【摘 要】
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我国有960万平方千米的国土面积,其中丘陵山区面积约为666万平方千米,占到了国土面积的69.4%。由于受地形地貌等诸多因素的影响,该地区农业机械化水平严重滞后,能够满足丘陵山区作业要求的山地拖拉机供给严重不足。因此,本文以山地履带拖拉机为研究对象,针对拖拉机驱动系统存在的作业速度调整范围小、操纵比较复杂等主要问题,设计了一种适合于山地履带拖拉机的静液压驱动系统。本文主要的研究内容和结论如下:（1
【基金项目】
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“十三五”国家重点研发计划课题:丘陵山地拖拉机行走机构与姿态调整关键技术研究与部件创制（No.2016YFD0700503）；
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我国有960万平方千米的国土面积,其中丘陵山区面积约为666万平方千米,占到了国土面积的69.4%。由于受地形地貌等诸多因素的影响,该地区农业机械化水平严重滞后,能够满足丘陵山区作业要求的山地拖拉机供给严重不足。因此,本文以山地履带拖拉机为研究对象,针对拖拉机驱动系统存在的作业速度调整范围小、操纵比较复杂等主要问题,设计了一种适合于山地履带拖拉机的静液压驱动系统。本文主要的研究内容和结论如下:（1）山地履带拖拉机驱动系统的方案确定与参数匹配。通过比较机械驱动、液力驱动、电力驱动和静液压驱动四种驱动方式各自的优缺点,最终确定采用静液压驱动替代传统的机械驱动;根据山地履带拖拉机的作业要求,通过对拖拉机动力学和运动学分析,完成了三缸柴油机、静液压驱动装置（HST）、驱动后桥等驱动系统关键部件的参数匹配,并对该驱动系统的牵引性能、系统压力、作业速度等主要性能进行了逐一校核。（2）基于AMESim的山地履带拖拉机驱动系统仿真分析。根据静液压驱动系统的传动原理与山地履带拖拉机的相关参数,基于AMESim软件建立了拖拉机驱动系统的仿真模型,对拖拉机的起步加速特性、减速制动特性及冲击特性等性能进行了仿真分析。仿真结果表明:山地履带拖拉机的行驶速度能够较好地随着HST变量泵排量的变化而变化;发动机为额定转速2400r/min时,Ⅰ挡、Ⅱ挡、Ⅲ挡行驶速度范围分别为0～4.28km/h、0～6.07km/h、0～8.28km/h;受载荷冲击的影响,系统压力波动较大,但仍能够在2s的时间内达到稳定状态;以上仿真也为系统的实际试验提供了技术支撑。（3）驱动系统试验台的设计、搭建与驱动系统动力性能试验。确定了驱动系统试验台的总体方案,并完成了该试验台加载系统、油门调节机构、液压操纵系统的设计;利用UG软件对试验台零部件进行了三维建模和虚拟装配,完成了干涉检查;完成了驱动系统试验台的加工和装配,并集成了数据采集系统和控制系统;对驱动系统的牵引性能、起步加速性能、冲击特性分别进行了试验。试验结果表明:发动机为最大转矩点1700r/min时,Ⅰ挡稳定驱动转矩为1180.0N·m,Ⅱ挡稳定驱动转矩为1063.6N·m,均大于理论最大作业转矩983.7N·m,表明该驱动系统有一定的转矩（或功率）储备,能够满足更大负荷的作业要求。（4）考虑HST效率的山地履带拖拉机最佳经济性控制。根据拖拉机驱动系统各部件之间的连接关系,对驱动系统的效率特性进行了分析,确定影响系统燃油经济性的主要因素为负载转矩、发动机转速和HST变量泵斜盘角度;通过对发动机-HST系统进行不同速比负荷的燃油试验,建立了不同发动机转速下系统输出功率和比油耗量的预测模型;采用响应面法对预测模型进行了分析,进而制定了系统在不同负载转矩和输出功率时最佳燃油经济性的控制策略。通过对比,优化得到的控制策略比目前定发动机转速的控制策略节油效果明显,表明考虑HST效率制定的控制策略能够提高系统的燃油经济性。
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