王 岩1 王 凯2
1.第一拖拉机股份有限公司大拖公司 河南洛阳 471000
2. 隆华科技集团（洛阳）股份有限公司 河南洛阳 471000
摘要：组合式档位自动变速传动模块，会明显增加大马力拖拉机作业阻力范围，文章根据四速动力换挡模块，并结合输出轴转速、油门开度等换挡参数，进一步提出了拖拉机牵引作业工况下的换挡控制措施，并构建了仿真模型。数据结果显示，合理的换挡控制，当工作阻力变小的情况下，变速传动模块升挡，阻力变大情况下降挡，并且有效避免了循环换挡的情况，大幅度提升了拖拉机的燃油利用率，保障拖拉机在大阻力范围下能够持续的进行作业，从而不断提升大马力拖拉机的整体生产效率。
关键词：大马力拖拉机；牵引作业；循环换挡控制；生产效率
前言：传统拖拉机主要是手动变速器，在实际作业过程中，如果土壤环境与质地不均匀，其工作阻力便会增大，导致出现较大的波动，这样很容易会导致拖拉机因为频繁的进行换挡，停车之后又重新起步，这样也会增加操作强度，对生产率产生一定的影响。为了增加持续作业的实际阻力范围，通过在变速传动模块当中增加动力换挡模块，从而实现自动变速，这样能够让大马力拖拉机即使在负载情况下，可自动变速，不用停车换挡，从而提升作业效率。
1、拖拉机变速传动模块路线
大马力拖拉机变速传动模块通常情况下档位数多，且覆盖范围很广，但在实际作业过程中，一般只是在特定范围之内匀速行驶，为了有效降低液压系统的整体复杂性，可通过档位自动变速减少频繁停车换挡的情况[1]。某拖拉机变速传动模块具体如下图1。
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图中显示，该变速传动模块主要是由动力换挡、高/低档变速器以及手动变速器等部分共同组成，高/低档变速器主要有2个挡位，手动变速器主要有6个[2]。
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从表中能够看出，动力换挡模块呈等比数列，和传统手动变速器方式相比较，拖拉机在实际作业中，不会出现停车换挡状况，传动比变化明显增加约为72%，当发动机输出功率不便时，其持续作业的阻力范围会增加大约72%[3]。
2、大马力拖拉机换挡控制策略
2.1、自动变速特性
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从图中可以看出，负载较小状况下，柴油机处于A点时，燃油的经济性比较差，如果负载增大，柴油机处于B点时，发动机的转速会逐渐下降，很容易会熄火。拖拉机在进行作业过程中，其工作阻力会逐渐增大，因此，柴油机在运行时也可能会因为超负荷导致熄火，所以，要停车进行换挡，这样会对整体生产效率产生影响，其实际工作阻力也会逐渐变小，降低燃油经济性。配置四速动力换挡变速传动模块，在可不换挡状态下，满足阻力范围，适应工作阻力范围。增加四速自动变速换挡模块，这样能够增加燃油经济性以及工作阻力范围，从而最大程度上保障拖拉机更好的满足实际工作阻力变化状况，从而进一步提升燃油经济性与实际生产效率[4]。
2.2、换挡控制参数确定
主要选取两个参数，其中一个为油门开度，同时还应当确定车速、以及转速等参数，自动变速能够有效提升发动机的整体适应性，从而最大程度上保障发动机在各个不同阶段阻力下，都可以正常作业，换挡控制参数要反应目前工况环境下发动机的实际工作点。因为拖拉机在实际工作中，存在滑转率，车速无法精准的反映出工况下实际工作点，拖拉机在转向行驶过程中，轮速也无法精准反应发动机具体工作点，发动机转速无法作为换挡的具体参照依据，变速传动模块输出轴转速可精准的反映实时工况状态下发动机的具体工作点。所以，换挡控制参数主要选择油门开度与模块输出轴转速[5]。
2.3、换挡循环
油门开度不变情况下，发动机工作点在特性曲线上逐渐移动，工作点逐渐到达换挡点之后，变速传动模块开始换挡，并在其他工作点开始工作，如果换挡控制方法缺乏合理性，这个时候便会发生换挡循环的情况[6]。
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图中A为降挡点、B为升挡工作点、C为降挡工作点、D为升挡点，E、F是稳态工作点，并且TA-TF不同点分别对应各个输出扭矩大小。TL是在换挡之前的发动机负载，q为传动比值。负载逐渐变小时，发动机工作点在移动时，变速传动模块逐渐升挡，负载慢慢变大情况下，变速传动模块慢慢降挡，所以，A、D属于换挡点。为了尽可能避免发生换挡逻辑错误的情况，以及升挡之后马上出现降挡的情况，应当保持B、C两点在换挡点A、D之间[7]。
一般情况下，升挡发动机的实际变化为D-B-E，D-B时。发动机输出转矩比负载小，则会出现换挡循环，如果比发动机负载大时，便会出现由A-C-D-B-A的换挡循环。一般情况下，换挡循环只会发生于负载环境下，如果达到B点，发动机输出扭矩会比发动机负载小，这个时候便可能会出现换挡循环[8]。
3、结束语
文章以组合式档位自动变速传动模块为基础，并增加了工作阻力范围，从而保障当工作阻力逐渐变大情况下，可不用停车换挡，从而有效提升了实际生产效率。并且使得拖拉机燃油经济性也大幅度提高，结合输出轴转速以及油门开度等换挡参数，避免工况作业下，循环换挡的升降挡曲线。数据结果显示，文章中所提出的大马力拖拉机换挡控制策略，能够最大程度上避免在特定状态下出现循环换挡的情况，从而保障拖拉机可在大的工作阻力范围状态下持续性的作业，进一步提升拖拉机的燃油经济性与生产效率。
参考文献：
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