一种混合动力全架式拖拉机

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体是一种混合动力全架式拖拉机。

背景技术

目前，市场生产和销售的大马力拖拉机，底盘可分无架式和框架式两种结构形式，无论国内国际品牌，无一例外几乎全是无架式底盘，整体框架式底盘在市场少数只有个别厂家生产销售。无架式底盘通常由前车架、前桥、发动机、离合器、传动轴、变速箱(含后桥)、三点后悬挂组成，其中发动机与前车架、变速箱通过螺栓固定组成刚性体，前桥用螺栓固定在前车架上，三点后悬挂也用螺栓固定在变速箱上，再用传动轴将前桥和变速箱连接，就组成无架式底盘，此底盘的发动机与变速箱通过离合器实现动力输出。整体框架式底盘通常由车架、前桥、发动机、离合器、传动轴、后桥、变速箱、分动箱、动力输出变速箱、减振器组成，其中发动机和变速箱通过螺栓固定组成刚性体后，通过减振器安装在车架上，分动箱也通过减振器安装在车架上，前桥、后桥、动力输出变速箱、三点后悬挂用螺栓固定在车架上，再用传动轴将分动箱和变速箱、动力输出箱、前桥、后桥连接，就组成整体框架式底盘，此底盘的发动机与变速箱也是通过离合器实现动力输出。上述的变速箱包括目前应用的机械换档箱、动力换档箱、CVT无级变速换档箱，拖拉机市场上由此可分类成：机械换档拖拉机、动力换档拖拉机、CVT无级换档拖拉机，按动力类型分，又可分为传统动力拖拉机、电动拖拉机、混合动力拖拉机。

无论整体框架式或无架式底盘的，机械换档、动力换档、CVT无级换档的拖拉机，具有如下的共同特点：1、发动机都是通过离合器直联变速箱；2、通过离合器实现动力输出。这些共性会引起以下不足：

1、发动机的动力通过离合器的摩擦片传递，摩擦片材料的耐磨特性决定了更换周期的长短，正常使用情况下短则几百小时，长则几千小时，摩擦片会磨损到极限后，离合器就必需更换。更换时需要将发动机与变速箱断开，才能进行更换离合器，俗称“断腰”，几乎相当于把拖拉机解体拆散又重新装一遍，无法保证机器继续使用稳定性，通常都会引起客户强烈抱怨及不满意，带来的是自身品牌损害。

2、发动机与变速箱直接连接，发动机与拖拉机的车速之间的配合需要频繁的换挡或改变变速箱的速比才能使发动机处于比较经济且高效的转速，机械换挡拖拉机机手频繁踩离合和换挡劳动强度大、易疲劳，动力换挡拖拉机的湿式离合器对使用条件比较苛刻，换挡策略也复杂，挡位有限只能接近发动机经济且高效的转速。

3、工作泵与发动机直连，当发动机因行走或动力输出负载变化，发动机转速受到影响，使得工作泵的流量出现波动，影响拖拉机的作业质量。

4、现有的混合动力拖拉机多为单电机与发动机并联、双电机并联的技术方案，或有应用离合器、或拖拉机车速与发动机转速关联、或拖拉机动力输出轴转速与发动机转速关联，也存在上述问题。

公开于以上背景技术部分的信息仅仅皆在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

针对上述现有缺陷，本发明目的在于提供一种混合动力全架式拖拉机，解决拖拉机“断腰”式拆装来更换离合器；解决因频繁换挡，机械换挡拖拉机机手劳动强度大、易疲劳，动力换挡拖拉机的湿式离合器使用条件比较苛刻且挡位有限只能接近发动机经济且高效的转速；解决工作泵因行走或动力输出负载变化，流量出现波动，影响拖拉机的作业质量。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种混合动力全架式拖拉机，包含有车架总成、机罩总成、发动机和发电机总成、传动总成、挡泥板和扶梯总成、驾驶室总成、电气总成、液压系统、悬挂总成、牵引杆、动力电池；发动机和发电机总成、传动总成固定安装在车架总成的前部，而电气总成、液压系统、悬挂总成、牵引杆固定安装在车架总成的后部，将发动机和发电机总成的柴油箱固定安装在车架总成的一侧，再将机罩总成、驾驶室总成固定安装在车架总成的中部上；发动机和发电机总成、传动总成、驾驶室总成、液压系统、悬挂总成、动力电池分别与电气总成连接。

所述的车架总成，包含有前车架、上支座和下支座，上支座和下支座通过螺栓与前车架连接。

所述的发动机和发电机总成，包含有发动机、发电机、散热器、柴油箱、空气滤清器、消音器；散热器包含有发动机水冷散热器、发动机进气冷却散热器、液压油散热器、行走变速箱油散热器、后动力输出变速箱油散热器；发动机与发电机直连成为一个整体安装在前车架上；散热器安装在前车架上；柴油箱安装在前车架左侧；空气滤清器安装在发动机上；消音器安装在前车架右侧。

所述的传动总成，包含有前桥总成、轮辋轮胎总成、前传动轴总成、行走变速箱总成、后桥总成、后传动轴总成、行走电机、动力输出变速箱、动力输出传动轴、动力输出电机、液压泵传动轴；其中行走电机直连行走变速箱总成，行走变速箱总成通过前传动轴总成与前桥总成连接，行走变速箱总成通过后传动轴总成与后桥总成连接，轮辋轮胎总成安装固定在前桥总成和后桥总成上。其中发动机通过液压泵传动轴与行走变速箱总成连接，其中动力输出电机通过动力输出传动轴与动力输出变速箱连接。

所述的液压系统包含工作泵、液压油箱、行走变速箱散热泵、动力输出变速箱散热泵、多路阀总成、提升油缸、温度控制阀；工作泵安装固定在行走变速箱总成上；行走变速箱散热泵安装固定在工作泵后部；动力输出变速箱散热泵安装固定在行走变速箱散热泵后部；多路阀总成安装在上支座上；液压油箱安装在前车架上；提升油缸安装在下支座和悬挂总成上。

发电机发电具体的实施过程如下：发动机通过散热器、柴油箱、空气滤清器、消音器实现热平衡、燃油存储和供给、空气过滤、排气消音的功能；发电机与发动机直连，发动机提供动力给发电机实现发电机发电，并将电能通过电气总成存储在动力电池中，同时将电能通过电气总成转变、控制、输送给行走电机和动力输出电机。

电驱动行走具体的实施过程如下：行走电机通过电气总成连接动力电池、发电机，实现启动、停止、转速控制功能；行走电机通过行走变速箱总成、前传动轴总成、后传动轴总成、前桥总成、后桥总成将动力传递给轮辋轮胎总成，驱动整车实现行走；

电驱动动力输出具体实施过程如下：动力输出电机通过电气总成连接动力电池箱，实现启动、停止、转速控制功能；动力输出电机通过动力输出传动轴、动力输出变速箱，将动力传递给拖拉机所挂载的农具。

工作液压系统具体实施过程如下：发动机通过液压泵传动轴和行走变速箱总成将动力传递给工作泵，实现工作泵的转动；工作泵通过管路与液压油箱、多路阀总成、提升油缸连接，多路阀总成通过电气总成的控制实现提升油缸的升降和多路阀总成对外的液压输出。

行走变速箱热管理具体实施过程如下：行走变速箱散热泵通过管路与行走变速箱总成、温度控制阀、行走变速箱油散热器连接；温度控制阀与电气总成通过线路连接；行走变速箱总成中的润滑油经过管路流经温度控制阀，在电气总成中设定一个温度值，当润滑油温度小于该值时，温度控制阀不开启，润滑油直接返回行走变速箱总成中，当润滑油温度大于该值时，温度控制阀开启，润滑油通过管路流向行走变速箱油散热器中，冷却后返回行走变速箱总成。

动力输出变速箱热管理具体实施过程同上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明使用拖拉机行走车速、拖拉机动力输轴出转速分别由2个独立电机驱动，无需离合器，实现无极变速。发动机、拖拉机行走车速、拖拉机动力输轴出转速完全独立互不影响，发动机时刻处于经济且高效的转速。工作泵与发动机直连，发动机转速恒定，有利于拖拉机保持稳定的作业质量。2个独立电机驱动，通过启动停止、转速调节，拖拉机车速和动力输出轴转速可分别独立实现动力的切断和无极调速以及辅助制动。

图1是本发明中混合动力全架式拖拉机整机结构主示意图；

图2是本发明中混合动力全架式拖拉机整机结构俯视示意图；

图3是本发明中混合动力全架式拖拉机车架总成示意图；

图4是本发明中混合动力全架式拖拉机发动机和发电机总成示意图；

图5是本发明中混合动力全架式拖拉机传动总成示意图；

图6是本发明中混合动力全架式拖拉机液压系统示意图。

图中：

车架总成1、机罩总成2、发动机和发电机总成3、传动总成4、挡泥板和扶梯总成5、驾驶室总成6、电气总成7、液压系统8、悬挂总成9、牵引杆10、动力电池12、前车架1.1、上支座1.2、下支座1.3、发动机3.1、发电机3.2、散热器3.3、柴油箱3.4、空气滤清器3.5、消音器3.6、水冷散热器3.3.1、发动机进气冷却散热器3.3.2、液压油散热器3.3.3、行走变速箱油散热器3.3.4、后动力输出变速箱油散热器3.4.5、前桥总成4.1、轮辋轮胎总成4.2、前传动轴总成4.3、行走变速箱总成4.4、后桥总成4.5、后传动轴总成4.6、行走电机4.7、动力输出变速箱4.8、动力输出传动轴4.9、动力输出电机4.10、液压泵传动轴4.11、工作泵10.1、液压油箱10.2、行走变速箱散热泵10.3、动力输出变速箱散热泵10.4、多路阀总成10.5、提升油缸10.6、温度控制阀10.7。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施例并配合附图予以说明。在本实施例的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-5所示，一种混合动力全架式拖拉机，包含有车架总成1、机罩总成2、发动机和发电机总成3、传动总成4、挡泥板和扶梯总成5、驾驶室总成6、电气总成7、液压系统8、悬挂总成9、牵引杆10、动力电池12；发动机和发电机总成3、传动总成4固定安装在车架总成1的前部，而电气总成7、液压系统8、悬挂总成9、牵引杆10固定安装在车架总成1的后部，将发动机和发电机总成3的柴油箱固定安装在车架总成1的一侧，再将机罩总成2、驾驶室总成6固定安装在车架总成1的中部上；发动机和发电机总成3、传动总成4、驾驶室总成6、液压系统8、悬挂总成9、动力电池12分别与电气总成7连接。

所述的车架总成1，包含有前车架1.1、上支座1.2和下支座1.3，上支座1.2和下支座1.3通过螺栓与前车架1.1连接。

所述的发动机和发电机总成3，包含有发动机3.1、发电机3.2、散热器3.3、柴油箱3.4、空气滤清器3.5、消音器3.6；散热器3.3包含有发动机水冷散热器3.3.1、发动机进气冷却散热器3.3.2、液压油散热器3.3.3、行走变速箱油散热器3.3.4、后动力输出变速箱油散热器3.4.5；发动机3.1与发电机3.2直连成为一个整体安装在前车架1.1上；散热器3.3安装在前车架1.1上；柴油箱3.4安装在前车架1.1左侧；空气滤清器3.5安装在发动机3.1上；消音器3.6安装在前车架1.1右侧。

所述的传动总成4，包含有前桥总成4.1、轮辋轮胎总成4.2、前传动轴总成4.3、行走变速箱总成4.4、后桥总成4.5、后传动轴总成4.6、行走电机4.7、动力输出变速箱4.8、动力输出传动轴4.9、动力输出电机4.10、液压泵传动轴4.11；其中行走电机4.7直连行走变速箱总成4.4，行走变速箱总成4.4通过前传动轴总成4.3与前桥总成4.1连接，行走变速箱总成4.4通过后传动轴总成4.6与后桥总成4.5连接，轮辋轮胎总成4.2安装固定在前桥总成4.1和后桥总成4.5上。其中发动机3.1通过液压泵传动轴4.11与行走变速箱总成4.4连接，其中动力输出电机4.11通过动力输出传动轴4.9与动力输出变速箱4.8连接。

所述的液压系统8包含工作泵10.1、液压油箱10.2、行走变速箱散热泵10.3、动力输出变速箱散热泵10.4、多路阀总成10.5、提升油缸10.6、温度控制阀10.7；工作泵10.1安装固定在行走变速箱总成4.4上；行走变速箱散热泵10.3安装固定在工作泵10.1后部；动力输出变速箱散热泵10.4安装固定在行走变速箱散热泵10.3后部；多路阀总成10.5安装在上支座1.2上；液压油箱10.2安装在前车架1.1上；提升油缸10.6安装在下支座1.3和悬挂总成9上。

发电机发电具体的实施过程如下：发动机通过散热器3.3、柴油箱3.4、空气滤清器3.5、消音器3.6实现热平衡、燃油存储和供给、空气过滤、排气消音的功能；发电机3.2与发动机3.1直连，发动机3.1提供动力给发电机3.2实现发电机3.2发电，并将电能通过电气总成7存储在动力电池12中，同时将电能通过电气总成7转变、控制、输送给行走电机4.7和动力输出电机4.10。

电驱动行走具体的实施过程如下：行走电机4.7通过电气总成7连接动力电池12、发电机3.2，实现启动、停止、转速控制功能；行走电机4.7通过行走变速箱总成4.4、前传动轴总成4.3、后传动轴总成4.6、前桥总成4.1、后桥总成4.5将动力传递给轮辋轮胎总成4.2，驱动整车实现行走；

电驱动动力输出具体实施过程如下：动力输出电机4.10通过电气总成7连接动力电池箱，实现启动、停止、转速控制功能；动力输出电机4.10通过动力输出传动轴4.9、动力输出变速箱4.8，将动力传递给拖拉机所挂载的农具。

工作液压系统具体实施过程如下：发动机3.1通过液压泵传动轴4.11和行走变速箱总成4.4将动力传递给工作泵10.1，实现工作泵的转动；工作泵10.1通过管路与液压油箱10.2、多路阀总成10.5、提升油缸10.6连接，多路阀总成10.5通过电气总成7的控制实现提升油缸10.6的升降和多路阀总成10.5对外的液压输出。

行走变速箱热管理具体实施过程如下：行走变速箱散热泵10.3通过管路与行走变速箱总成4.4、温度控制阀10.7、行走变速箱油散热器3.3.4连接；温度控制阀10.7与电气总成7通过线路连接；行走变速箱总成4.4中的润滑油经过管路流经温度控制阀10.7，在电气总成7中设定一个温度值，当润滑油温度小于该值时，温度控制阀10.7不开启，润滑油直接返回行走变速箱总成4.4中，当润滑油温度大于该值时，温度控制阀10.7开启，润滑油通过管路流向行走变速箱油散热器3.3.4中，冷却后返回行走变速箱总成4.4。

动力输出变速箱热管理具体实施过程同上。

本发明使用拖拉机行走车速、拖拉机动力输轴出转速分别由2个独立电机驱动，无需离合器，实现无极变速。发动机、拖拉机行走车速、拖拉机动力输轴出转速完全独立互不影响，发动机时刻处于经济且高效的转速。工作泵与发动机直连，发动机转速恒定，有利于拖拉机保持稳定的作业质量。2个独立电机驱动，通过启动停止、转速调节，拖拉机车速和动力输出轴转速可分别独立实现动力的切断和无极调速以及辅助制动。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。