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拖拉机上手扶变速箱的变速箱担负着变速变扭、减速增扭,以使拖拉机适应各种路况的任务。随着拖拉机行驶里程的增加,因换挡频繁,变速箱中的齿轮、齿轮轴、轴承等零件发生磨损,使变速箱内部出现不正常的响声。如何正确找到异响原因,及时排除故障,对拖拉机的使用有重要意义。多数的拖拉机变速箱厂家和农用运输车采用 BJ130 变速箱或NJ130 变速箱,它们都具有四个前进挡和一个倒挡。有些四轮农用运输车产品中,既可选装 BJ130 型变速箱,也可换装 NJ130 型变速箱总成。有的拖拉机变速箱采用EQl40 变速箱,它是三轴五挡齿轮式变速箱,有五个前进挡和一个倒挡,第五挡是直接挡,二三挡、四五挡分别装有锁销式惯性同步器,操纵机构都装有定位和倒挡锁等保险装置。还有的厂家把 130 变速箱和 140 变速箱组合起来,生产出一种新型的 130 + 140 变速箱,特别适用于山区农村道路,农民称之为“爬坡王”。我们在诊断变速箱异响故障时,要先掌握这台机车变速箱的结构特点及工作原理,做到有的放矢。
手扶变速箱动力换挡变速器由于换挡操作简单且动力不中断,改善了拖拉机的操纵性能,提高了工作效率。自1959年美国卡特彼勒公司在D9D拖拉机上首次成功地应用动力换挡以来,由于其在换挡时所表现出的明显优点,吸引了许多厂家纷纷效仿 。如同时期的Ford公司在其671/771/871/971拖拉机上引入一0一Speed 10+2动力换挡变速箱,该变速器变速箱厂家作业速度范围0.9~30 km/h,可在作业阻力大的区域快速降挡以提升牵引力,通过后及时升挡以保证作业速度和燃油经济性,在此过程中不需要停车和操纵离合器,而且可保持动力输出轴速度不变,从而显著提升拖拉机动力输出。
换挡规律通过研究拖拉机变速箱厂家各挡位自动换挡时刻与控制参数(如作业速度、负荷程度、滑转率、发动机输出转速转矩等)之问的关系,并经过性能仿真优化后,确定最佳换挡点 ,避免换挡循环。 目前手扶变速箱拖拉机自动变速器换挡规律是从汽车传动系所采用的以车速和油门开度为控制参数的“两参数换挡规律”基础上发展而来的。但这些传统的换挡规律是建立在被控对象精确数字模型基础上,对于拖拉机和工程车辆,由于工况复杂,负荷变化剧烈,建立其精确模型比较困难,使基于数学模型的各类控制方法难以解决这一问题。因此近年来许多研究将智能控制理论应用于换挡规律,如I.Sakai等提出了模糊换挡策略 J,K.Hayashi等提出了根据输入转速和加速踏板位置变化量利用模糊逻辑判断车辆负载和驾驶员意图、根据车辆速度、负载、驾驶员意图和加速踏板位置利用神经网络原理决策换挡位置的智能控制策略 。Jonas Fredrikson采用自适应反馈方法构建控制器,并提出将发动机作为主动控制一部分的非线性换挡控制方法 。现代控制方法的引入,并增加能够反映具体作业状态和环境状态的参数,使得换挡时机和挡位分布更加合理,可以大大提高了车辆的燃油经济性和作业效率。
手扶变速箱动力换挡变速箱主要由机械传动系统 、液压控制 系统和电子控制系统 ( TCU) 3 部分组成 。与传统手动 换挡变速箱不同 ,动力换挡变速箱厂家变速箱的换挡操作通过换挡离合器实现 ,换挡离合器的结合与分离由液压系统 驱动 ,而液压系统受变速箱控制单元 ( TCU) 控制 。根 据换挡过程是部分还是全部由换挡离合器控制 ,动力换挡变速箱又分为半动力换挡变速箱和全动力换挡变速箱。在正常的工作过程中,动力换挡一般由两组摩擦片来实现一个档位,同时由于是通过控制压力油的通断来实现湿式多片离合器片的分离以结合,所以档位的选择式通过控制相应电磁阀来实现动力换挡部分的档位切换。由于式通过电控液来实现的换挡,所以在换挡的瞬间,动力式不需要切断的,只要电控液部分的控制做到准确无误,可以实现动力无中断的换挡。 对于此种换挡方式的核心,由于缺少了离合器的参与,所以对于各组离合器内部活塞的压力建立的开始点、和压力建立的时间控制需要非常精准。
当手扶变速箱变速箱挂入某一挡位,要知道是哪一根轴、哪些轴承、哪些齿轮受力,哪些不受力,哪些是主动,哪些是被动,这就可缩小异响原因的查找范围。变速箱厂家变速箱异响,主要是承受负荷的运转件不良所致。如 CA141 型汽车变速箱在空挡工况时,参与运转的有第一轴、常啮合齿轮副、三四挡啮合齿轮副、倒挡齿轮组,中间轴及有关轴承,但承受负荷的仅有第一轴常啮齿轮及轴承;直接挡工作时,中间轴和第二轴前端滚针轴承并不承受负荷,而其它挡位工作时,二者均有负荷;挡位越低,第二轴后轴承和中间轴后轴承承受负荷越大。这样可根据其不同挡位,判断是哪—对齿轮、哪根轴或哪只轴承受力。
拖拉机变速箱是拖拉机的关键部件之一 ,手扶变速箱和后桥 、动力输出轴传动 、四轮驱动 (前桥除外) 、制动器及其他部件组成传动系 ,其功能是将柴油发动机输出的高转速低转矩转换为驱动桥和动力输出轴的低转速大转矩 。以变速箱为核心的传动系 , 其变速箱厂家成本约占拖拉机总成本的 25 %~30 % ,比发动机的成本高得多 。变速箱性能的好坏对拖拉机的燃油 经济性 、乘座舒适性 、牵引力特性和可靠性等关键性能 指标有着重要的影响 ,拖拉机生产企业不惜投入大量的人力物力 ,用于拖拉机变速箱的设计 、制造以及质量 控制 。研究人员也高度重视拖拉机变速箱的研究 ,致力于传统拖拉机变速箱的性能改进和新型拖拉机变速 箱的研发 。经过一百多年的发展 ,拖拉机变速箱从初 期的手动换挡机械变速箱 、同步套换挡变速箱发展到今天的动力换挡变速箱和无级变速箱 ,变速箱的换挡品质不断提高 ,对农业生产复杂多变工况的适应性不断增强。