当前, 国外各拖拉机公司生产的专用型拖拉机产品按其用途可以分为以下几种:
1.果园型拖拉机
这类产品的外型结构基本相同,大部分果园型拖拉机发动机功率均在70kW以下,从轮距来看又多被定为“窄轮距”型,其外型尺寸最大宽度为1.7—1.8 m。
2.葡萄园型拖拉机
这类产品的整机宽度比果园型的宽度还要窄200—300 mm,功率一般均高于50 kW,最小宽度可为1 m。
3.低矮型(Low-profile)拖拉机
这类拖拉机是从果园和葡萄园型产品演变出来的,其特点是横向和垂直方向上的结构较为紧凑,以适应在一些较困难的作业条件(例如散开状藤蔓作物)下进行作业。
4.前后轮等直径轮式拖拉机
这类拖拉机为刚性底盘结构和前轮转向,发动机功率一般均低于果园和葡萄园型。这类拖拉机外型结构紧凑,多数产品可以正、反向驾驶操作,产品的用途较为广泛,技术性能类似于窄轮距拖拉机。
5.铰接式前后轮等直径轮式拖拉机
与前几种类型拖拉机相比,这类产品的一个最大特点就是有极好的可操纵性,其转向不是通过前轮的转动,而是通过拖拉机前后两段铰接框架相对运动来完成的,通常采用液压油缸转向;其最大缺点是这种拖拉机的机械传动系运转在发动机和后轮之间(通过一个万向节传动轴),且需装置一个特殊型驾驶室,该驾驶室骑马式装于铰接架上。
6.园艺型拖拉机
这类拖拉机产品的外型结构尺寸和发动机功率有一定限制。
二.主要组成部件技术发展概况
下面就这类专用型拖拉机用发动机、传动系、液压系统以及驾驶室等部件的近期技术发展作一粗浅分析。
1.发动机
目前,各公司生产的专用型拖拉机所装用的发动机(一般为3缸机和4缸机)的比油耗大都在一个水平上,如一些装有涡轮增压发动机的专用型拖拉机,其最大功率时的比油耗一般为200—225 g/kW·h。大部分发动机的扭矩储备在25%—35%,某些机型的发动机除额定功率外,还提供一个最大功率工况下的临界功率百分比,其好处是使驾驶员可更好地综合利用拖拉机的功能,使其在要求负荷工况下具有极大的适应性。
由于具有这样一种特性,发动机工况的稳定性增加,这在沙姆—道依兹公司的大部分专用型拖拉机上的实际使用已经证实了这一点。尤其是在一些果园型拖拉机上,不少公司还采用电子技术调整发动机转速。传统的机械调速器均装有电位计,该电位计和踏板为刚性连接,两个手动按钮进行电子操作, 电压经过转换后输送到电子控制中心,该电控中心对收到的电子信号进行分析处理,并和来自发动机转速传感器的信号进行比较,按比较的结果操纵喷油泵,在这种工况下,喷油泵开始向每个气缸供油。这样,既可获得相应的转速和精确的功率,又满足了车轮和动力输出轴所需的功率,可以保持其负荷工况下的设定转速。在使用工况下,也可以通过手动控制发动机转速显示并记录数据,从而精确地维持其动力输出轴的规定转速,例如,在使用喷雾机时。如果不能保持移动速度问题时,就只有采用手操纵进行调节,显示屏显示数据可以精确地确定出转速,并维持在所需要的转速范围。
其它还应一提的是提高了驾驶员工作条件的舒适性和安全性,特别是对专用型拖拉机使用条件下的环境保护方面的研究有很大的发展。当前,国外所有专用型拖拉机用发动机的废气排放标准均已达到欧Ⅱ法规要求。John Deere公司2004年向市场推出5015F和5015V型果园和葡萄园新系列拖拉机,有1 3种机型,所有机型均装用已达欧Ⅱ排放标准的Power Tech型柴油机;芬特公司和哥尔多尼公司的一些专用型拖拉机产品,在减少环境污染方面取得了很大成果,所用发动机装用催化消声器后排烟中的一氧化碳减少80%,碳氢化合物减少70%。
2.传动机构
当前, 国外大部分专用型拖拉机均采用机械式传动系,这种传动系的变速箱均具有逆向行驶机构,其变速箱前、后档次的传动比一样(逆向行驶机构可根据用户要求装用),这种结构有时也可以用作拖拉机的逆向驾驶操作。在芬特公司280P型拖拉机上装用一种超速传动机构的变速箱,同步器换档,有21个前进档21个倒档;在哥尔多尼公司的Quasar70型拖拉机上的变速箱,基本档次为20个前档20个倒档,如果装用一个“Dual Power”机构,则所有档次均可减速20%。
这种变速箱很重要的一点是田间作业速度的档次覆盖尽可能均衡,避免过量重合和引起不必要的扩大传动系传动比范围。事实上,拖拉机尤其是在专用型拖拉机上经常采用具有爬行档的超减速器或微型减速器的主变速箱。因此,主变速箱增加了2个或4个传动比率,但实际使用中传动比率利用效率都较低。从逻辑上讲,通常装用这种爬行档的超减速器是为了获得超低速的前进行驶速度,一般均在1 km/h以下,以适应某些典型的农机具的牵引作业,例如牵引水果收获车、移植机、挖沟器、除雾器等。因而,装用超减速器的目的主要是某些作业速度的需要。例如,哥尔多尼公司的3070Star和3060Star V型拖拉机就在其变速箱上采用了一个叫做“Super creeper”超减速器,获得5个行驶速度低于1 km/h的档次。在兰地尼公司和福格森公司的专用型拖拉机的基本变速箱上采用逆向机构后,传动系就直接派生出3种不同形式,即:装一个增扭器,变速箱的速比增加29%;装一个微型减速器,速度减少2 2%;装一个超减速器,速度可以减速80%,即最低行驶速度可达300 m/h。
以上涉及的主要是根据作业要求选择一个前进行驶速度,但还有一个较为重要的问题,即在这种工况下,与之相符的驱动转矩的精确度,特别是装用于“PowerShift”动力换档传动系的专用型拖拉机,可在负载行驶工况下换档,而无须分离离合器。目前,由于其具有使用上的安全性,在一些功率较低的拖拉机上也开始普遍使用,但采用这种传动系也使拖拉机的产品成本有所增加。尽管如此,不少拖拉机公司仍先后开始装用这种传动系,如沙姆—道依兹公司已在其2001年推出的果园型拖拉机上,采用负载动力换档传动机构。这种传动机构主要是通过2组齿轮组与2个多片液压离合器连接,用电子液压操作,这样可以减速20%,以使驱动转矩获得相应增加,其转矩大大高于实际使用转矩,以适应各类作业条件下档次选择的需要。拖拉机装用的这种变速箱一般有3个速度区段(高、中、低),每个区段有4个档次,采用逆向行驶机构,并装用“Power Shift”负载换档机构,这样,该变速箱就获得24个前进档和24个倒档。
装用这种机械式传动系的专用型拖拉机能适应多种作业要求。另外,这种专用型拖拉机的动力输出轴大多数的转速均为540r/min和1 000r/min,有的机型的动力输出轴还增加一个750 r/min的经济型转速;有的还具有与拖拉机前进行驶速度同步的动力输出轴,以适应各类特殊作业需要。
C1aas公司在2004年向市场推出Nectis系列葡萄园和果园型拖拉机,有3种变型6个功率等级共12种机型,即Nectis VE(葡萄园型)、Nectis VL(葡萄园宽轮距型)、Nectis F(果园型)。该系列拖拉机用传动系有3种结构:12/12个档变速箱,两轮驱动和四轮驱动型的最高行驶速度均为30 km/h;24/24个档变速箱,两轮驱动型最高行驶速度为30km/h,四轮驱动型最高行驶速度为40 km/h;Revershift+Twinshift型24/12档变速箱,两轮驱动型最高行驶速度为30km/h,四轮驱动型为40km小。
John Deere公司2004年向市场推出5015F和5015V型果园和葡萄园新系列拖拉机,这2个系列产品的特点是具有极大的舒适性和可操纵性,共有1 3种机型供用户选用,功率范围在43.38—66.91 kW(59—91马力)之间,传动系有5种结构型式供用户选择。其中,24/12档变速箱装有液压逆向器和电液操纵的Hi—Lo变速箱;24/24个档变速箱除上述结构外,还装有爬行档机构,行驶速度最低可达0.5km/h,而其最高行驶速度为40 km/h。
MF公司在近2年来陆续向市场推出3400系列的果园型和葡萄园型拖拉机产品。该系列产品主要有4类:葡萄园(V)、专用型(S)、果园型(F)和低矮型(GE,包括GEV超低矮型变型)。这4类产品共有14种机型,宽度最小的仅为1 m。所有3 400系列各类产品的机型装用的传动系分别采用具有4个传动比或5个传动比的变速箱,每种变速箱均有2个或3个速度区段,其Powershift。型变速箱有3个档次为负载换挡,变速箱行驶速度范围在0.1 5 3—40.000 km/h之间。所有变速箱均装有1个分离式机械逆向器,挡次换向操纵采用一个手柄,快速简便。
大部分专用型拖拉机具有前置动力输出轴,可以装前置机具进行作业。如芬特公司生产的这类拖拉机均装有前置和后置动力输出轴,通过一个双作用离合器在负载工况下进行结合和分离。另外,有些草坪用专用型拖拉机还装有腹置式动力输出轴,其转速一般为2000 r/min,用以驱动腹置机具进行作业,即挂接盘式剪草机进行草坪剪草作业,这类拖拉机一般通称草坪拖拉机。
近年来,专用型拖拉机的前桥结构技术的发展主要体现在可靠性和实用性。例如,哥尔多尼公司的Star 3000系列拖拉机上则采用一个完全防泥水的措施,特别值得一提的是该系列拖拉机的离地间隙较大,其整机外型结构尺寸均小于同类产品。
沙姆公司的Solaris系列拖拉机采用一个结构极具有特点的前桥,以满足某些垄沟作业和在某些作物下通过性的要求。由于前桥为铰接式结构,前轮转向角大大增加(一般为50°,有的甚至高达55°),从而大大提高了前桥的操纵性。对于某些四轮驱动专用型拖拉机仍有某些局限,因为前驱动轮轮辙可能损坏农作物。
芬特公司在其专用型拖拉机前桥上,通常是大功率机型上装有一个自动调节机构(即通过传感器作用),当前轮转向角超过30°—35°时,前驱动桥动力自动分离,前轮转向角小于30°—35°时,自动结合前驱动桥动力。对于在前驱动桥上装用