大马力拖拉机自动变速箱(上)

自动变速箱是相对于手动变速箱而出现的一种能够自动根据引擎转速来换挡的设备。拖拉机自动变速箱常见的有四种型式，分别是液力自动变速箱(简称AT)、机械无级自动变速箱(简称CVT)、电控机械自动变速箱(简称AMT)、DCT（双离合自动变速箱Dual Clutch Transmission）。

一、分类与结构

根据工作原理的不同，目前拖拉机中常见的自动变速箱有四种型式，分别是液力自动变速箱(Automatic Transmission）简称 AT、机械式无级自动变速箱(Continuously Variable Transmission）简称CVT 、电控机械自动变速箱(Automated Manual Transmission）简称AMT 和双离合器自动变速箱(Dual-clutch transmission）简称DCT。

1、液力自动变速箱(AT)

液力自动变速箱通过液力传动和行星齿轮组合的方式来实现自动变速，一般由液力变矩器、行星齿轮机构、换档执行机构、换档控制系统、换档操纵机构等装置组成。

AT不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。但缺点也多，一是对速度变化反应较慢，没有手动变速箱灵敏;二是费油不经济，传动效率低变矩范围有限，近年引入电子控制技术部分改善了这方面的问题;三是机构复杂，修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油。另外，如果拖拉机因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。如果拖运故障车，要注意使驱动轮脱离地面，以保护自动变速箱齿轮不受损害。

2、机械式无级自动变速箱(CVT)

机械式无级自动变速箱的特点是变速比不是间断的点，而是一系列连续的值，从而能更好地协调拖拉机外界作业条件与发动机负载，可充分发挥发动机潜力，提高整机燃料经济性，它使拖拉机具有没有漏洞的牵引性能，从而显著地提高整机性能。目前多采用钢带或链条传动方式进行动力传递。

3、电控机械自动变速箱(AMT)

电控机械自动变速箱在传统的手动齿轮式变速器基础上改进而来的，是综合合了 AT(自动) 和 MT(手动)两者优点的机电液一体化自动变速器;AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。 在机械变速箱总体传动结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。因此AMT实际上是由一个自动换挡系统来完成操作离合器和选、换档的工作过程。  AMT结构 由于AMT能在现生产的手动波基础上进行改造，生产继承性好，投入的费用也较低，容易被生产厂接受。AMT的核心技术是微机控制，电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量。

4、双离合器自动变速箱(DCT)

双离合器自动变速箱采用两套离合器，通过两套离合器的相互交替工作，来到达无间隙换挡的效果。DCT综合了AT和AMT的优点，传动效率高、结构简单、生产成本较低，不仅保证了拖拉机的动力性和经济性，而且极大地改善了拖拉机运行的舒适性。

二、拖拉机CVT工作原理

拖拉机CVT（无级变速器）通过液压系统动态调节传动比，实现动力传递的连续平顺性。其核心工作原理及拖拉机专用设计如下：

1、基础变速原理：锥轮与钢带的动态配合

核心结构。拖拉机CVT由主动锥轮组（连接发动机）、从动锥轮组（连接驱动轮）和高强度金属带/链构成。每组锥轮由两个相对的锥形盘组成V型槽，通过液压控制锥盘轴向移动，改变钢带接触半径。主动轮半径减小 → 从动轮半径增大 → 传动比增大（低速高扭矩，适合起步或重载）。主动轮半径增大 → 从动轮半径减小 → 传动比减小（高速低扭矩，适合运输或轻载）。

动力传递路径。发动机动力 → 主动锥轮 → 钢带 → 从动锥轮 → 减速器/差速器 → 驱动轮。

2、液压控制系统：实现精确调节

拖拉机CVT依赖液压系统完成动态控制：油泵与阀控。高压油泵驱动液压油，通过比例阀调节油缸压力，推动锥轮轴向移动。

张紧力维持。从动轮油缸保持钢带张力，防止打滑，确保动力高效传递。电子协同。现代机型（如雷沃P7000）集成整机控制器，针对耕作/运输模式自动优化传动比。

3、拖拉机CVT的专用设计

强化承扭能力。采用加厚金属链/多层钢带（非普通橡胶带），承受拖拉机大扭矩输出（部分机型超280N·m）例如芬特Vario系列通过行星齿轮辅助分流扭矩，降低钢带负荷。

匹配农艺需求。低速大扭矩：起步时主动轮最小半径设计，提供超大传动比（如0-3km/h超低速），应对犁耕等重负荷。无级调速优势：土壤阻力变化时无需换挡，发动机稳定工作在高效转速区，油耗降低10%（混动设计进一步优化）。

混动技术延伸。徐工、潍柴等厂商推出电驱CVT方案：发动机驱动发电机 → 电能驱动轮毂电机/PTO电机，彻底解耦车速与发动机转速，实现“作业全程无级变速”。

4、对比传统变速器的优势

5、技术局限与应对

钢带承力极限。早期限制大马力机型应用（如>200hp），现通过液压机械双路径（HMCVT）分流功率解决（例：ZF变速箱）。

维护成本高。精密液压件需专用油品及高清洁度保养，但混动设计减少机械损耗。国产雷沃P7000 CVT拖拉机突破技术垄断，集成潍柴CVT总成+北斗自动驾驶，实现“定速巡航/自动地头转弯”等智能操作。

总结而言，拖拉机CVT以液压调节锥轮为核心，通过动态钢带半径实现传动比无级变化，结合混动架构与强化材料，解决了农用场景下的高负荷需求，是现代农业装备高效作业的关键技术。

三、拖拉机自动变速箱(简称AT)工作原理

1、折叠液力变矩器工作原理

液力变矩器(Torque Converter，简称TC)位于液力自动变速箱最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与拖拉机中的离合器相似，并能根据拖拉机行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和转矩比，具有一定的减速增矩功能。目前广泛采用由泵轮、涡轮和导轮组成的三元件闭锁式综合液力变矩器。

液力变矩器的泵轮与变矩器外壳连为一体，是主动元件；涡轮通过花键与输出轴相连，是从动元件；导轮置于泵轮和涡轮之间，通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。发动机启动后，曲轴通过飞轮带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出；这部分工作液既具有随泵轮一起转动的园周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。

从涡轮流出工作液的速度可以看为工作液相对于涡轮叶片表面流出的切向速度与随涡轮一起转动的圆周速度的合成。当涡轮转速比较小时，从涡轮流出的工作液是向后的，工作液冲击导轮叶片的前面。因为导轮被单向离合器限定不能向后转动，所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前推动泵轮叶片，促进泵轮旋转，从而使作用于涡轮的转矩增大。 随着涡轮转速的增加，圆周速度变大，当切向速度与圆周速度的合速度开始指向导轮叶片的背面时，变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时，工作液将冲击导轮叶片的背面。

因为单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋转，所以在工作液的带动下，导轮沿泵轮转动方向自由旋转，工作液顺利地回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时，变矩器不产生增扭作用(这时液力变矩器的工况称为液力偶合工况)。 液力变矩器靠工作液传递转矩，比机械变速器的传动效率低。在液力变矩器中设置锁止离合器，可以在高速工况下将泵轮与涡轮锁在一起，实现动力直接传递，提高变矩器的传动效率。