从20世纪90年代中期, Fendt 公司生产出第一台装用Vario型无 级变速传动系的拖拉机产品以来, 无级变速拖拉机技术发展时间已 有20多年了。在此期间,这一技 术在世界拖拉机领域内就没有停 止过产品的研究和发展。为了进 一步了解国外主要拖拉机公司的 无级变速技术的发展,小编将简 要地介绍当今世界上主要拖拉机 公司所生产的无级变速拖拉机的 技术发展情况。
自Fendt公司以后生产出无 级变速拖拉机的另一家公司是 Valtra公司, 该公司在进入 AGCO集团公司后,又将这一无级 变速传动系技术采用于AGCO公司 的大功率拖拉机上,在数年后, MF公司拖拉机上也开始装用这种无级变速传动机构,但其技术结构均为从其Fendt公司的Vario型无级变速传动系结构派生出来。同样,采用Fendt公司的Vario型无级变速箱技术的公司还有英国的 JCB公司的Fastrac型无级变速变速箱。最后,Case-NewHolland 公司在其各个品牌拖拉机上采用 无级变速传动系。在早些时候, CaseIH公司和NewHolland公司所采用的无级变速传动系均为Steyr 公司所研发生产的无级变速箱。
但是,在近几年所问世的新系列拖拉机(如其T7000系列和Case Puma CVX系列拖拉机)则装用了 自行设计和制造的新型无级变速传动系。 在此期间,一些专业传动系部件生产公司也研发生产了各 功率等级拖拉机用的无级变速 箱。其中较为著名的有ZF公司、 Zeppelin公司等,在这些生产无级 变速传动系拖拉机的公司中,选 装这两家公司生产的CVT型无级 变速箱的公司还有John Deere公 司和Same-Deutz-Fahr公司。而 Claas公司还在其Xerion系列拖拉 机上选装了Zeppelin公司生产的无级变速箱。显而易见,所有这些 品牌的无级变速箱的技术上的结构和性能基本上都相同,但是, 每个公司的产品均又拥有各自在软件方面和原结构组件方面的程 度不同的改进。下面分别介绍各个公司CVT变速箱的相关情况。
约翰迪尔公司
该公司在开发设计无级变速 传动系拖拉机的时候,采用了ZF公司的无级变速箱,但是,在早期只是将其装配于在德国曼海姆 (Mannheim)拖拉机生产的部分拖拉机上。这就是说只将其无级变速传动系装用于从6130型(66 kW/90 hp)拖拉机到7530型拖 拉机上,另外,后来还在7930型 和8030系列拖拉机,均装用了这 种无级变速传动系。与此不同的 是,JohnDeere公司的7930型和 8030系列拖拉机装用的这种无级变速箱设计采用了两个行星齿轮机构。尽管这两种无级变速箱的结构不同,但是其使用功能和驾驶操纵方法均是一样的。其结构 特点是其部件结构更为简单化。 例如,John Deere公司的拖拉机装用的Autopower(其中一 种无级变速传动系)型无级变速 箱,其驾驶操纵只用一个手柄, 一个旋钮和一个装置于机载计算机上的两个操纵按键完成。驾 驶人员可以推动换挡手柄,以调节其拖拉机渐进式前进速度,但 是,也可以操纵第一个速度区段 (速度在20 km/h以下)或第二个速度区段(行驶速度范围在0~40 km/h),然后,采用装在同一个 操纵手柄头上的旋钮开关,对其行驶速度进行精确调整和控制。 这个传动变速箱有4个速度区 段,为机械传动部份,而其各区 段之间的换档则采用液压操纵。 所装用的4个机械速度区段的各区 段的速度范围为0~3 km/h、0~9 km/h、0~15 km/h和0~25 km/ h。当其液压油泵液压油流量达到 最大时,其机械功率转换为液压 功率,这个变速箱的液压功率传 动比例最大为30%。与此相反, JohnDeere公司在美国工厂制造 的这种变速箱的液压功率所占的 传动功率的比例较大,其全部机械功率仅能达到8 km/h,这类变 速箱的最高行驶速度为40 km/h。
CNH公司
CNH公司拥有自己的无级变 速传动系技术,不过这种无级变 速传动技术来自与其兼并的Steyr 公司,是Steyr公司的专利技术, CNH是一个Fiat集团公司旗下的一 个品牌公司。目前,该公司已把 这一无级变速技术重新包装,并 设计应用到其公司的拖拉机系列 产品中。其中CaseIH公司于2007 年装用于其PUMA系列新拖拉 机,而NewHolland公司则装用于 T7000系列拖拉机上,其传动系名称为Auto-Command型变速箱。 这后一种变速箱的机械结构与其 装在PUAM系列拖拉机上的无级变速箱的结构一样,但其操纵管 理系统则各略有所不同。 该公司所采用的两种(CVT 型和Auto-Command型)无级变速传动系在结构上有许多的共同点。如其基本变速箱均有4个速 度区段(其中两个为倒挡速度区段),采用机械啮合。其变速箱的液压部分(均装用Bosch变量液压 泵,液压流量均为110L/min和液压 马达)主要用以调节拖拉机的速度变化。拖拉机牵引功率主要由变速箱的机械部分提供,其变速箱的机 械部分的最大效率点有4个,也就 是说有4个区段的最大行驶速度分 别为0~7 km/h、0~18 km/h、 0~21 km/h和0~54 km/h。 CaseIH公司在其PUMA系 列拖拉机上,装用的新型无级变 速传动系,这种传动系采用一个手炳操纵其前进行驶速度(在其 CVX CI 机型上则采用一个操纵按 键进行控制),并也可以使用踏 板式加速器进行操纵。另外,由于其各个挡位的行驶速度和3个作业 区段均已被编程,因此,也可以 采用自动(Auto)操纵方式和手 动操纵方式。其操纵系统中的创新技术是其采用了一个双作用式手动加速器系统。这种双作用式手动加速器,操纵时向右边调节为最大速度,而向左边调节则为 最小速度。然后,在这个速度范 围,也可以将发动机的转速调到最大和最小。最后,根据加速度 的低、中、高3个加速数据,对拖拉机的反应进行调整。 至于NewHolland公司拖拉机所装用的无级变速箱,无论 从那方面来看,其操纵控制 系统均有不同程度的区别。首 先,是其变速箱的操纵手柄, CaseIH公司的操纵手柄是固定位置安装,且为推动进行操纵, 而其NewHolland公司的AutoCommand型无级变速箱的控制手柄每次操纵完成后,均能自动回位到原始位置。对于其前进行速度的操纵方式均大致相同,其倒退挡的速度操纵方式则有一定 的区别,为了给倒退行驶速度增 加速度,只须将操纵手柄向后拉动即可,而其CaseIH公司的CVX无 级变速箱的倒退行驶速度加速时, 是将其操纵手柄使劲向前推动。 CaseIH装用的CVX型无级 变速箱的功率范围在129~165 kW(175~225 hp),而其 NewHolland公司T7000系列拖拉 机所装用的AutoCommand型新型无级变速箱的产品,在2009年就 开始全面上市销售。该公司的无 级变速箱技术在今后一段时间, 连同Steyr公司的CVT型,CaseIH 公司的CVX型,将会进行各公司 之间的技术上的协调一致。
CLAAS公司
德国的Claas公司在其Xerion 系列拖拉机上采用了无级变速传 动系,该系列共有3种机型:810 型,820型和840型。 在其无级变速传动系的机械 传动部分采用了外摆线齿轮减速器机构,而在其外摆线行星齿轮系统中,装用液压马达作为拖拉机牵引功率的补偿。该无级变速箱牵引功率分为4个速度区段,各 区段的起始速度为0,各区段的最大行驶速度分别为7 km/h、15 km/h、30 km/h和40 km/h。该传动系的机械部分传动功率占整个传动功率的份额最大,液压功率 部分的35%用于拖拉机行驶速度的增加,不包括拖拉机作业挡位的功率范围。传动系功率吸收约 占20%左右。 Claas公司Xerion系列拖拉机装用的这种无级变速箱,采用两种管理操纵方式,一种为自动操纵管理方式,一种为手动操纵 管理方式。当采用自动操纵管理方式时,拖拉机驾驶员采用加速 器操纵或前进行驶速度操纵手柄 控制,可以使其自动限制拖拉机的行驶速度。在传动系组合操纵时,可以使用其中的任何一种操纵方式,均可获得两种功能的组 合功能效果。另外,所不同的地方是其操纵手柄可以对拖拉机的行驶速度进行精确调节。 该传动系的最大行驶速度是通过其装用的Cebis机构进行自动强制性控制。在这种情况下,拖 拉机可以在稳定行驶的作业过程 中,将行速速度提高到最大速度档次。这项操纵方式可以在3个作业速度区段中的任何一个区段使用。换句话说,这与其他公司的拖拉机有所区别,其他公司的无级变速箱的第一个速度区段是专用于拖拉机耕地操作,而其第二 个区段则用于拖拉机的道路运输 作业的操纵。该变速箱的手动操纵方式也可采用Cebis机构进行强制性自动操纵,并区分其发动机的转速度。 和其他拖拉机所装用的无级变速箱相比较来看,Claas公司的 Xerion系列拖拉机所装用的无级变速传动箱的功能总体上均没有差别。但在Claas公司拖拉机上, 可以通过操纵手柄,使拖拉机传动系自动操作方式过度到手动操作方式。当其拖拉机需要大功率 工况的转速时,拖拉机又会自动转为自动操作方式。这是一个技 术性能较佳的自动操纵系统,例 如,可以应对诸如拖拉机在较为困难的地面行走或其作业负荷在 瞬间超荷等工况,以避免拖拉机的操作失误。 还有部分拖拉机装用的是ZF 公司生产的型号为Eccom 3.5型无 级变速箱。ZF公司这一型号的无级变速箱产品, 包含了当今所有无级变速传动系的技术性能和功 能,该传动系包含动力输出轴和 差速锁等装备。因此,这个传动 系成了拖拉机的操纵控制中心。
VALTRA公司
在当今世界采用无级变速传 动系的拖拉机公司中,Valtra公司 应是一个后来者。然而,尽管这 家芬兰拖拉机公司进入这个无级 变速拖拉机技术领域较迟,当其 一开始采用这一新技术时,该公司首次投放市场的装用这种Direct型 新型无级变速传动系的拖拉机就多 达13种机型,其拖拉机功率范围在 99~272 kW(135~370 hp)。 从其所推出的装用无级变速 箱的拖拉机产品来看,Valtra公司 采用了两种传动系型式。其中在 其S系列拖拉机上,所装用的无级 变速箱实际上是Fendt公司的Vario 型无级变速传动箱,只是其在操作管理上有一点点不同,所有操作管理方式与其MF公司(AGCO 公司的另外一个品牌产品)的无级变速拖拉机的操纵方式基本一 样。在其N122和N142型拖拉机以 及其T系列所有拖拉机上,则装用 了公司自己研发生产的Direct型无 级变速箱。 该公司在近期正在着手进行 一项极为重要的工作,即对其所采用的无级变速传动系进行模量化的研究工作。也就是说, 将使其 拖拉机所装用的Powershift型变速箱(Valtra Versus)变型和CVT (Valtra Direct)型无级变速箱进 行模量化整合。只须更换其液压马达:当Powershift变速箱更换了 液压马达后,就变成了无级变速 箱。这样,就不是Powershift型动力换挡变速箱了。其液压部分 就构成了一个带有定量液压马达 和变量液压油泵的液压无级变速 器。在其旁边并排装置有一个外 摆线齿轮减速机构和一套垫圈组 件。接下来装用一个逆向器,然后再装用一个具有4个速度区段的机械式变速器。其原始功率为液压功率,装用一个机械组件后, 只是使其转速增加而已。在这之 后,随着其液压部分的运转,其功率随之增长,重新向机械部分传递的功率也得以增大。 这个无级变速箱设计有4个速 度区段,每个速度区段的行驶速 度范围分别为0~8 km/h、0~18 km/h、0~28 km/h和0~40 km/ h。在驾驶室内,即可以对其进行 划分操纵。实际上,拖拉机驾驶员可以在这4个速度区段中进行 选择一个速度区段后,在进行次级操纵:诸如用动力输出轴进行重型作业、耕地作业和耙地作业 、牧草收割作业或道路运输作业 等。从一个速度区段向另一个区 段转换时,如从C区段向D区段换档操纵时,拖拉机会自动关闭进行的操纵。 该无级变速传动系的其他常规功能主要有:拖拉机的发动机转速和行驶速度均采用自动管理方式,或也可以采用手动强制性 管理方式。装用的两个电位计, 除用以拖拉机前进挡和倒退挡行驶 速度的变化调节外,还可以用以 调节其拖拉机的卸载力距(个别挡次的最大力距或最小力距)。 最后,所装用的发动机制动器具 有3个阶段的制动功能: 即最大制动功能、常规制动(就如一个 机械变速器),或无制动功能。 Valtra公司推荐选择采用这种制动功能。
MF公司
MF公司设在法国布韦市 (Beauvais)的拖拉机厂生产的 拖拉机,装用了与Valtra公司结 构大致相同的无级变速箱。从本质上讲,该传动系是从Fendt公 司的无级变速传动系结构派生出来的。但是,MF公司所装用的无级变速箱的商标名称为DynaVt型,如果仔细分析可以看出, 这种Dyna-Vt型无级变速箱是分别根据Valtra公司的无级变速箱和 Fendt公司的无级变速箱的部分结构组合而成。不仅仅只是其传动系的管理系统的设置和操作方式方面, 而且还有其液压油泵、 负载能力、所采用的电磁阀设备等均与此相同。无论从那个方面 来看,所装用的无级变速箱的常规性能均与其他公司的无级变速箱相同。还应提及的是,该公司最近在其拖拉机上所采用的一个 Dtm型电子操纵机构:当拖拉机需要最大扭矩时,所装用的这个 电子系统可以控制其所提供的功 率,以限制其拖拉机传动系的负荷承载力。换言之,这可以避免 其超载功率对拖拉机传动系造成 损坏。该无级变速箱的操纵管理原理明白易懂:该变速箱采用全自动操纵管理系统,其所有的操作均可以不需要驾驶人员的任何操纵即可完成。这样,就十分有利于拖拉机在进行剪草和修剪树 枝等作业,该操作管理系统具有 以下几种操纵功能:一是拖拉机前进行驶速度控制用一个手柄操作;二是加速器踏板操纵两个速度区段;三是两个速度区段的速度程序控制。
JCB公司
与其MF公司的Dyna-Vt型 无级变速箱正好相反,英国JCB 公司近年来装在其拖拉机上的 V-Tronic型无级变速传动系的技术结构也十分令人费解。对JCB 公司所装用的这种无级变速箱, 经过分析可以看出,其变速箱的机械部分均与其Valtra公司和 Fendt公司的无级变速箱的结构 基本相同。其唯一不同之处是, JCB公司在其无级变速箱上所装用的用于该系统中的闭心式液压油路的液压负荷比例阀。 所装用的这个比例阀可以减少系统的过热和功率吸收的现 象。其变速箱的速度变化依然是利用油泵壳体的倾斜角度和发动机扭矩值来进行调整。在这个变速箱低速行驶的技术可靠性能方面,必须指出的是,Fendt公司 的Vario型无级变速箱是完全采用液压功率传动,而JCB公司在其 8250型拖拉机上装用的无级变速 箱,挂接一个石碾在接近拖拉机零行驶速度工况下,连续进行作 业试验7 000 h而未出现任何技术上的问题,其低速行驶的技术可靠性水平可见是相当高的。 JCB公司的这个V-Tronic型 无级变速箱的操纵系统采用电子技术较多。在其操纵控制方面 有3种方式:一种是Drive控制方 式,一种是手动操纵方式,一种是Flexi操纵方式。其中的Drive 操纵方式是一种自动操纵方式, 即自动对发动机的转速和变速箱的行驶速度进行自动调整(也可 以自动强制性将行驶速度调到最大);其手动操纵方式是采用一 个手柄对变速箱的行驶速度进行调整,采用踏板加速器对拖拉机发动机的转速进行调节;而Flexi 操纵方式是一种动力输出轴的调整操纵方式,即用手动加速器对动力输出轴的转速进行调整控制,而用脚踏板控制拖拉机的前进行驶速度。然后,还可以采用一种Powershift(动力换挡)变速箱的操纵方式: 该拖拉机所装用的无级变速箱还布置有一个类似于Powershift型变速箱的机构,在其第一个速度区段 内有15个负载档,在其第二个速度 区段内有8个负载档。实际上,按照正规的无级变速技术来评价, 在JCB公司只装用于8250型拖拉 机上的这种V-Tronic型无级变速 箱还不是真正意义上的CVT型无级变速传动箱。真正的CVT型无级变速箱的3种操纵方式:其一是 Eco型操纵方式,其二是Power型 操纵方式,其三是PTO型操纵方 式。主要采用调节发动机转速参数的操纵方式。第一个操纵方式 是节约能源的,第二个操纵方式 是用于拖拉机耕地作业的控制, 第三个操纵方式是用以操纵动力输出轴作业控制(可以固定其转速,低速行驶等)。 当前,JCB公司的这种 V-Tronic型无级变速箱仅装用于 一种拖拉机上,要使其系列化采用,其结构还需要进一步完善, 其性能还需要提高。
SameDeutz-Fahr公司
SameDeutz-Fahr 公司的拖拉机产品,目前已有好 几个品牌系列拖拉机装用了无级变速箱。该公司装用的无级变速 箱均为ZF公司生产的Eccom型 和Smatic型无级变速传动系,装用这种无级变速箱的拖拉机功率 均在147 kW以上(Deutz-Fahr 公司的Agrotron TTV630型拖拉 机,Same公司的Iron190Continuo 型拖拉机和Lamborghini公司的R6 Vrt型拖拉机)的拖拉机。
但是,特别是在近年来该公司也开始在 其中小功率和专用型拖拉机上装 用这种CVT型无级变速箱。如在 2007年该公司首先在其生产的 Explorer Ⅲ型拖拉机装用了CVT型 无级变速箱,接着,又在其生产 的“果园”和“葡萄园”型拖拉 机上采用无级变速箱。 该公司所装用的无级变速 传动系的操纵管理方法均一样, 有3种操纵方式:一种为手动 (Manuale)操纵方式,一种为 自动(Auto)操纵方式,一种为 动力输出轴(PTO)操纵方式。 一般讲采用手动操纵方式的效率 不高。但采用自动(Auto)操纵 方式可以使拖拉机的节能效果或 其使用性能达到最佳化,自动操 纵方式主要采用一个电位计进行 操纵,并对其拖拉机的最大行驶速度进行选择。采用PTO操纵系 统主要是围绕其动力输出轴的作 业进行一系列操纵和控制。所有 操纵和控制都是对其拖拉机发动 机转速和传动箱的行驶速度进行 调整。 该公司所装用的这种ZF公司 生产的Eccom型和Smatic型无级 变速箱,具有4个行驶速度范围, 一为0~5 km/h,一为0~10 km/ h,一为0~20 km/h和0~40 km/ h。拖拉机驾驶员在驾驶室内在瞬 间即可确定其拖拉机的行驶速度 区段。另外,该公司在其意大利 的Treviglio拖拉机厂内生产一种简 易型五级变速传动系变型产品, 该变速箱有两个前进速度区段 (0~25 km/h和0~40 km/h)和 一个倒退挡速度区段(0~25 km/ h)。该传动系的液压部件和机械 部件采用直线型结构设计,而不是 采用并列结构布置的设计方案。
Fendt 公司
当前,Fendt公司的无级变速 传动系拖拉机的产量和销售量,在世界上居第一位。Fendt公司是当 今世界上装用无级变速箱的拖拉 机系列最多,产品的功率范围(大 、中、小型)最广的一个公司。 Fendt公司所装用的无级变速 箱的商标名称为Vario型,这个品 牌在业内已是一个非常著名的无 级变速传动系的商标。该传动系的构成部件主要有:一个液压油 泵,其液压油面角度可以倾斜, 一个液压马达(在其900系列拖拉 机上则装用两个液压马达)和一 个具有两个速度区段的机械式变速箱。这是一种液压功率和机械功率合流的无级变速箱, 以使其获得最大传动功率或使其拖拉机停车。在发动机较低转速时, 依靠其 液压功率推动, 而当其拖拉机需要最大行驶速度时,传动系就接合上全部机械功率。 Fendt公司是世界上第一家生 产出这种液压功率和机械功率合流的无级变速拖拉机的公司。早 在上世纪90年代中期,Fendt公司 就向市场推出了第一台装有Vario 型无级变速箱的拖拉机,发展到现 在,该功司已生产销售了50000 多台装用这种无级变速箱的拖拉 机。当然,该公司的这种无级变 速箱的一个小小的不足之处是其 操纵和结构太为复杂。不管怎 样,该变速箱的技术性能是无可比拟的。其操纵管理方面,主要是设计采用了一个Joystick型控制器:该控制器可以完成无级变速箱的所有功能操纵,变速箱的各个速度区段和档次均被编为操纵程序,操纵极为方便。 另外,该公司在近年来 研制了一个拖拉机管理系统 (TMS),该系统可以在低负荷 工况下对发动机转速进行管理。 因此,该系统可以切断功率,并 可以采用变速杆提高其行驶速 度,采用加速器调节发动机转 速。 目前,Fendt公司生产的 所有拖拉机系列(200Vario、 300Vario、400Vario、700Vario、 800Vario、900、1000Vario系列)均装 用用了这种Vario型无级变速传动 系,该公司装用这种无级变速箱 的拖拉机功率最小为51 kW,为 当今世界上装用无级变速箱的拖 拉机中功率最小的机型。
以上是小编对国外拖拉机所使用的CVT变速箱技术的一个简单梳理,目前国内市场上还是以动力换挡变速箱为主,但是已经有部分厂家的CVT变速箱进入到国内市场。但是由于目前国内无论是用户还是厂家的售后技术人员对于CVT技术还是相当的陌生,导致部分用户在使用过程中操作和保养方面还不是很熟悉,创世孚作为专注于大马力变速箱技术服务的厂商,完全具备CVT变速箱的专业技术服务能力和专业技术培训能力,关于CVT变速箱的相关技术问题可以关注创世孚公司的百家号——小孚说传动,我们将持续为您更新!
全部评论 (0)