摘要：联合收割机的机械使用性能由其底盘驱动方式所决定。目前，国内联合收割机大多采用皮带无级变速器驱动，存在一些弊端。针对皮带无级变速器的缺陷，对比国内外联合收割机底盘研究现状，探讨我国联合收割机全液压驱动底盘发展中存在的问题与解决方法。
关键词：液压底盘；联合收割机；全液压驱动；无级变速
中图分类号： S225.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）03-0022-03
底盘车架作为联合收割机的承载基体，不仅要固定其它零部件，形成车辆的整体造型，还要承受收割机行驶过程中的各种载荷，所以车架结构性能直接影响整机的可靠性和安全性，而其底盘驱动方式决定机械使用性能。当前，底盘驱动方式主要分为全机械传动和液压驱动传动2种。
全机械传动装置的机械传动距离长、占用空间大，给精简机具结构和核心工作装置布置带来极大的不便。液压驱动底盘系统可避免上述不足，只需用高压油管将高压液压油根据需要输送到需要位置即可，结构简单、传动可靠，能够为机构节省出大量内部空间，方便各种工作部件在机构内排布，因此用全液压驱动底盘取代机械驱动底盘是发展趋势。
1 国内联合收割机底盘研究现状
我国联合收割机底盘一般使用无级变速器的工作原理：通过带轮传动方式驱动前轮行走，后轮换向控制，可使机器在不停机的情况下实现无级变速，以满足不同速度作业要求。其装配动力传输形式分为发动机经过中间传动轴将动力传给变速器及发动机直接V带连接变速器两种形式。这两种传动形式的变速器的传动方式均为三角V带传动，在高湿、高温、高阻的泥泞土壤进行大负荷重载时，皮带极易老化、打滑、断裂，导致机械故障频发，维修率高。
新疆-2型收割机为柴油动力型，采用具有自主知识产权的专用底盘，适用于干、湿田地作业，轮式行走对工作环境要求低。底盘结构可分解为驱动、转向桥、行走无级变器等部件。
驱动桥机构可分为变速箱与边减速器。变速箱工作原理为：变速齿轮与差速器设计同箱，推拉软轴改变滑动齿轮的配合位置实现变速；变速箱输入端连接干式单片常压式摩擦离合器；将分动器加在变速箱的输入端，使之能够克服离合器分离产生的惯性，方便换挡；边减速器包括半浮式左右半轴、左右边减内啮合齿轮传动副和驱动轮等。
转向桥为机械式销轴铰接，通过液压油缸伸缩带动转向轮和桥横完成转向工作。行走无级变速装置采用改变V带轮半径比实现无级变速。在整个底盘系统中，停车制动系统采用机械与静液压组合结构，利用总分泵增力控制夹盘式制动器，加配机械带轮式手控制装置停车。
仅将静压液压系统作用于转向操纵系统。系统特点：在单向回路中加入稳定分流阀，确保机械行走时向全液压转向器输送恒定流量，使机器行走转向平稳，无飘移现象。
由此可见，新疆-2机专用底盘实际是主体全机械传动、局部转向操纵为液压传动，是我国绝大部分收割机底盘的典型结构。
2 国外联合收割机底盘研究现状
欧美、日本等工业发达国家已经实现了农业生产机械化作业。拥有先进技术的大型跨国联合收割机制造公司基本上用液压自动化、机械智能化控制机具。
行走底盘系统中的静液压传动系统控制分为变量泵+双定量马达、变量泵+定量马达+输出变速箱、双变量泵+双定量马达三种。
在双变量泵+双定量马达模式中，以日本Morooka MK系列、瑞士PZ-61、英国挑战者坦克等用的TN-37、TN-54静液压传动系统为代表，主要传动元件为标准件，结构简单，制造和操作比较方便，能实现无级调速，可控性和效率高，缺点是能量损失比较大、效率低、使用制造成本较高。
在量泵+定量马达+输出变速箱控制模式中，代表世界现阶段主流发展方向的有意大利克拉斯公司LEXION500系列、荷兰联合收割机公司CR900系列、约翰迪尔公司9000系列、俄罗斯叶尼塞系列等。
约翰迪尔公司的代表机型为70系列STS，最大功率358 kW，配置智能动力优化管理系统；柔性仿形割台可根据田间作业情况自动控制收获速度及割茬高度，最大收获宽度达11 m。该机的液压传动系统为无级变速驱动系统（变量泵+定量马达）加三级输出变速箱组合部件，通过调节变速箱档位实现无级变速。变量泵直接连接发动机齿轮分动箱，变量泵机械能转换为液压动能，推动马达驱动机械式齿轮箱。
系统动力工作原理如图1所示。
揉切动力系统、行走系统、作业系统由主发动机齿轮分动箱直接连接驱动，无需任何带轮连接。同时，整个系统为全液压传动方式，保证动力系统工作稳定。
荷兰联合收割机的代表机型为CR9000，其最大功率298kW；仿形割台可以自动控制割茬高度，并配备新型浮式作业系统；脱粒滚筒保护装置和防过载装置使用静液压传动系统；且配备先进的智能控制系统，可根据田间作业情况及谷物属性对各个工作部件进行调节，并能够实现自动导航。
俄罗斯叶尼塞系列的静液压传动系统是典型的由双向变量泵+双向定量马达组成的可变容积调速闭式回路系统。因为油路闭式循环，所以机器功率大，系统无溢流损失，回路无节流损失，工作效率高，流量损耗低。
总结国外合收割机底盘研究现状分析，静压传动系统在行走底盘中的发展迅速，成为现在的主流发展方向。但是在科学技术快速发展的社会，农业机械发展速度落后于科技进步脚步，操作人员劳动强度高，能量消耗大，资源浪费严重，不利于节约型社会发展。对此，使日渐成熟的液压控制技术与快速发展的电子科技紧密结合，推动现代农业机械从单一纯机械向电控智能化发展，着重解决能源利用效率低下、操作控制复杂、劳动强度大等问题。
3 联合收割机发展趋势
3.1 节能技术
3.1.1 电子传感技术 在农业机械各个工作部件安装相应的电子传感器，时刻监控工作状态，可有效减少能量损失及提高利用率。
3.1.2 自动化系统技术 用电子传感器监测农业机械各种工作状态形成参数，用计算机数字控制系统分析、对比、运算整理、匹配参数后，对执行元件输出最优化目标控制指令，使机械实现全能化控制，确保机器的经济价值、能源消耗、作业生产效率均优化到最佳值。
3.2 静液压驱动技术
静液压驱动技术控制简单有效，工作环境舒适平稳，控制人员无需达到专业控制水平。控制简单，变速平稳无冲击，可以无间断操作。在重载满负荷工作状态下能够输出恒定转矩，保证机械启动平稳。低频率机械制动为系统的一大特色。静压驱动系统本身可进行液压制动，能够减少使用机械制动的次数，在紧急状态便于停车保护。对超载进行系统保护，防止损坏动力源。液压系统中的溢流控制回路可控制整个系统中的液压参数，进行超压卸载保护。整个系统安装简单，布局合理。液压泵与液压马达为液压管路柔性连接，结构合理。配置多种功能液压驱动回路系统，可配套多种机械部件，实现一机多能，提高机械能源利用率及经济效益。
3.3 机电液一体化技术
借助电子科技的快速发展，将电子数控技术与静液压传动技术相互结合，可对液压系统的各个节点及回路参数进行时时监测、分析。同时，数字控制的应用和各种传感器的配合，可优化液压元件工作参数、提高工作效率、节约经济成本。传感器检测农业机械各部件的工作状态参数，经过计算机分析处理、整合匹配，对执行元件发出控制生产指令，使农业机械实现全自动化控制，减轻操作人员劳动强度。
4 联合收割机发展中存在的问题与解决方法
通过分析国内外谷物联合收割机发展现状及现代农业机械趋势发现，国内谷物联合收割机与国外存在较大差距，主要表现在以下3个方面：谷物收获质量等级和操作舒适性；液压、电控、智能集成化技术应用；全自动、遥感、传感技术应用。
针对我国谷物联合收割机发展现状，应着重从以下2方面提高技术装备水平：1） 提高产品的自动化、信息化水平，实现收获过程自动化控制，改善收获质量，实现精准化作业。加强对液压技术的研究与利用；加强遥感、传感技术研究力度，实现谷物信息、工作部件状态智能化监测，提高远程故障诊断能力；加强自动化控制技术研究力度，如全自动导向系统、自动驾驶系统、脱粒滚筒恒速控制系统等。2） 加快高效率、高性能大型谷物联合收割机的产业化步伐。加大谷物联合收割机关键部件及配套自动控制系统的研发力度，提升其作业性能。向大功率、高效率方向发展，加大喂入量割台、高效脱粒分离及清选等关键部件研究力度，集成研发喂入量10 kg/s以上的自走式谷物联合收割机。向通用性、适应性方向发展，加大割台、清选装置等关键部件研究，实现大型谷物联合收割机一机多用，提高不同地区、不同作物、不同单产的适应能力，保证作业质量与效率，降低生产成本。
5 结语
根据我国联合收割机发展现状，灵活运用先进技术对重要关键位置进行突破创新，把握发展潮流，跟进发展方向，对现有技术进行分析融合再创新，走“引进+吸收+分析+融合+提升+改进=创新”的道路，有效缩小与国际最先进技术间的距离，争取成为生产自主研发的第一梯队成员。只有这样，收割机行业才会真正找到市场突破路径，实现行业技术快速发展和收获机械升级换代。采用静液压驱动技术改进底盘，选用变量泵+定量马达+输出变速箱的控制模式结构，可减少故障率，保证工作的稳定性，提高通过性和对湿地的适应性，降低农业机械使用维护成本，从而提高经济效益。为促进我国谷物联合收割机快速发展，在“十二五”期间，国家高技术研究发展计划（863计划设置了“高效收获分离清选技术研究”课题，对大喂入量脱粒分离、高效清选与静液压驱动底盘等关键技术进行攻关，研发喂入量10 kg/s、配置智能化监测和控制系统的大型自走式谷物联合收割机。该课题促进我国农业装备产业技术进步，满足我国粮食作物规模化收获，提升收获机械产品核心竞争力。
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