國外專用型拖拉機技術發展淺析

    一、專用型拖拉機的分類

　　當前，國外各拖拉機公司生產的專用型拖拉機產品按其用途可以分為以下幾種：

　　1．果園型拖拉機

　　這類產品的外型結構基本相同，大部分果園型拖拉機發動機功率均在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

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

　　3．低矮型（Low-profile）拖拉機

　　這類拖拉機是從果園和葡萄園型產品演變出來的，其特點是橫向和垂直方向上的結構較為緊湊，以適應在一些較困難的作業條件（例如散開狀藤蔓作物）下進行作業。

　　4．前後輪等直徑輪式拖拉機

　　這類拖拉機為剛性底盤結構和前輪轉向，發動機功率一般均低於果園和葡萄園型。這類拖拉機外型結構緊湊，多數產品可以正、反向駕駛操作，產品的用途較為廣泛，技術性能類似於窄輪距拖拉機。

　　5．鉸接式前後輪等直徑輪式拖拉機

　　與前幾種類型拖拉機相比，這類產品的一個最大特點就是有極好的可操縱性，其轉向不是通過前輪的轉動，而是通過拖拉機前後兩段鉸接框架相對運動來完成的，通常採用液壓油缸轉向；其最大缺點是這種拖拉機的機械傳動系運轉在發動機和後輪之間（通過一個萬向節傳動軸），且需裝置一個特殊型駕駛室，該駕駛室騎馬式裝於鉸接架上。

　　6．園藝型拖拉機

　　這類拖拉機產品的外型結構尺寸和發動機功率有一定限制。

　　二．主要組成部件技術發展概況

　　下面就這類專用型拖拉機用發動機、傳動系、液壓系統以及駕駛室等部件的近期技術發展作一粗淺分析。

　　1．發動機

　　目前，各公司生產的專用型拖拉機所裝用的發動機（一般為3缸機和4缸機）的比油耗大都在一個水平上，如一些裝有渦輪增壓發動機的專用型拖拉機，其最大功率時的比油耗一般為200—225g／kW·h。大部分發動機的扭矩儲備在25％—35％，某些機型的發動機除額定功率外，還提供一個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的功能，使其在要求負荷工況下具有極大的適應性。

　　JohnDeere公司2004年向市場推出5015F和5015V型果園和葡萄園新系列拖拉機，這2個系列產品的特點是具有極大的舒適性和可操縱性，共有13種機型供用戶選用，功率範圍在43．38—66．91kW（59—91馬力）之間，傳動系有5種結構型式供用戶選擇。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個檔變速箱除上述結構外，還裝有爬行檔機構，行駛速度最低可達0．5km／h，而其最高行駛速度為40km／h。

　　MF公司在近2年來陸續向市場推出3400系列的果園型和葡萄園型拖拉機產品。該系列產品主要有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類產品共有14種機型，寬度最小的僅為1m。所有3400系列各類產品的機型裝用的傳動系分別採用具有4個傳動比或5個傳動比的變速箱，每種變速箱均有2個或3個速度區段，其Powershift。型變速箱有3個檔次為負載換擋，變速箱行駛速度範圍在0．153—40．000km／h之間。所有變速箱均裝有1個分離式機械逆向器，擋次換向操縱採用一個手柄，快速簡便。

　　大部分專用型拖拉機具有前置動力輸出軸，可以裝前置機具進行作業。如芬特公司生產的這類拖拉機均裝有前置和後置動力輸出軸，通過一個雙作用離合器在負載工況下進行結合和分離。另外，有些草坪用專用型拖拉機還裝有腹置式動力輸出軸，其轉速一般為2000r／min，用以驅動腹置機具進行作業，即掛接盤式剪草機進行草坪剪草作業，這類拖拉機一般通稱草坪拖拉機。

　　近年來，專用型拖拉機的前橋結構技術的發展主要體現在可靠性和實用性。例如，哥爾多尼公司的Star3000系列拖拉機上則採用一個完全防泥水的措施，特別值得一提的是該系列拖拉機的離地間隙較大，其整機外型結構尺寸均小於同類產品。

　　沙姆公司的Solaris系列拖拉機採用一個結構極具有特點的前橋，以滿足某些壟溝作業和在某些作物下通過性的要求。由於前橋為鉸接式結構，前輪轉向角大大增加（一般為50°，有的甚至高達55°），從而大大提高了前橋的操縱性。對於某些四輪驅動專用型拖拉機仍有某些局限，因為前驅動輪輪轍可能損壞農作物。

　　芬特公司在其專用型拖拉機前橋上，通常是大功率機型上裝有一個自動調節機構（即通過傳感器作用），當前輪轉向角超過30°—35°時，前驅動橋動力自動分離，前輪轉向角小於30°—35°時，自動結合前驅動橋動力。對於在前驅動橋上裝用這種機構後，拖拉機可以連續性獲得最大附著力。在2004年，芬特公司對其專用型拖拉機200V和200F系列產品結構作了較大改進，主要是所有機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上裝用這種彈性懸架前橋，裝用這種彈性懸架前橋後不改變拖拉機原有的技術特性，極大地提高了駕駛操縱的舒適性。

　　目前，國外專用型拖拉機採用前輪驅動自動結合已很普及，可以提高四輪驅動的傳動效率，最大行駛速度普遍可以達到40km／h，例如在哥爾多尼公司的Quasar70型和Star75型拖拉機上，則裝配了一種叫做IST（牽引瞬時結合）結合系統；在芬特公司的V系列（以及P系列）拖拉機上把一個盤式傳力器與萬向節裝在一起，把動力傳給前驅動軸；紐荷蘭公司則把這種技術應用在其30km／h的一些變型拖拉機上。當然，在一些小功率拖拉機上並沒有採用這種結構，採用這種結構的大多為四輪驅動型，且行駛速度大部分為40km／h。蘭地尼公司和福格森公司生產的專用型拖拉機則採用通過傳動軸把動力傳給前輪，即所謂的IBF（全制動）系統，為靜液壓操縱。

　　當前，國外草坪園藝拖拉機大都採用液壓傳動機構。液壓傳動機構與機械傳動機構不同之點在於有3個速度區段，在每個速度區段範圍內，最小和最大速度之間均可以實現無級調速，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則條件下進行作業更為明顯，即把發動機調整到最大轉速，任意選擇所需要的速度區段和速度，操作極為簡單。在沙姆—道依茲公司生產的各專用型液壓傳動拖拉機上，裝用的液壓泵流量高達79L／min。

　　液壓泵輸出流量的一半提供給液壓傳動，流量的另一半則提供給各種操作機構，使用極為簡便，因此取代機械傳動的各類機構供油的複雜性（如傳動軸、接頭、齒輪等）。其液壓馬達為定量馬達，並通過液壓管路與液壓泵和一個或幾個控制閥連接。這樣一來，就增加了液壓傳動的使用功能，使許多專用型拖拉機的使用功能相應得到增加。根據這一要求，國外不少拖拉機公司生產的專用型拖拉機就裝用2個液壓泵（有的公司裝用3個液壓泵）以滿足其液壓需求。芬特公司生產的拖拉機上裝用2個並聯液壓泵，採用2條獨立油路：一條油路向拖拉機提升器分配器和4個輔助分配器供油，該液壓泵流量為41L／min；另一條油路向液壓轉向系統和帶有流量調節器的分配器供油，油泵流量為28L／min。為了改善其液壓油的分配，在其轉向器上裝有一個「Load-Sensing」負載傳感閥，將液壓油優先供給負載油路，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上，根據作業要求，裝有一個雙聯液壓泵（其流量為28 38L／min），其中一個油泵負責向液壓提升器和輔助液壓分配器供油，另一個液壓泵則負責向裝在駕駛室前面的分配器供油，從而滿足拖拉機前置機具和腹置機具的液壓機構作業所需要的油量。

　　調節液壓泵流量的大小，既容易改變液壓馬達的轉速和旋轉方向，又能對進入分配器的流量進行控制。紐荷蘭公司生產的拖拉機上採用一個液壓流量控制閥，通過該閥把液壓油部分地（從8—40L／min）分配給拖拉機前置液壓分配器和後置液壓分配器，液壓油從小到大有3個區段。

　　3．液壓系統

　　對於液壓系統的主要部件一一液壓提升器，各公司在設計拖拉機時就予以極大的重視，即將傳統拖拉機液壓提升器的所有特性都用在了專用型拖拉機上。大多數產品的後置液壓提升器均使用了力調節傳感元件（機械式或電子式），布置在上懸掛點上，不足之處是只能測量一個牽引部件。紐荷蘭公司則在其下拉杆上裝一個彎杆彈簧，根據其變形量來測定其牽引力大小，變形量再通過一個反饋直拉杆傳遞給液壓主控制閥，使其彎杆彈簧恢復到原來工況。

　　在一些種植特殊作物的地面上作業時，專用型拖拉機的提升器也必須具有使用上的特點，因此，國外各公司生產的專用型拖拉機所裝用的液壓提升機構，均可以在駕駛室直接進行連續性調節提升機構的斜度以及側移，好處是可使駕駛員在不規則地面上操作而且操作方便，在行駛工況下也可以進行提升作業。芬特公司則在其液壓提升機構上裝有2個如拉杆式圓柱型液壓油缸，用以操縱提升機構側向位移，自由擺動，以便於掛接某些牽引機具進行作業。而在沙姆—道依茲和蘭地尼公司的拖拉機上則只裝1個液壓拉杆，這是另一種結構形式，其提升機械垂直方向擺動距離為±100mm，水平方向調節是裝用2個液壓穩定器，並通過駕駛室的1個按鈕操縱2個電控液壓閥進行調節。

　　為了提高專用型拖拉機液壓功率的使用，不少公司除增加液壓泵的功率外，還採用設置多個油泵的方法。如Landini公司在2004年向市場推出其RexF系列拖拉機上，採用三泵液壓系統，所3個液壓泵為並聯式安裝：1個泵流量為30L／min，用於轉向液壓；1個泵流量為30L／min，用於後置分配器的提升機構；1個泵流量為40L／min，用於前置液壓提升機構。為了使拖拉機液壓系統更加完備，該公司把前置液壓分配器進行組合裝配，即將1個分流器，3個分配器和1個液壓馬達，1個操縱Joystick控制器的浮動分配器和1個按鈕操縱的電液分配器進行組合裝配，這樣，該系統就可以保證最大液壓功率的使用，提高液壓功率作業效率。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。拖拉機液壓系統可以根據需要選裝單泵、雙泵和三泵，液壓流量分別為：單泵為36L／min、雙泵為27L／min 48L／min、三泵為36L／min 48L／min 27L／min。裝有4個液壓輸出輔助分配器，用以機具的操控。由於前軸轉向角可達55°，拖拉機前軸和底盤架均具有較高可操縱性。

　　自上世紀90年代中後期以來，國外各拖拉機公司生產的專用型拖拉機大部分機型均裝有前置動力輸出軸和前置液壓提升器，以掛接相應的機具進行各類複式作業。在這種情況下，尤其需要注意的是前置機構的離地間隙，以及農藥和肥料施散作業的最大精確度等。為此，國外大部分公司均在其拖拉機上採用一種專門系統，首先將來自固定在下拉杆上的電子傳感器的電子信號輸入電子信息處理器中，進行連續分析對比，確定出操作位置，一旦出現誤差，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，可通過一個負載感應閥，使其液壓能量利用率達到最佳化。在整個油路系統中，均有一個提升臂速度下降控制系統和一個防振閥，以限制（作業時由於顛簸而引起的）壓力脈衝

　　4．駕駛室

　　近年來，國外大部分公司生產的專用型拖拉機均裝有駕駛室。由於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構。

　　座椅是駕駛室的一個主要部件，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構裝在方向盤上，變速手柄裝在座椅側面，這給駕駛操作以及上下拖拉機帶來極大的方便。C1aas公司在Nectis系列葡萄園和果園型拖拉所裝駕駛室有2種結構：1種裝用於VE型，1種裝用於VL／F型拖拉機，其共同點是駕駛座椅均為彈性懸架式安裝，裝有空調設備，駕駛室減振器，整個駕駛室視野度為360°，駕駛室內噪聲級為86dB（A）。

　　不少專用型拖拉機還裝用數字型儀錶盤，以顯示出前進速度、發動機轉速、後置動力輸出軸轉速，以及前置和腹置動力輸出軸轉速。

　　很多專用型拖拉機駕駛室還裝用空調和通風設備，駕駛室內噪聲均有所降低和駕駛振動大大減少；不少機型還裝有空氣濾清器。

　　在降低噪聲和減少振動方面採取的主要措施是減少對駕駛室內帶來噪聲的噪聲源（發動機和傳動系噪聲），如有的公司把發動機全封閉包裹起來，有的駕駛室裝用一種凸型玻璃，以減少噪聲波的有害影響。大部分機型駕駛室均裝在隔音塊上，從而減弱來自傳動系的振動影響，有的專用型拖拉機的載貨平台採用懸浮式安裝也起著一定減振作用。當前，大部分公司生產的專用型拖拉機駕駛室內噪聲均在85dB（A）左右，各種操作機構均採用國際標準。

　　國外專用型拖拉機均廣泛採用新材料新工藝，從儀錶盤到車身均採用鍍鋅工藝，各公司普遍採用陶瓷金屬離合器片以及對一些小部件（如螺釘螺母、墊圈、軸套等）均進行特殊的鍍鋅處理，並進行鍍鋁和鍍鉻熱處理。

　　近年來，國外出現不少可以雙向駕駛操作的專用型拖拉機，使其作業用途更為廣泛，這種機型為前後輪等直徑四輪驅動型。有的專用型拖拉機則把主要操縱機構一分為二（分成兩半）以備其反向駕駛操作之用。採用這種反向駕駛的主要好處是，在極為狹窄的空間，拖拉機懸掛機具作業時或需行駛作業時改善其可操縱性，並且大大提高了後部作業操作的視野。

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