随着动力换挡变速箱在大马力拖拉机上的普及，下一代的CVT变速箱技术也在高端重型大马力拖拉机上有搭载，对于CVT变速箱，相信国内大部分的用户和售后从业人员都不是很了解，今天小编就和大家分享一下这高大上的CVT技术。

         大马力拖拉机在田间工作时（如犁地或深松），经常会发生变速箱用高挡工作发动机功率不足，而降一个挡负荷又太轻。现代拖拉机为了充分利用发动机功率，将田间工作的变速箱挡位数增加很多，挡位之间的传动比也比较接近，但相邻挡位的速度差仍在1 km/h 左右，动力换挡时的冲击感觉明显， 因而无级变速传动就成为理想的传动选择。下面我们就来具体了解一下CVT技术。

        拖拉机无级变速可直接采用液压泵和液压马达的形式，但静液压传动效率低和噪声大；机械的无级变速大多采用V 带和胶带轮直径变化的传动形式。胶带用橡胶或金属制造，但传动比变化范围小。2005 年黑龙江农垦系统引进了AGCO 集团的德国芬特（Fendt）926 型无级变速拖拉机（发动机功率199 kW/270 hp，额定转速2 250 r/min），并在绥滨农场由农垦农机鉴定站进行性能和地区适应性试验。试验时牵引Case 公司530B 型联合整地机，深松30 cm，牵引阻力约49 kN 左右。当拖拉机通过试验地的一小段坡地时，阻力增大很多，芬特拖拉机平稳自动降速很快通过；而同样功率的有自动动力换挡的拖拉机需要频繁换挡，速度变化大，生产率降低；这时无级变速的优越性非常突出。这台拖拉机现已使用4年，基本无故障，工作可靠。芬特拖拉机主要在欧洲和澳大利亚销售，其配套农具如马铃薯和甜菜收获机都要使

用动力输出轴作动力，要求转速恒定，而行走速度能随作物的成熟程度和疏密情况随时变化，以保证高生产率且不堵塞，同时收获质量高。芬特拖拉机完全能满足这一要求，所以虽然价格比较高，但用户仍逐年增加。无级变速传动（有的称为“CVT 传动”，英文Continuously

Variable Transmission 的缩写） 是利用行星齿轮机构和液压马达之间的配合来实现的。各个公司的传动箱结构大不相同，但原理都一样，笔者在这里介绍的是芬特900 系列拖拉机的传动箱结构见图1， 无级变速的传动示意图见图2。

芬特900 系列拖拉机的传动路线见图3。这种无级变速传动具有以下特点。

（1）发动机曲轴通过抗扭振片（无离合器片）直接驱动行星齿轮机构的保持架。行星机构包括太阳轮、保持架和内齿轮外圈3 个基本构件（参见图2），其传动公式为：

上式中n4和z4为太阳轮的转速和齿数；n3和z3为内齿轮的转速和齿数；n5为保持架的转速即发动机的转数。当发动机的转速（即保持架转速n5）确定后，太阳轮（n4）和内齿轮（n3）的转速是可以独自变化的，这就形成了功率分流。发动机动力一部分由太阳轮通过变速齿轮传给集合轴，再通过区段换挡齿轮传给中央传动小锥形齿轮轴；而发动机动力的另一部分由内齿轮外圈通过变速齿轮驱动液压泵旋转。发动机转速n5虽然确定，太阳轮的转速n4会因为液压泵转速的不同而有所改变，而且这种转速的改变是无级的，这就可以实现行星齿轮机构的无级变速。

（2）液压泵产生的液压流通过输油管道传递给液压马达，液压马达驱动集合轴旋转；另一方面，太阳轮也驱动集合轴旋转；发动机的动力在集合轴又统一起来向区段换挡齿轮传递，集合轴的转速取决于液压泵向液压马达输送的油量、方向和压力。

（3）一般静液压传动部件（轴向柱塞变量泵和马达）的摆动角度为30°，而芬特公司的专利是摆动角度可达45°，压力可达（500+20）×105Pa，故静液压传动的效率比其他无级变速传动箱要高，图4 为芬特拖拉机不同速度的效率与其他公司的比较曲线。另外，传动箱的一体化设计、柔性支承、输出管在壳体内部、有单独的油温冷却散热器等，使得液压传动的渗漏小，噪声小，可靠性高。

（4）液压泵的摆角和液压马达的摆角是对应变化的，这就可以无级改变集合轴和保持架的传动比。当液压泵摆角0°时，液压马达的摆角为45°，这时液压部分不传递功率，只消耗功率，拖拉机静止不动；当液压泵摆角45°（拖拉机前进），液压马达的摆角为0°，这时液压部分也不传递功率，机械部分传递功率；机械传动（通过太阳轮传递）和静液压传动（通过内齿轮外圈传递）在拖拉机不同速度的功率传递比例见图5 和图6。

区段换挡Ⅰ挡和Ⅱ挡的拖拉机速度变化范围见表1

静液压传动时，液压马达的加速度是可调的，即拖拉机的加速度可分成4 个等级。当发动机在额定转速工作时，拖拉机速度由0～50 km/h的加速时间见表2。

表2 拖拉机速度由0～50 km/h 的加速时间

现结合图表，对拖拉机工作时的5 种情况分别给予说明。

①发动机运转，拖拉机停止不动。这时液压泵的摆角=0°，液压马达的摆角=45°，太阳轮转速n4=0，集合轴转速=0。

内齿轮外圈3 与保持架5 同方向转动。n3＞n5。发动机空转功率全部传递给静液压部分，机械部分传递的功率=0。

②发动机运转，拖拉机开始起步。这时液压泵的摆角=1°，液压马达的摆角略小于45°。太阳轮转速＞0，液压马达的转速＞0，集合轴转速＞0。

内齿轮外圈3 与保持架5、太阳轮4 均同方向转动。发动机的功率99%传递给静液压部分，1%传递给机械部分。

③拖拉机起步后正常工作。这时液压泵的摆角在1°~45°之间的一个位置，液压马达的摆角在45°~0°的一个对应值，太阳轮转速n4＞0，集合轴的转速由太阳轮和液压马达的转速共同确定。

内齿轮外圈3 与保持架5、太阳轮4 均同方向转动。以图4 为例，区段换挡Ⅰ挡时，当拖拉机速度7 km/h，发动机功率约75%传递给静液压部分，25%传递给机械部分。芬特公司设定Ⅰ挡的重负荷速度在12 km/h 以下。15 km/h 左右时，发动机功率约50%传递给静液压部分，50%传递给机械部分。

④发动机高速运转，拖拉机负荷很轻，拖拉机空行。这时液压泵的摆角=45°，液压马达的摆角=0°，内齿轮外圈转速n3=0，太阳轮转速n4决定了集合轴的转速。

保持架5 和太阳轮4 的转动方向相同。芬特公司传动箱设定发动机1 700 r/min， 区段换挡

Ⅱ挡的最高运输速度为50 km/h。超过此运输速度时，发动机转速自动降低，最高车速时，发动机的功率100%由机械部分传递。

⑤发动机运转，拖拉机逆行。这时液压泵的摆角向反方向移动由0°到30°，液压马达的摆角仍然保持45°到0°， 静液压油反方向进入液压马达， 集合轴也反方向旋转。太阳轮转速n4为负值。

内齿轮外圈3 与保持架5 仍然同方向转动， 但太阳轮n4反转，逆行时内齿轮外圈的转速比保持架（发动机）的转速还要快。n3＞n5。发动机的功率100%传递给静液压部分，液压马达驱动集合轴反方向旋转使得拖拉机逆行。

（5）静液压部分还有低压油路，油压（18～25）×105Pa，用于传动箱的控制系统、后动力输出轴离合器、差速锁和油浴盘式制动。液压传动油的加注量为85 L。

（6）芬特900 系列拖拉机传动箱的传动比和发动机的转速、发动机负荷都是自动控制的，由一个手柄操作，并在显示屏上显示各种数据，包括发动机转速、供油量、油压、油温和拖拉机速度等，操作非常舒适。当传动部分出现故障时还可以人工操作拖拉机前进或后退。

图 7

图8

拖拉机实际工作时，驾驶员是用油门（手动或脚踏板）控制发动机转速（拖拉机速度）。芬特公司设定每一个油门位置在负荷增加发动机转速下降180 r/min 的范围内，传动比不改变；负荷再增加，超过转速限定值（可人工在0%～30%范围内调节）， 发动机转速不再改变而改变传动比，即拖拉机速度降低，而且传动比的改变是平稳和无级，这使发动机功率能充分发挥。

ZF TMT 32 CVT变速箱传动简图

例如在田间犁地时， 为了充分利用发动机功率，将油门放在最大位置，发动机空转转速达2 450 r/min，这时可将负荷（即转速）限定值调节为16%，即允许发动机转速最低到1 900 r/min（这是发动机功率最大点）。若负荷再增大，发动机转速可以不变，而自动改变传动比，即将拖拉机速度降下来， 理论上速度可降到0。在道路运输时，负荷轻，可将油门放在发动机转速1 850 r/min 的位置，负荷限定值仍定为16%，这时允许发动机转速最低下降到1 400 r/min （这是发动机扭矩最大和燃油消耗率低的点）。若负荷再大，例如拖拉机上坡，传动比会自动改变，即拖拉机速度变慢。1 400～1 850 r/min 是发动机燃油率最低的区间，经济性最好。

以上就是CVT变速箱的原理的一个简单介绍，更多更进一步的技术资料敬请持续关注创世孚微信公众号，我们将持续为您更新。