農業(yè)用拖拉機PTO現狀及發(fā)展趨勢

梁進濤，楊國濤，祝成祥，楊明波

（濰柴動力股份有限公司，山東 濰坊 261041）

農業(yè)用拖拉機與其他車輛相比，最大的不同點就是匹配了液壓提升裝置和動力輸出裝置（Power take off，PTO）。PTO裝置最大的特征就是中間不用油路或液壓馬達，直接把發(fā)動機曲軸的動力通過動力輸出軸傳遞到外部，即PTO 把發(fā)動機的能量以最高的效率傳遞給安裝的農機具，如果與發(fā)動機匹配的好，可實現較高的能量利用率。

1 拖拉機PTO功率

因為傳遞動力的過程中避免不了動力損失，大部分的拖拉機動力輸出系統只能傳遞發(fā)動機動力的80%～85%。

北美的拖拉機功率是以PTO 輸出功率為基準，但在歐洲和日本是以發(fā)動機輸出功率為基準。嚴格地說，為了對拖拉機的PTO 能力進行評價，應該把發(fā)動機和PTO 功率都標記到產品說明書中。

2 拖拉機PTO

2.1 拖拉機PTO發(fā)展歷程

拖拉機PTO 是由北美的拖拉機廠商（國際收割機公司，即現在的CNH 全球公司）于1918 年首次在拖拉機上進行安裝的。之后的一段時間內，在拖拉機發(fā)動機和離合器一側（右側）安裝有皮帶輪，通過皮帶給固定農機具（脫粒機和泵等）傳遞動力。

最初的拖拉機是以牽引作業(yè)（犁、耙、播種、中耕等）為主，PTO 的裝置只是作為拖拉機的選裝部件，故普通拖拉機上沒有安裝。PTO 的發(fā)展與使用三點懸掛裝置及農機具的開發(fā)有很大關系。

在國際標準中，最初的PTO軸的轉速為540 r/min，后來有540 r/min 和1 000 r/min 2 種。540 r/min 的軸徑統一35 mm，6齒花鍵，1 000 r/min的軸徑統一為44 mm，21齒花鍵。1 000 r/min 的PTO 系統只在大功率（PTO 輸出功率＞73.53 kW）拖拉機上安裝。

2.2 拖拉機PTO現狀

現在的拖拉機，有多種PTO 轉速，540 r/min、720 r/min、750 r/min、760 r/min、850 r/min、1 000 r/min、1 300 r/min 等，可以通過換擋機構，實現多種PTO轉速組合。

國內的拖拉機大部分標配2種轉速組合，如：540 r/min和760 r/min、540 r/min 和1 000 r/min、760 r/min 和850 r/min、760 r/min 和1 000 r/min。對應動力輸出軸規(guī)格，可以查閱《GB/T1592.1 農業(yè)拖拉機 后置動力輸出軸1、2、3 和4 型 第1部分-通用要求、安全要求、防護罩尺寸和空隙范圍》，不再贅述。

540 r/min用于普通作業(yè)，1 000 r/min為重負荷作業(yè)（當然使用的農機具也為1 000 r/min PTO 專用），而760 r/min 用于不用提高發(fā)動機轉速（大約1 450～1 600 r/min）就可以發(fā)揮540 r/min 的輕負荷作業(yè)（施肥、堆肥、噴藥等）。760 r/min 的PTO 被稱作經濟的PTO，國外的拖拉機廠商標記為540E。因為760 r/min 的PTO 根據使用方法不同，可大幅節(jié)約燃料消耗。

國外的拖拉機大部分標配3 種或4 種PTO 轉速，而且任何一種轉速都在儀表板上用燈光，數字表示，這樣可以防止操作錯誤。

2.3 2種特殊的PTO

同步PTO 裝置：近年來，一部分國外的拖拉機制造商開始安裝同步PTO。即：將操縱桿放到某一位置后，PTO軸的轉速就跟驅動軸（輪胎）的轉速同步。并且，如果是倒擋，PTO軸就開始逆向轉動，與后退速度同步。這個功能，在動力拖車和播種機上使用，與PTO 軸連接，強制驅動動力拖車和播種機的驅動軸。

反轉PTO 裝置：目前，該裝置僅用在日本的拖拉機上，在歐美拖拉機上還未見到。即：將操縱桿放到某一位置后，PTO軸的旋轉方向逆時針旋轉。在旋耕作業(yè)開始時，容易將土壤堆積在地頭或地塊四角，形成土堆，使用反轉PTO，將土壤反向拋灑，整平土壤。

2.4 PTO離合器形式

目前，拖拉機PTO 的離合器的形式有：單離合器、雙離合器、獨立操縱離合器和電子式液壓獨立PTO等4種結構。

國內的部分拖拉機（＜73.5 kW）仍有部分使用單離合器和雙離合器，大部分都已使用獨立操縱離合器，一拖、雷沃等個別企業(yè)的電子式液壓獨立PTO也已批量使用。

歐美、日韓等國外的拖拉機，大都采用電子式液壓獨立PTO。PTO 的開關是通過手柄或者按鈕實現，并且最近可以實現與搭載到拖拉機上的電控單元的傳感器聯動，各種各樣的操作可以聯系起來實現。

3 拖拉機PTO發(fā)展趨勢

3.1 安全設計

拖拉機PTO 軸斷裂，是拖拉機的常見故障，不僅耽誤農時，還會引起拖拉機懸掛損壞等連帶故障，嚴重的還會引起人員傷亡。發(fā)生該故障的主原因是轉彎、調頭時PTO 動力未切斷，旋耕機會給PTO軸一個徑向力，該力過大時引起斷裂。

在懸掛裝置增加連桿機構或傳感器，當提升角度過大時，會自動斷開PTO 離合器，避免PTO 軸的斷裂。該裝置在獨立操縱離合器和電子式液壓獨立PTO上容易實現。

3.2 合理匹配

中國的拖拉機制造商很多，同樣農機具的制造商也很多，在拖拉機的使用過程中，因機組匹配不當引發(fā)的問題比比皆是。雖然有大量的文獻資料來提供各種匹配方法，但在設計拖拉機和農機具時依然不能避免問題的發(fā)生。

增加多種PTO 轉速組合，即：拖拉機標配3～4 種PTO 轉速，使用戶的選擇農機具的范圍更廣。

增加PTO 轉速微調功能，通過泵和馬達驅動PTO 系統，實現PTO 轉速在小范圍內變化。該功能可彌補相似農機具間的差異，提高拖拉機對農機具的適應性。