草坪剪草作業(yè),這類拖拉機(jī)一般通稱草坪拖拉機(jī)。

  近年來,專用型拖拉機(jī)的前橋結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在可靠性和實(shí)用性。例如,哥爾多尼公司的Star3000系列拖拉機(jī)上則采用一個(gè)完全防泥水的措施,特別值得一提的是該系列拖拉機(jī)的離地間隙較大,其整機(jī)外型結(jié)構(gòu)尺寸均小于同類產(chǎn)品。

  沙姆公司的Solaris系列拖拉機(jī)采用一個(gè)結(jié)構(gòu)極具有特點(diǎn)的前橋,以滿足某些壟溝作業(yè)和在某些作物下通過性的要求。由于前橋?yàn)殂q接式結(jié)構(gòu),前輪轉(zhuǎn)向角大大增加(一般為50°,有的甚至高達(dá)55°),從而大大提高了前橋的操縱性。對(duì)于某些四輪驅(qū)動(dòng)專用型拖拉機(jī)仍有某些局限,因?yàn)榍膀?qū)動(dòng)輪輪轍可能損壞農(nóng)作物。

  芬特公司在其專用型拖拉機(jī)前橋上,通常是大功率機(jī)型上裝有一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(即通過傳感器作用),當(dāng)前輪轉(zhuǎn)向角超過30°—35°時(shí),前驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力自動(dòng)分離,前輪轉(zhuǎn)向角小于30°—35°時(shí),自動(dòng)結(jié)合前驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力。對(duì)于在前驅(qū)動(dòng)橋上裝用這種機(jī)構(gòu)后,拖拉機(jī)可以連續(xù)性獲得最大附著力。在2004年,芬特公司對(duì)其專用型拖拉機(jī)200V和200F系列產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作了較大改進(jìn),主要是所有機(jī)型均裝用了彈性懸架前橋。這是首次在葡萄園和果園型拖拉機(jī)上裝用這種彈性懸架前橋,裝用這種彈性懸架前橋后不改變拖拉機(jī)原有的技術(shù)特性,極大地提高了駕駛操縱的舒適性。

  目前,國外專用型拖拉機(jī)采用前輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)結(jié)合已很普及,可以提高四輪驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)效率,最大行駛速度普遍可以達(dá)到40km/h,例如在哥爾多尼公司的Quasar70型和Star75型拖拉機(jī)上,則裝配了一種叫做IST(牽引瞬時(shí)結(jié)合)結(jié)合系統(tǒng);在芬特公司的V系列(以及P系列)拖拉機(jī)上把一個(gè)盤式傳力器與萬向節(jié)裝在一起,把動(dòng)力傳給前驅(qū)動(dòng)軸;紐荷蘭公司則把這種技術(shù)應(yīng)用在其30km/h的一些變型拖拉機(jī)上。當(dāng)然,在一些小功率拖拉機(jī)上并沒有采用這種結(jié)構(gòu),采用這種結(jié)構(gòu)的大多為四輪驅(qū)動(dòng)型,且行駛速度大部分為40km/h。蘭地尼公司和福格森公司生產(chǎn)的專用型拖拉機(jī)則采用通過傳動(dòng)軸把動(dòng)力傳給前輪,即所謂的IBF(全制動(dòng))系統(tǒng),為靜液壓操縱。

  當(dāng)前,國外草坪園藝拖拉機(jī)大都采用液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不同之點(diǎn)在于有3個(gè)速度區(qū)段,在每個(gè)速度區(qū)段范圍內(nèi),最小和最大速度之間均可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,顯示出最佳的操縱性能,尤其是在地面空間較窄或地塊形狀不規(guī)則條件下進(jìn)行作業(yè)更為明顯,即把發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整到最大轉(zhuǎn)速,任意選擇所需要的速度區(qū)段和速度,操作極為簡(jiǎn)單。在沙姆—道依茲公司生產(chǎn)的各專用型液壓傳動(dòng)拖拉機(jī)上,裝用的液壓泵流量高達(dá)79L/min。

  液壓泵輸出流量的一半提供給液壓傳動(dòng),流量的另一半則提供給各種操作機(jī)構(gòu),使用極為簡(jiǎn)便,因此取代機(jī)械傳動(dòng)的各類機(jī)構(gòu)供油的復(fù)雜性(如傳動(dòng)軸、接頭、齒輪等)。其液壓馬達(dá)為定量馬達(dá),并通過液壓管路與液壓泵和一個(gè)或幾個(gè)控制閥連接。這樣一來,就增加了液壓傳動(dòng)的使用功能,使許多專用型拖拉機(jī)的使用功能相應(yīng)得到增加。根據(jù)這一要求,國外不少拖拉機(jī)公司生產(chǎn)的專用型拖拉機(jī)就裝用2個(gè)液壓泵(有的公司裝用3個(gè)液壓泵)以滿足其液壓需求。芬特公司生產(chǎn)的拖拉機(jī)上裝用2個(gè)并聯(lián)液壓泵,采用2條獨(dú)立油路:一條油路向拖拉機(jī)提升器分配器和4個(gè)輔助分配器供油,該液壓泵流量為41L/min;另一條油路向液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和帶有流量調(diào)節(jié)器的分配器供油,油泵流量為28L/min。為了改善其液壓油的分配,在其轉(zhuǎn)向器上裝有一個(gè)“Load-Sensing”負(fù)載傳感閥,將液壓油優(yōu)先供給負(fù)載油路,從而使液壓油得到有效利用。在蘭地尼公司和福格森公司的果園拖拉機(jī)上,根據(jù)作業(yè)要求,裝有一個(gè)雙聯(lián)液壓泵(其流量為28 38L/min),其中一個(gè)油泵負(fù)責(zé)向液壓提升器和輔助液壓分配器供油,另一個(gè)液壓泵則負(fù)責(zé)向裝在駕駛室前面的分配器供油,從而滿足拖拉機(jī)前置機(jī)具和腹置機(jī)具的液壓機(jī)構(gòu)作業(yè)所需要的油量。

  調(diào)節(jié)液壓泵流量的大小,既容易改變液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向,又能對(duì)進(jìn)入分配器的流量進(jìn)行控制。紐荷蘭公司生產(chǎn)的拖拉機(jī)上采用一個(gè)液壓流量控制閥,通過該閥把液壓油部分地(從8—40L/min)分配給拖拉機(jī)前置液壓分配器和后置液壓分配器,液壓油從小到大有3個(gè)區(qū)段。

  3.液壓系統(tǒng)

  對(duì)于液壓系統(tǒng)的主要部件一一液壓提升器,各公司在設(shè)計(jì)拖拉機(jī)時(shí)就予以極大的重視,即將傳統(tǒng)拖拉機(jī)液壓提升器的所有特性都用在了專用型拖拉機(jī)上。大多數(shù)產(chǎn)品的后置液壓提升器均使用了力調(diào)節(jié)傳感元件(機(jī)械式或電子式),布置在上懸掛點(diǎn)上,不足之處是只能測(cè)量一個(gè)牽引部件。紐荷蘭公司則在其下拉桿上裝一個(gè)彎桿彈簧,根據(jù)其變形量來測(cè)定其牽引力大小,變形量再通過一個(gè)反饋直拉桿傳遞給液壓主控制閥,使其彎桿彈簧恢復(fù)到原來工況。

  在一些種植特殊作物的地面上作業(yè)時(shí),專用型拖拉機(jī)的提升器也必須具有使用上的特點(diǎn),因此,國外各公司生產(chǎn)的專用型拖拉機(jī)所裝用的液壓提升機(jī)構(gòu),均可以在駕駛室直接進(jìn)行連續(xù)性調(diào)節(jié)提升機(jī)構(gòu)的斜度以及側(cè)移,好處是可使駕駛員在不規(guī)則地面上操作而且操作方便,在行駛工況下也可以進(jìn)行提升作業(yè)。芬特公司則在其液壓提升機(jī)構(gòu)上裝有2個(gè)如拉桿式圓柱型液壓油缸,用以操縱提升機(jī)構(gòu)側(cè)向位移,自由擺動(dòng),以便于掛接某些牽引機(jī)具進(jìn)行作業(yè)。而在沙姆—道依茲和蘭地尼公司的拖拉機(jī)上則只裝1個(gè)液壓拉桿,這是另一種結(jié)構(gòu)形式,其提升機(jī)械垂直方向擺動(dòng)距離為±100mm,水平方向調(diào)節(jié)是裝用2個(gè)液壓穩(wěn)定器,并通過駕駛室的1個(gè)按鈕操縱2個(gè)電控液壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

  為了提高專用型拖拉機(jī)液壓功率的使用,不少公司除增加液壓泵的功率外,還采用設(shè)置多個(gè)油泵的方法。如Landini公司在2004年向市場(chǎng)推出其RexF系列拖拉機(jī)上,采用三泵液壓系統(tǒng),所3個(gè)液壓泵為并聯(lián)式安裝:1個(gè)泵流量為30L/min,用于轉(zhuǎn)向液壓;1個(gè)泵流量為30L/min,用于后置分配器的提升機(jī)構(gòu);1個(gè)泵流量為40L/min,用于前置液壓提升機(jī)構(gòu)。為了使拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)更加完備,該公司把前置液壓分配器進(jìn)行組合裝配,即將1個(gè)分流器,3個(gè)分配器和1個(gè)液壓馬達(dá),1個(gè)操縱Joystick控制器的浮動(dòng)分配器和1個(gè)按鈕操縱的電液分配器進(jìn)行組合裝配,這樣,該系統(tǒng)就可以保證最大液壓功率的使用,提高液壓功率作業(yè)效率。C1aas公司在Nectis系列葡萄園和果園型拖拉所裝液壓提升器的最大提升力分別為:NectisVE型為2910kg、NectisVL型和NectisF型為3140kg。拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)可以根據(jù)需要選裝單泵、雙泵和三泵,液壓流量分別為:?jiǎn)伪脼?6L/min、雙泵為27L/min 48L/min、三泵為36L/min 48L/min 27L/min。裝有4個(gè)液壓輸出輔助分配器,用以機(jī)具的操控。由于前軸轉(zhuǎn)向角可達(dá)55°,拖拉機(jī)前軸和底盤架均具有較高可操縱性。

  自上世紀(jì)90年代中后期以來,國外各拖拉機(jī)公司生產(chǎn)的專用型拖拉機(jī)大部分機(jī)型均裝有前置動(dòng)力輸出軸和前置液壓提升器,以掛接相應(yīng)的機(jī)具進(jìn)行各類復(fù)式作業(yè)。在這種情況下,尤其需要注意的是前置機(jī)構(gòu)的離地間隙,以及農(nóng)藥和肥料施散作業(yè)的最大精確度等。為此,國外大部分公司均在其拖拉機(jī)上采用一種專門系統(tǒng),首先將來自固定在下拉桿上的電子傳感器的電子信號(hào)輸入電子信息處理器中,進(jìn)行連續(xù)分析對(duì)比,確定出操作位置,一旦出現(xiàn)誤差,則通過電控閥控制液壓油缸來確定提升器位置。每種外部因素均可再次影響油缸的工作性能,因此,可通過一個(gè)負(fù)載感應(yīng)閥,使其液壓能量利用率達(dá)到最佳化。在整個(gè)油路系統(tǒng)中,均有一個(gè)提升臂速度下降控制系統(tǒng)和一個(gè)防振閥,以限制(作業(yè)時(shí)由于顛簸而引起的)壓力脈沖

  4.駕駛室

  近年來,國外大部分公司生產(chǎn)的專用型拖拉機(jī)均裝有駕駛室。由于其空間縮減至最小限度,迫使各公司想盡各種辦法,以合理裝置各種操縱機(jī)構(gòu)。

  座椅是駕駛室的一個(gè)主要部件,各公司均裝用舒適型座椅。如迪爾公司在其5020系列拖拉機(jī)上裝用了一種空氣懸浮式座椅。大部分公司均把許多操縱機(jī)構(gòu)裝在方向盤上,變速手柄裝在座椅側(cè)面,這給駕駛操作以及上下拖拉機(jī)帶來極大的方便。C1aas公司在Nectis系列葡萄園和果園型拖拉所裝駕駛室有2種結(jié)構(gòu):1種裝用于VE型,1種裝用于VL/F型拖拉機(jī),其共同點(diǎn)是駕駛座椅均為彈性懸架式安裝,裝有空調(diào)設(shè)備,駕駛室減振器,整個(gè)駕駛室視野度為360°,駕駛室內(nèi)噪聲級(jí)為86dB(A)。

  不少專用型拖拉機(jī)還裝用數(shù)字型儀表盤,以顯示出前進(jìn)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、后置動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速,以及前置和腹置動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速。

  很多專用型拖拉機(jī)駕駛室還裝用空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備,駕駛室內(nèi)噪聲均有所降低和駕駛振動(dòng)大大減少;不少機(jī)型還裝有空氣濾清器。

  在降低噪聲和減少振動(dòng)方面采取的主要措施是減少對(duì)駕駛室內(nèi)帶來噪聲的噪聲源(發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系噪聲),如有的公司把發(fā)動(dòng)機(jī)全封閉包裹起來,有的駕駛室裝用一種凸型玻璃,以減少噪聲波的有害影響。大部分機(jī)型駕駛室均裝在隔音塊上,從而減弱來自傳動(dòng)系的振動(dòng)影響,有的專用型拖拉機(jī)的載貨平臺(tái)采用懸浮式安裝也起著一定減振作用。當(dāng)前,大部分公司生產(chǎn)的專用型拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)噪聲均在85dB(A)左右,各種操作機(jī)構(gòu)均采用國際標(biāo)準(zhǔn)。

  國外專用型拖拉機(jī)均廣泛采用新材料新工藝,從儀表盤到車身均采用鍍鋅工藝,各公司普遍采用陶瓷金屬離合器片以及對(duì)一些小部件(如螺釘螺母、墊圈、軸套等)均進(jìn)行特殊的鍍鋅處理,并進(jìn)行鍍鋁和鍍鉻熱處理。

  近年來,國外出現(xiàn)不少可以雙向駕駛操作的專用型拖拉機(jī),使其作業(yè)用途更為廣泛,這種機(jī)型為前后輪等直徑四輪驅(qū)動(dòng)型。有的專用型拖拉機(jī)則把主要操縱機(jī)構(gòu)一分為二(分成兩半)以備其反向駕駛操作之用。采用這種反向駕駛的主要好處是,在極為狹窄的空間,拖拉機(jī)懸掛機(jī)具作業(yè)時(shí)或需行駛作業(yè)時(shí)改善其可操縱性,并且大大提高了后部作業(yè)操作的視野。

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