国外山地型多用途拖拉机产品的技术发展.doc

国外山地型多用途拖拉机产品的技术发展吴清分( 洛阳拖拉机研究所有限公司，河南 洛阳471039)摘要:简要介绍了国外山地型多用途拖拉机的产品技术发展，着重介绍了两家公司的山地型拖拉机典型产品的结构特点。关键词:国外; 山地型拖拉机; 产品中图分类号:S219文献标识码:A文章编号:10060006(2011)06000105Technological Development ofMountain Multi-purpose Tractors in Foreign CountriesWU Qing-fen( Luoyang Tractor Research Institute Co ，Ltd ，Luoyang 471039，China)Abstract: The paper briefly introduced the technology development of foreign mountain multi-purpose tractors，andemphatically introduced the structure characteristics of typical mountain tractors manufactured by two companiesKey words: Foreign country; Mountain-type tractor;Product近年来，国外一些拖拉机公司研制开发了一种可适用于各种山区的多用途拖拉机，这种产品结构 紧凑，质量轻，质心低，可在斜坡地上挂接各类农机 具进行作业。不少国家( 尤其是山区较多的国家) 为了推进 其山区和丘陵地区的农业机械化进程，相继研制了 山地用小型拖拉机，根据市场的发展，各有关拖拉机 公司也先后生产出各类产品以满足市场需求。目 前，市场上销售的这类拖拉机一般为四轮驱动型，绝 大部分均装有前置和后置悬挂机构和动力输出轴， 其传动系以及其制动系统从技术上均要求能适应在 斜坡地上操作。由于这种拖拉机大部分均装有前置悬挂提升机 构，可以挂接盘式或片式割草机，以及各类农机具诸 如青饲料收割机、破碎机、除雪机等机具作业。其后 悬挂机构均可悬挂各类土壤作业机具和牵引农机 具，装用的轮胎为宽面草地型低压轮胎。另外，这种 拖拉机也被不少山区用户用作小型运输工具在各种 地面进行运输作业，即在其底盘架上装一个货厢，以 运送肥料和农产品，大部分均可自动翻倾卸货。目前，国外生产这类拖拉机的厂家并不多，仅限 于某些专用型拖拉机和运输车生产厂家。在一些山 区 和丘陵较多的国家，这种拖拉机也有很大一部分市场销售对象是草坪、园艺作业、公共事业等单位，诸如用作地面的草料、树叶的收集和运输、清扫公路、扫 雪以及高速公路的维护保养作业等，不少高尔夫球场 也购买这类产品，也有用于机场内的飞机牵引等。山地型拖拉机可以在坡度很陡的坡地上进行复 式作业，拖拉机在其前面可以挂接圆盘式割草机、滚 筒式割草机或甩刀式割草机、条式翻草机、施肥器、 摆动式铲土机或前置铲斗等机具进行各类作业。在 前挂接机具进行作业的同时，其后面也可以挂接如涡 轮式翻草机、铧犁、撒肥机、后置挖掘机或拖车等进行 作业。这些配装的作业机具使用方便，且挂接快速。山地拖拉机大部分机型均采用静液压传动系 统，所有山地拖拉机机型上均装备有技术性能较为 先进的液压系统。为了便于在山地上进行各种作业，大部分机型 均采用轻型低矮结构设计，使其具有可操纵性和舒 适性。拖拉机的前后质量分布均衡，所设计的 Terra 专用型低压轮胎，前后轮胎的尺寸均为一样大。前 后驱动轮均装有整体式结构的差速锁系统。拖拉机 均装有前置和后置动力输出轴。各机型采用静液压转向系统。装用安全型发动 机机罩。在驾驶室内可以完全看到前后所悬挂的农 机具。拖拉机与农用运输车 第 6 期 2011 年 12 月拖拉机由于质心低，驾驶室上下十分方便。驾驶室内的噪音较低，装有通风设备和空滤器，装有空 调设备。室内的所有操纵机构的设计布置均符合现 有人机工程技术要求，操纵安全可靠。山地拖拉机装用的驾驶座椅，其前后左右的倾 斜度，可根据需要进行调整，这对于在坡地上作业十 分重要。拖拉机装用的前后液压系统的装备均是一样 的。所采用的前置提升器的框架位置布置十分合 理，可以保证各种作业机具的快速挂接和卸载操纵。 装用的静液压传动系，操纵起来有如一个自动式变速箱。采用一个多功能控制手柄进行拖拉机行 驶速度的操纵，前进速度范围一般均在 0 40 km / h 之间，也有的行驶速度在 0 30 km / h 之间。另外，少部分山地拖拉机也选装机械式传动系， 其变速箱装有一个逆向器，有 8 个前进挡和 8 个倒 退挡，有的则有 24 个前进挡和 24 个倒退挡。根据 需要还可以选装一个爬行挡机构，有 4 个挡。其前置液压提升器框架的转点布置在前轴后 面，装用的前置三点悬挂装置为 类，这样，其下拉 杆可以快速挂接机具。装用的后置液压提升机构的 三点悬挂装置为类和 类，均为软连接。后置提 升器提升区域的高度可以进行调节，并装有一个渐 进式液压卸载机构。装有一个 sandwich 型可调节式 液压连接阀，用以连接拖车，该阀也可以用来与其他 机具的作业连接。山地拖拉机所装用的前置和后置动力输出轴均 采用负载式啮合操纵。拖拉机的转向系统，装有一个按钮进行转向的 预选操纵，在拖拉机的 4 种转向方式中，前轮转向干 预较多，后轮转向较为精确，整体转向和蟹行转向方 式具有极大的柔顺性。由于拖拉机的转向角减小 了，因此，其转弯半径一般均在 3 m 以内。另外，所装置的前置提升器的提升框架可以向 左右移动 30 cm 左右，这种结构布置可以提高拖拉 机在斜坡地上作业的精度。大部分山地拖拉机的驾驶室均装有机载计算机 系统，可以使驾驶员较快地获得操纵所需要的一些 重要数据，如发动机转速、行驶时间、燃油耗、行驶速 度、机油和冷却水的温度等。装用的多功能操纵手柄可以进行拖拉机全部的 功能操纵。山地拖拉机所装用的作业大灯的布置高 度，可以根据需要进行调整，或在需要时予以拆卸。 国外各公司生产的这种拖拉机的轴距和轮距尺 寸大体上基本相同，其发动机装配位置很低，一般均2装于驾驶员右边，采用宽面轮胎。现将部分公司近期推出的山地型拖拉机的主要结构特点简单介绍如下。Aebi 公司的山地型拖拉机瑞士 Aebi 公司生产的 Terratrac 系列山地型拖 拉机，到 2010 年共有 7 种机型，其中 TT105 型功率 为 36 4 kW( 机械式变速箱) ，TT140 型功率为 59 8 kW( 机械式变速箱) ，TT205 型为 36 4 kW ( 静液压 式变速箱) ，TT210 型 为 49 2 kW ( 静 液 压 式 变 速 箱) ，TT240 型为 59 8 kW( 静液压式变速箱) ，TT270 型为 70 kW( 静液压式变速箱) ，TT275 型为 74 kW ( 静液压式变速箱) ，现将其 TT270 型山地拖拉机 ( 见图 1 和图 2) 主要部件的结构特点和技术性能介 绍如下。1图 1 Aebi 公司 TT270 型山地拖拉机整机侧面外观图Fig 1 Side Appearance of TT270 Mountain Tractor图 2 Aebi 公司 TT270 型山地拖拉机整机侧面外观图Fig 2 Side Appearance of TT270 Mountain Tractor发动机该拖拉机装用底特律( Detroit) 公司生产的 VM 系列型发动机，排量为 3 000 cm3 ，四缸四冲程涡轮 增压，水冷直喷，按照 ECE R24 技术标准测定，在发 动机 转 速 为 2 600 r / min 时，其 功 率 为 70 kW，在1 300 r / min 时，最大扭矩为 335 Nm。由于功率储备大，因此，可使拖拉机在节约燃油 耗工况下获得较大的牵引力。由于其冷却系统可以 进行翻转，也使拖拉机的维护和修理极为方便。拖 拉机的发动机冷却系统和液压油路系统装有保护装 置，因此，拖拉机可以在尘灰较大的工况下进行作 业。其保护装置拆卸方便，维护时十分容易。1 11 2传动系该拖拉机装用静液压式变速箱，由于采用了变量液压油泵和变量式驱动马达，变速箱可以进行渐进式换挡操纵，并装有两区段机械操纵系统，变速箱吴清分: 国外山地型多用途拖拉机产品的技术发展的啮合和分离均可进行自动控制。该拖拉机设计有田间作业行驶速度和道路作业 行驶速度。田间作业速度: 前进行驶速度为 0 20 km / h，倒退行驶速度为 0 9 km / h; 道路作业速度: 前进行驶速度为 0 40 km / h，倒退行驶速度为 0 16 km / h。小和为了快速转向时，拖拉机可采用前后轮整体式转向方式。当拖拉机在斜坡上进行特殊作业时，可 采用蟹行式转向。该拖拉机在 4 个车轮上，均装有液压伺服制动 器，用脚踏板操纵。装有手刹车，并在拖拉机的后轮 上装有转向制动器。1 3动力输出轴该拖拉机所装用的前后置动力输出轴均有两种1 6液压系统该拖拉机液压系统装用了 Bosch 油泵，在发动转速。动力输出轴的启动啮合均可在负荷工况下进行电子液压式操纵。所装提升机构均可在机外进行 操纵。拖拉机所装用的前置动力输出轴( 见图 3) 和后 置动力输出轴均采用 1 3 /8的标准式 6 齿花键轴轴 头，操纵离合器为单片干式，可在负荷工况下进行电 子液压式操纵。所装前置动力输出轴的转速为 550 r / min 和 1 090 r / min; 后置动力输出轴的转速为 580 r / min 和 760 r / min，可预选独立式动力输出轴。前 后动力输出轴均向右方向旋转。机转速为 2 600 r / min 时，液压泵流量为 36 L / min，液压油缸的储油量为 10 L。该拖拉机所装有的前置 和后置提升机构也可以在拖拉机外部进行操纵。另 外，在其拖拉机后部还装有一个专用于拖车的快速 挂接机构。拖拉机的前置液压提升器装用类三点悬挂装 置，前置提升器可液压操纵其侧向移动，其下拉杆上 装有快速挂接机构( 连接挂钩) ，在系统压力为 1 7 107 Pa 时，前置提升器的最大提升力为 2 000 kg。 该拖拉机还装有自动卸载调节机构和自动校准装 置。装有摆动减振器，当拖拉机在道路上行驶时，可 以减少驾驶操纵的振动。拖拉机的后置液压提升器装用类三点悬挂装 置( 见图 4) ，后置提升器可以进行提升器的提升、下 降、机具挂接、位控以及浮动位控等液压操纵，其提 升拉杆上装有摇把，在系统压力为 1 7 107 Pa 时， 后置提升器的最大提升力为 1 900 kg。该拖拉机后 置提升机构还装有连接挂钩。图 3 Aebi 公司 TT270 型山地拖拉机前置动力输出轴示意图Fig 3 Diagram of Front PTO of TT270 Mountain Tractor四轮驱动该拖拉机由于采用了纵向差速传动机构，为常 啮合全驱动结构，拖拉机前后轴均装有差速锁，前后 差速锁均可采用电液预选机构进行操纵。Aebi TT270 型山地拖拉机所采用的前后桥体均 具有适应最高应力的强度，拖拉机的转向油缸采用了 一个特殊型保护装置。该机型是一种典型Terratrac结 构的拖拉机，即具有小高度和装配质心低的特点。1 5 转向系和制动器该拖拉机采用四轮静液压转向机构，通过一个 压力按钮可以预选拖拉机的前轮转向、后轮转向和 蟹行式转向。通过装配的感应检测器自动对拖拉机 车轮位置进行记录和同步化调整，使得拖拉机在交 替选择各种转向方式时，获得一种令人满意的转向 方式。采用四轮转向方式时，拖拉机的转弯半径为3 3 m( 转向角为 40) 。拖拉机装用双排轮胎，采用 前轮转向时的转弯半径为 4 15 m( 转向角为 30) 。 为了在拖拉机前面挂接机具进行一些精细作 业，拖拉机可采用后轮转向方式。但在转向半径较1 4图 4 Aebi 公司 TT270 型山地拖拉机后置液压提升器布置 示意图Fig 4 Rear Layout Hydraulic Lifter of TT270 Tractor该拖拉机在前后液压机构各装有 4 个辅助液压 输出分配器，所装双作用分配器带有浮动操纵位置。拖拉机装用的可快速调节的自动连接挂钩的离 地高度范围在 339 939 mm 之间。驾驶室拖拉机装用舒适型全封闭防尘驾驶室，装有防 振动和隔噪音的减振器，并配装有驾驶安全框( 符合79 /622 / EWG 驾驶框安全标准) ，装有雨刷，驾驶室 侧面玻璃和车门玻璃为凸形，后玻璃窗可以开启。31 7拖拉机与农用运输车 第 6 期 2011 年 12 月驾驶室所装用的玻璃均为着色玻璃。装有采用电子调节的整体式空调设备。舒适型驾驶座椅带有安全 带，座椅可根据需要进行调节。装用的驾驶室为系列化装备，具有视野度大和 密闭防尘等优点，装有空调设备，车门阶梯宽大，上 下方便，驾驶室内所有操纵机构的布置，均符合现有 人机工程技术要求。拖拉机 的 外 观 设 计 配 置 合 理，某 些 元 件 可 以100% 的循环使用。拖拉机所装有的前置和后置液压 提升器均可配置 2 个双作用液压接头和 1 个驱动阀。 装在驾驶室内的电瓶，均装有一个较好的防护 设备，并取用方便。驾驶室的驾驶操纵仪表均布置 在合理的地方，所装电子数显机构显示屏较大，读数 十分清晰明了。所有操纵机构均布置在一个多功能 手柄上，驾驶员只用一只手即可进行拖拉机的所有作业操纵。拖拉机均系列化装有空调器的风口。驾驶室顶上嵌入式装有收音机和喊话喇叭。拖 拉机电子操纵菜单有 4 种语言，可任意选择一种在 电子屏上进行显示，采用装于换挡手柄右边的按键 开关进行操纵。拖拉机的电气设备的电压为 12 V，交流电机电 荷量为 324 kC ( 90 Ah) ，装用的冷启动式高效能电 瓶的电荷量为 316 8 kC ( 88 Ah) ，并装有自动预热 装置。功率为 50 kW; Mounty 80 型，功率为 59 kW; Mounty100 型，功率为 70 kW) 。下面将其 Mounty 100 型山 地拖拉机( 见图 5 和图 6) 的主要结构特点简要介绍 如下。图 5 Reform 公司 Mounty100 型山地拖拉机外观图Fig 5 Outside view of Mounty100 Mountain Tractor该机型采用静液压传动机构，采用多功能操纵 手柄，可在负载工况下进行作业挡换挡。由于装有 前挡 / 倒挡操纵机构，因此，驾驶员可以不换手通过 前挡 / 倒挡操纵手柄快速进行行驶方向的控制。拖拉机发动机的扭矩大，所装用的静液压传动 机构有 3 个行驶速度范围，在作业条件下可以渐进 式操纵各个行驶速度挡，因此，拖拉机不论是在田间 作业或是在道路运输作业均可以使发动机的功率得 到最佳化利用。拖拉机的整机结构尺寸及质量拖拉机的总长度为 4 080 mm，最大宽度为 2 110 mm，最大高度为 2 130 mm。整机净质量为 2 600 kg，拖拉机前轴允许载质 量为 2 400 kg，拖拉机后轴允许载质量为 2 400 kg， 拖拉机允许总载质量为 3 800 kg，拖拉机拖挂最大( 不带刹车) 质量为 1 500 kg，拖挂最大( 带刹车) 质 量为 3 500 kg，拖拉机带独立刹车的最大拖挂质量 为 6 000 kg，最大支撑载荷为 600 kg。拖拉机油箱容 量为 90 L。该拖拉机所装用的 All Ground 型轮胎的规格为425 /55 R17。可根据用户要求装用其他规格的轮 胎。TT270 型山地拖拉机装用一种 All Ground 型径 向帘布层新轮胎。这种结构的轮胎使拖拉机前后轮 均可装双排轮胎。拖拉机前后轮装单排轮的转向角 为 40( 前后轮均装双排轮胎的转向角为 30) ，这种 Terratrac 型结构的拖拉机，装用这种轮胎后，在任何 地况下均具有极好的可操纵性。1 8图 6 Reform 公司 Mounty100 型山地型拖拉机的整机布置侧视图Fig 6 Side View of Machine Layout of Mounty100 Tractor该拖拉机的各主要机构性能及基础装备如下。2 1 发动机该机型装用 Daimler Chrysle 公司的 VM D 754TE 2 型四缸直喷水冷增压柴油机，功率为 70 kW，排 量为 2 970 cm3 。由于拖拉机装用了特殊的发动机 机罩，提高了拖拉机的驾驶视野度。变速箱拖拉机所装用的静液压传动 3 区段式变速箱， 采用了电子操纵，传动系的液压泵和液压马达均可 进行调节，其变速箱的 3 种速度范围采用电液进行 预选操纵，3 个速度范围为: 第 1 个速度范围在 0 5 km / h 之间; 第 2 个速度范围在 0 15 km / h 之间; 第3 个速度范围在 0 40 km / h 之间。2 22Reform 公司的山地型拖拉机奥地利的 Reform 公司目前生产的山地型多用途 Mounty 系列拖拉机，有 3 种机型( Mounty 70 型，4吴清分: 国外山地型多用途拖拉机产品的技术发展这种静液压变速箱的操纵方式有两种: 一种为自动电液操纵方式; 一种为手动电液操纵方式。拖拉机装有一个负荷限制器，用以固定发动机 的转速，变速箱的行驶速度范围可以进行预选。装 有一个 Inch 踏板，用以进行前进和倒退的控制，拖 拉机的前轮驱动机构的启动和解锁均可在负荷工况 下进行操纵。拖拉机采用弹性悬架式摆动前桥。前后轮均装 有电液操纵的差速锁，可在负荷工况下启动和解锁， 操纵工况可在仪表盘上用灯光指示器显示。2 3 转向系和制动器该拖拉机装用一种负载传感( Load Sensing) 静 液压式转向系统，采用一个按钮进行电液操纵。当 拖拉机在行驶工况下，可以通过操纵按键进行转向 逻辑式预选，即递进式选定四轮转向、前轮转向、后 轮转向以及蟹行式转向方式，拖拉机车轮即自动与 操纵同步。拖拉机装用的智能化转向系统，具有 4 种转向 操纵方式: 即拖拉机四轮转向、前轮转向、后轮转向 和蟹行式转向，所有转向方式均为电液式操纵。拖拉机转向采用一个压力按钮进行操纵，快速 而简单，拖拉机在行驶工况下亦可进行转向方式的 控制。通过压力按钮对拖拉机转向角进行渐进式预 选。用手柄向左或向右转动进行蟹行式转向操纵。 该拖拉机是采用传动系的末端传动机构驱动其转向 轴，因此，其转向驱动功率较大。该拖拉机在前后轮上均装用了双制动油路的液 压伺服制动器，停车制动器为一种如万向节式制动 器的多片式制动器。降节流阀，无牵引拉杆。驾驶室拖拉机装用弹性悬架式防振舒适型驾驶室，驾 驶室挡风玻璃可以开启，车门玻璃和驾驶室所有玻 璃均为着色玻璃。驾驶室装有采暖设备和防风玻璃除霜器，增装 了排气消音器，成套照明设备，12 V 电气设备，在驾 驾驶室室顶装有收音机和 2 个高音喇叭。新型仪表 盘装有燃油指示器、带符号的显示器、计速器和使用 小时记录器、行驶速度数显屏等。装用的舒适型驾驶座椅装有帆布外罩。 拖拉机装用 Terra 型轮胎，规格为 33 15 515。 拖拉机启动柔顺而无任何撞击声，由于拖拉机未装手刹车，因此，驾驶员可采用加速器踏板对速度 进行调节，这样，就可以减少拖拉机对土壤的压碎以 及在陡峭的斜坡上打滑的危险。该拖拉机最主要的特点就是驾驶员在进行变速 箱