轮式拖拉机手柄操控系统起步控制探讨

李 潜，张翠莹，王亚伟

（第一拖拉机股份有限公司中小轮拖装配厂，河南 洛阳 471003）

我国传统拖拉机的驾驶员位置较高，所以在进行驾驶的时候容易受到树木等外在因素的干扰，甚至还有可能威胁到驾驶员的人身安全，针对这种情况设计了双操作系统拖拉机，能够实现利用手柄进行拖拉机驾驶操作。这套手柄操作系统主要是在拖拉机的主驾旁边设计位置较低的座椅，并且安置人工操作台，可以让驾驶员在座椅中进行手柄操作以及操作台按键操作。手柄操作与原有操作之间是相互协调的，并且能够做到随意切换，方便拖拉机进行作业。

手柄操作系统主要是进行电液控制系统设计，通过对转向、变速、离合等进行多方位元件安装，进而实现有效控制。其中比较难的部分是起步阶段的离合器刹车配合。手柄操作系统需要完成的是驾驶员不再需要单独控制起步时的离合以及刹车，仅仅需要挂挡以及推动手柄就能够实现拖拉机的起步。其中离合器接合速度控制跟刹车解除的时机必须要把握好，一方面需要保证拖拉机能够起步平稳，另一方面也要降低离合器磨损，延长使用寿命。如果操作系统不够完善就容易导致熄火、溜车等问题出现。所以在具体的设计中必须要保证离合器接合过程控制和刹车解除时机达到合理效果。

1 系统设计原理

手柄操作系统基于原有的拖拉机结构，对离合系统以及刹车系统安装液压油缸、位置传感器、TCU控制单元，从而实现两个系统的精确操控。核心是TCU控制系统，采集传感器相关信号，通过提升器位置信号的感应做出工况判断，再利用不同的工况进行离合刹车控制方案选择。

在离合刹车控制液压系统中，油缸、电磁阀、调速阀等液压组件共同发挥控制作用，两个液压油缸分别控制离合以及刹车系统的操作杆，离合器调速控制由电磁阀以及调速阀组成，刹车系统调速由单向调速阀控制。离合器在不同的工况下需要不同的接合速度，由不同流量的调速阀进行控制。液压系统可以保证拖拉机的起步阶段实现离合与刹车自动控制，操作起来比较简单，并且稳定性较高。

2 拖拉机起步过程分析

（1）离合器工作过程。拖拉机的起步操控过程中，离合器工作步骤分为四步。第一步为消除空行程，第二步离合器从动盘开始转动拖拉机静止，第三步开始拖拉机进行起步，第四步离合器主动盘与从动盘同时进行转动。

（2）刹车工作过程。拖拉机的制动系统为传统机械式传动，具体步骤为：第一阶段，驾驶员进行操作反应；第二阶段，空行程阶段；第三阶段，制动力从无到有，并且提升到最大值；第四阶段，保持制动力稳定；第五阶段，制动解除。

（3）拖拉机起步力学分析。根据拖拉机在不同的路况进行起步状况不同进行力学分析，能够发现在离合器接合的时候进行刹车解除需要考虑两个方面，一是起步路况坡度的大小，二是离合器传递扭矩的发小。当离合器传递扭矩大于起步阻力矩的时候需要快速解除制动，如果离合器扭矩增长过快就会造成熄火，过慢的话会造成使用寿命的下降。在进行耕地工作的时候，由于路况原因可以不考虑刹车解除时机。

3 拖拉机起步控制策略

（1）起步评价标准。包括冲击度和离合器的滑磨动作，不同的国家对于冲击度的标准设置不同，我国将冲击度小于10作为起步评价标准。拖拉机起步时的冲击度取决于滑磨阶段的结合速度，所以能够根据离合器不同时段的速度控制降低冲击度，接合速度应该保持在最大速度之内。滑磨功主要指的是离合器主动盘与从动盘互相的摩擦产生的功。在拖拉机进行起步的时候，滑磨功大小主要取决于结合时间以及转速差，所以应该尽量降低起步时间，减小转速差。

（2）控制策略。通过拖拉机中设置的传感器信息进行不同的工况判断，从而选择不同的控制方案。在拖拉机进行耕地工作的时候可以不考虑刹车解除时机，其余时候都需要对刹车解除时机进行控制。①消除离合器空行程阶段，应该迅速进行接合；于是动盘进行转动，扭矩输出，不过此时的输出扭矩小于阻力矩，拖拉机为静止状态，应该迅速接合；③开始离合器传递扭矩大于阻力矩，拖拉机开始出现动作，为了降低起步冲击，应该减缓离合器接合速度；④离合器的主动盘与从动盘转速相同，离合器应该快速运动，完成理想起步控制。

4 结语

综上所述，通过对双系统拖拉机的离合刹车控制进行设计，深入探讨了拖拉机起步阶段离合器的工作步骤以及不同路况进行起步的受力情况，进而制定了对应的刹车解除时机策略。手柄操作系统能够根据具体的控制策略完成拖拉机平稳起步，不断进行控制系统完善，有效提高离合、刹车配合度，同时也能够提升拖拉机起步品质。