王栋;董建梅;张金辉
【摘 要】Hi-Lo机构动力换挡拖拉机通过电液系统控制,在不切断动力的情况下,利用安装在主变速器上的电子按钮控制变速箱,在一定范围内,实现拖拉机行驶速度提高或降低的快速转换,从而提高主机的工作效率及作业适应性.论述了国外动力换挡拖拉机的发展历史和国内现状,分析了Hi-Lo机构动力换挡拖拉机特点,研究结果可为Hi-Lo机构动力换挡拖拉机的研发提供理论参考.
【期刊名称】《农业工程》
【年(卷),期】2019(009)005
【总页数】3页(P11-13)
【关键词】Hi-Lo;动力换挡;拖拉机;电液控制;快速转换
【作 者】王栋;董建梅;张金辉
【作者单位】中国一拖集团有限公司,河南洛阳471003;洛阳市政建设集团有限公司,河南洛阳471000;中国一拖集团有限公司,河南洛阳471003
【正文语种】mppt中 文
【中图分类】S219.03
0 引言
当前，在补贴政策的引导下，农机市场对大功率拖拉机的需求持续升高，引发行业竞争。国内大部分拖拉机制造企业将主要研发精力投放到大功率机械产品开发上，致使现有拖拉机产品，在新形势农村土地国情适应性改进及迭代更新上发展迟缓。对比行业内各种传动结构拖拉机产品特点，Hi-Lo机构动力换挡技术在58.8～95.6 kW拖拉机的应用上，能够初步满足国内目前大部分区域内集中地块的机械化耕作需求，Hi-Lo即英语High(高)、Low(低)的简称。相比较传动机械换挡产品，能够提高劳作效率和优化费效比。在一定程度上，能够实现拖拉机技术的升级、迭代，缩小与国外行业先进技术的差距。 1 国外动力换挡拖拉机发展历史及国内现状
1959年，美国卡特彼勒公司首次在其D9D型拖拉机上，成功地应用了动力换挡技术[1]。同时期，福特公司在其671型等多款拖拉机机型上，引入动力换挡变速箱技术，其主机作业速度在0.9～30.0 kmh，遇到作业阻力大的区域，不需停车即可通过快速降挡满足牵引力提升，并保持动力输出不变。1982年，凯斯万国公司制造了第1台真正意义上的全动力换挡的四驱拖拉机Steiger Panther 1000，首次采用12挡电子控制全动力换挡变速器。类似的全动力换挡变速器拖拉机还有约翰迪尔公司的9620型，爱科公司的9745型，凯斯公司的Magnum系列以及福特公司的8770型等。20世纪90年代中后期，德国采埃孚公司、凯斯万国公司和纽荷兰公司等国际拖拉机巨头，陆续推出半动力换挡机构拖拉机变速箱，挡位最多可达到40F+40R[2]。目前，国外一线大型拖拉机企业，均有配备动力换挡机构变速箱的拖拉机产品，且经过多年的发展，技术相对成熟。 熊芳芳
国内动力换挡机构变速箱在农业拖拉机上的研究及应用起步晚，与国外同行相比，发展相对落后，产品存在代差。2010年，中国一拖集团公司通过与国外企业合作，引进法国(现一拖法国公司)、德国(采埃孚公司)动力换挡机构变速箱技术，研发并推出了东方红LF、LZ等系列拖拉机，初步实现了国内大功率动力换挡拖拉机零突破。近些年，国内农机研发制造企业，通过逐步引进、吸收国外同行业先进技术，目前已有部分拖拉机制造企业，具备了
一定的动力换挡产品制造和样机研发能力。
2 应用特点
Hi-Lo机构动力换挡拖拉机与传统的机械换挡拖拉机比较，具备挡位多、主机行驶速度控制范围广、无需停车即可实现高低挡快速转换、整机工作效率高和作业适应性强等特点。此方式能够降低外载荷突然变化所引起的传动系统振动与冲击，不会因超载使发动机熄火[3]。相较于区段位动力换挡拖拉机产品可以实现在一定区段设定内的任意挡位的动力转换，Hi-Lo机构产品只能够实现同一挡位的高、低挡动力转换。但该结构相对简单，可以在现阶段机械换挡拖拉机的基础上，通过改进实现动力换挡功能。
2.1更多的操纵挡位
与传统的机械换挡拖拉机相比，Hi-Lo机构动力换挡拖拉机具有更多的操纵挡位。以国内某一线品牌两款66.2 kW拖拉机机型，LX904(机械换挡)和LF904(Hi-Lo机构动力换挡)为例。LX904基配产品，在1.65～27.17 kmh分为12个前进挡位，在4.28～12.85 kmh分为4个倒退挡位。而LF904基配产品，在1.65～31.51 kmh分为24个前进挡位，在1.73～28.7 kmh
分为12个倒退挡位。在挡位控制数量方面，LF904几乎是LX904的2倍多，两种机型前进挡各挡位速度对比如表1所示，倒退挡各挡位速度对比如表2所示。由表中数据可知，由于LF904挡位数量的增多，使拖拉机在作业速度使用上有了更多选择。特别是在前进挡最高速度和倒退各速度方面，LF904优势明显，可以针对不同的作业环境、作业情况，选择更合适的作业速度。
2.2挡位转换方便
Hi-Lo机构动力换挡拖拉机能够在不切断动力的情况下，实现高低挡的快速转换。该传动机构，通过安装在主变速的电子按钮(操作手柄如图1所示)，实现变速箱每挡在一定范围内的增速或减速，使原有变速箱的挡位增加1倍。同挡位Hi挡比Lo挡车速高约16%，同挡位Lo挡牵引力增加约16%。
图1 LF904主变速手柄及Hi-Lo按钮Fig.1 Main gear shift handle and Hi-Lo push button of LF904
表1 LF904与LX904前进挡各挡位速度对比Tab.1 Comparison of speed between forward g煤气化技术
ears of LF904 and LX904LF904LX904低挡挡位LL1HL1LL2HL2LL3HL3LL4HL4速度∕(km·h-1)1.651.912.542.943.113.604.955.73挡位L1L2L3L4速度∕(km·h-1)1.652.543.114.94LF904LX904中挡挡位LM1HM1LM2HM2LM3HM3LM4HM4速度∕(km·h-1)3.924.536.036.997.398.5611.7513.61挡位M1M2M3M4速度∕(km·h-1)3.845.927.2511.54LF904LX904高挡挡位LH1HH1LH2HH2LH3HH3LH4HH4速度∕(km·h-1)9.0610.5013.9616.1717.1019.8027.2031.51挡位H1H2H3H4速度∕(km·h-1)9.0513.9517.0827.17
表2 LF904与LX904倒挡各挡位速度对比Tab.2 Comparison of speed between reverse gears of LF904 and LX904LF904挡位RL1RL2RL3RL4RM1RM2RM3RM4RH1RH2RH3RH4速度∕(km·h-1)1.732.683.315.224.126.377.8712.409.5314.7418.2228.7LX904挡位R1R2R3R4∕∕∕∕速度∕(km·h-1)4.286.608.0812.85∕∕∕∕
2.3结构简单
机械换挡拖拉机可以在保持原有变速箱等传动结构的基础上，通过增加Hi-Lo离合器(图2)
、压力控制阀等元件，改进为Hi-Lo机构动力换挡拖拉机。Hi-Lo机构动力换挡主机启动，在不操纵使用Hi-Lo换挡按钮，车辆只在Hi挡或Lo挡位置运行时，主副变速正常使用进行换挡，此时可以当做普通机械换挡功能的拖拉机；当主机在某一挡位运行，使用Hi-Lo换挡按钮，在Hi-Lo离合器碟簧的作用下，车辆行驶速度在Hi挡或Lo挡之间转换。当Hi-Lo的液压控制系统出现故障时，Hi-Lo离合器系统自动进入Hi挡模式，可确保车辆及驾驶人员的安全，同时也便于车辆的维修。
图2 LF904 Hi-Lo离合器Fig.2 Hi-Lo clutch of LF904
巧点
3 结束语
目前我国动力换挡变速器主要在装载机、推土机、叉车、平地机和压路机上得到广泛的应用[4]。拖拉机自诞生以来主要从事田间耕作和运输作业，农业拖拉机传动系的主要特点是多挡操作、大传动比范围和长时间大负荷作业[5]。虽然中国一拖集团公司于2010年通过与国外企业合作，引进动力换挡机构变速箱技术，但动力换挡在拖拉机上的应用与推广远远落后于国外同行。Hi-Lo机构动力换挡技术，虽然距离区段位动力换挡技术还有一些差距，但该技术比较符合当下国情。原因：①通过Hi-Lo机构动力换挡技术运用，可以消化前期积
累的机械换挡产品资源，减少资源浪费和技术损失；②通过Hi-Lo机构动力换挡技术的应用与掌握，打实基础、补齐功课，为进入下一阶段做足准备；③国外同行推出的区段位动力换挡技术拖拉机，主要集中在大功率主机，适用于平原地带大农场、大集作业，当下国内农村现状为土地逐步集中、合作社制度，土地规模普遍不大，主要适用于73.5 kW左右的主机作业。对于拖拉机的发展来看，机械换挡产品必将逐步被更先进的换挡技术产品所取代，并通过技术升级，向主机智能化、操作控制简易化方向发展。
参考文献
【相关文献】
[1] 张迎军.拖拉机液压机械无级变速传动系统控制策略研究[D].武汉：武汉理工大学，2007.
ZHANG Yingjun.Study on the control strategy of hydro-mechanical continuously variable transmission of tractor [D].Wuhan：Wuhan University of Technology，2007.
[2] 高辉松，朱思洪，贺亮，等.拖拉机动力换挡变速箱和无级变速箱发展现状与趋势[J].机
械传动，2012，36(8)：119-123.
体育的社会功能
GAO Huisong，ZHU Sihong，HE Liang，et al.Development and trend of power shift transmission and continuously variable transmission for tractor [J].Journal of Mechanical Transmission，2012，36(8)：119-123.
[3] 席志强，周志立，张明柱，等.拖拉机动力换挡变速器换挡特性与控制策略研究[J].农业机械学报，2016，47(11)：350-357.
XI Zhiqiang，ZHOU Zhili，ZHANG Mingzhu，et al.Shift characteristics and control strategy of powershift transmission on tractor [J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2016，47(11)：350-357.
[4] 席志强，周志立，张明柱，等.动力换挡自动变速器在拖拉机上的应用技术分析[J].机械设计与研究，2014，30(2)：140-143.欧 亨利
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