400馬力無極變速拖拉機(jī)——搶占國產(chǎn)高端產(chǎn)品技術(shù)至高點(diǎn)

本刊記者丨王雯慧

400馬力無極變速拖拉機(jī)——搶占國產(chǎn)高端產(chǎn)品技術(shù)至高點(diǎn)

本刊記者丨王雯慧

項(xiàng)目成果：400馬力無極變速重型拖拉機(jī)

課題單位：中國一拖集團(tuán)有限公司

中國一拖技術(shù)中心完成了電液控制的無級變速傳動系（CVT）及控制器軟硬件、整車綜合電液控制、重載齒輪強(qiáng)化、整體焊接式車架制造、傳動系測試等關(guān)鍵技術(shù)研究，開發(fā)了400馬力無級變速重型拖拉機(jī)一代樣機(jī)，這無疑是我國農(nóng)機(jī)行業(yè)的一個(gè)重大突破。

“無級變速應(yīng)用是拖拉機(jī)領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，以前只有國外的幾家大公司（如美國迪爾公司、CNH、德國芬特公司等）掌握這項(xiàng)技術(shù)。但是在“十二五”期間，中國一拖集團(tuán)也掌握了這項(xiàng)技術(shù)，作為一拖的一員，我感到很驕傲。”

——來自一拖集團(tuán)的馮春凌是一名在一拖工作了21年的老員工，21年一直在一拖技術(shù)中心工作，從事拖拉機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。說起400馬力無極變速拖拉機(jī)，馮春凌便加快了語速，音調(diào)也高了起來，流露出作為一名一拖人的自豪感。

如果不是農(nóng)機(jī)從業(yè)者，可能并不能很好地理解無極變速。無級變速是指可以在整個(gè)變速范圍內(nèi)獲得任何可控傳動比的一種傳動方式，通過無級變速可以實(shí)現(xiàn)傳動系與發(fā)動機(jī)工況的最佳匹配，特別適合變負(fù)荷工況。通俗來講，動力換擋相當(dāng)于動力通過按鈕來操作換擋，在這個(gè)過程中，牽引力不發(fā)生中斷，農(nóng)機(jī)在行進(jìn)的過程中增加速度或者減低速度。過去的機(jī)械換擋需要幾分鐘，動力換擋只需要幾秒鐘，換擋的時(shí)間變短，增加了有效的作業(yè)時(shí)間。無極變速則是實(shí)時(shí)自適應(yīng)，隨時(shí)自動調(diào)整傳動比處于最佳狀態(tài)。

中國一拖技術(shù)中心完成了電液控制的無級變速傳動系（CVT）及控制器軟硬件、整車綜合電液控制、重載齒輪強(qiáng)化、整體焊接式車架制造、傳動系測試等關(guān)鍵技術(shù)研究，開發(fā)了400馬力無級變速重型拖拉機(jī)一代樣機(jī)，這無疑是我國農(nóng)機(jī)行業(yè)的一個(gè)重大突破。但是這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)過程，可一點(diǎn)也不簡單。

從“0”開始，原理雛形初現(xiàn)

2011年，無級變速重型輪拖研發(fā)項(xiàng)目的總體科研工作“落地”中國一拖技術(shù)中心，面對這個(gè)只聽過沒見過的“新課題”，課題組的所有成員陷入一片“茫然”之中。

國外相關(guān)技術(shù)資料介紹很少，國內(nèi)在大功率拖拉機(jī)無級變速器開發(fā)上，基本就是空白，可利用資源少，技術(shù)難度很大，直接利用國外現(xiàn)有成果的研發(fā)路線行不通，沿用國外無級變速傳動系技術(shù)方案不適合國情……接到項(xiàng)目后，課題組成員就開始找資料，但得到結(jié)果卻不盡如人意。

舉步維艱中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人賈鴻社說：“沒有可借鑒的資料沒關(guān)系，我們從‘0’開始，回歸書本，從最基礎(chǔ)的知識開始著手，利用自身力量進(jìn)行自主開發(fā)，一定能按時(shí)研發(fā)出適合中國國情的無級變速重型輪拖?！?/p>

“面對方案設(shè)計(jì)中不斷找上門來的難關(guān)和問題，課題組的成員們沒時(shí)間抱怨，他們心中只有一個(gè)信念——干唄！沒有不能攻克的難關(guān)?！?/p>

盡管課題組每個(gè)人心里沒底，但有了新的方向，大家還是第一時(shí)間投入到工作中去。

如何實(shí)現(xiàn)無級變速、如何實(shí)現(xiàn)可控?zé)o級變速、如何實(shí)現(xiàn)全程無級變速，帶著這三個(gè)難點(diǎn)問題，課題組成員一刻也沒有放松，搜集、篩選國內(nèi)外各類大功率無級變速拖拉機(jī)產(chǎn)品技術(shù)信息反復(fù)研究、反復(fù)論證，最終找到了大功率拖拉機(jī)無級變速的實(shí)現(xiàn)途徑，掌握了國外無級變速傳動系采用的技術(shù)原理。

“掌握原理只是第一步，如何讓原理得以運(yùn)用，設(shè)計(jì)出可行的結(jié)構(gòu)方案，并能從結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能上評估出方案的優(yōu)劣才是項(xiàng)目的關(guān)鍵。把方案原理向?qū)＜医M匯報(bào)后，課題組成員就開始結(jié)合公司的產(chǎn)品情況和工藝水平，首先確定了適合國情的無級變速器技術(shù)路線，之后，開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，并充分利用產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的模式，快速掌握了無級變速相關(guān)的評價(jià)方法?！辟Z鴻社說，盡管項(xiàng)目進(jìn)展取得了一定的突破，但后續(xù)工作任務(wù)艱巨，課題組一刻也沒有放松，繼續(xù)進(jìn)行國內(nèi)外相關(guān)的科技論文、理論教材搜集，篩選、分析并進(jìn)行消化吸收，集中攻關(guān)無級變速相關(guān)技術(shù)，工作中，不斷摸索、學(xué)習(xí)、試算、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)草圖、完善，在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步掌握了無級變速的分析和性能計(jì)算方法、無級變速傳動系原理制訂上的一些技巧，為今后開發(fā)無級變速拖拉機(jī)產(chǎn)品提供了理論基礎(chǔ)。

方案設(shè)計(jì)，擊破各個(gè)難關(guān)

還沒來得及享受原理及基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型的喜悅，2012年2月，課題組就召開了傳動系方案設(shè)計(jì)啟動會，開始進(jìn)行傳動系的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。

“全面使用三維設(shè)計(jì)，這對我們也是一個(gè)挑戰(zhàn)，我們首先對整機(jī)按組進(jìn)行三維骨架模型搭建，完成了整機(jī)參數(shù)制訂，明確傳動系開發(fā)的設(shè)計(jì)輸入。之后，著手拖拉機(jī)無級變速傳動系的相關(guān)詳細(xì)計(jì)算。同年3月，課題組開始對整個(gè)傳動系進(jìn)行三維方案建模，先期完成了大流量換段系統(tǒng)元件選型及開發(fā)?！辟Z鴻社說。

隨著設(shè)計(jì)方案深入，設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了一道又一道難題，如何在有限空間合理布置更多散熱器；無級變速拖拉機(jī)起動時(shí)發(fā)動機(jī)在帶動較大的慣性質(zhì)量的情況下能否順利啟動；如何保證拖拉機(jī)換段的平順性、如何保證整車的經(jīng)濟(jì)性；傳動系大型復(fù)雜殼體類零件進(jìn)行工況分析、受力分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化……設(shè)計(jì)當(dāng)中，每攻克一個(gè)難題就會出現(xiàn)新的難題。

“難題就像彈簧，你弱它就強(qiáng)，你強(qiáng)它就弱。所以，出現(xiàn)新難題，最有效的解決方式就是集中優(yōu)勢資源，借助現(xiàn)代分析技術(shù)，實(shí)施攻堅(jiān)?！闭n題組成員翟工說。

無極變速傳動系作為關(guān)鍵部件，其控制系統(tǒng)需要大量的計(jì)算來確定變速器的控制方法，尤其傳動系與發(fā)動機(jī)、拖拉機(jī)整機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合控制，在控制策略的實(shí)現(xiàn)上就存在較大的困難，一個(gè)完整控制系統(tǒng)程序有幾萬條語句。所有的語句不允許出現(xiàn)任何邏輯性錯(cuò)誤。需要所有專家進(jìn)行無數(shù)次的檢驗(yàn)。對于無極變速拖拉機(jī)的標(biāo)定試驗(yàn)來說，無任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。需要策略專家和標(biāo)定專家一步一步摸索前進(jìn)。課題組成員通過查閱大量資料、共同分析研究，結(jié)合拖拉機(jī)工作環(huán)境，最終確定了變速器控制計(jì)算方法以及無級變速拖拉機(jī)工作模式、操縱方法等。

2012年6月課題組結(jié)合一拖的制造工藝水平，運(yùn)用國際主流的傳動原理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，按照新研發(fā)工程要求，終于完成了東方紅重型拖拉機(jī)無級變速傳動系三維數(shù)模方案。

2012年6月課題組結(jié)合一拖的制造工藝水平，運(yùn)用國際主流的傳動原理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，按照新研發(fā)工程要求，終于完成了東方紅重型拖拉機(jī)無級變速傳動系三維數(shù)模方案。

填補(bǔ)空白，無級變速技術(shù)塵埃落定

2012年7月13日，這是無級變速重型輪拖研發(fā)課題組所有人“最輕松”的一天，也是談及整個(gè)項(xiàng)目研發(fā)過程中大家笑得最開心的一天，因?yàn)檫@一天項(xiàng)目的研發(fā)方案通過了專家組的技術(shù)評審，400多個(gè)日夜的奮斗終于得到了認(rèn)可。

“為了這個(gè)項(xiàng)目，課題組的所有成員幾乎沒睡過一個(gè)安穩(wěn)覺，每天腦子里都是項(xiàng)目相關(guān)的東西，身心的疲憊難以用語言來表達(dá)。那一天方案通過評審后，晚上睡得特別安穩(wěn)。”這樣的安穩(wěn)覺也僅僅是那一晚，第二天上班，課題組全體成員就投入到了圖紙的最后繪制階段。

“圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是最難最累的環(huán)節(jié)，公司要求使用全三維設(shè)計(jì)，以前沒有系統(tǒng)使用過，所設(shè)計(jì)的技術(shù)也是新的，出圖慢，只能一步步畫，一步步改，直到畫出經(jīng)得起推敲，可以投入使用的圖紙?！?/p>

經(jīng)過課題組全體成員的努力，2012年8月底，適合中國國情的重型拖拉機(jī)無級變速系第一版圖紙?jiān)O(shè)計(jì)成功截稿，一個(gè)月后順利通過了東方紅重型拖拉機(jī)無級變速傳動系圖紙的兩次工藝評審，同年10月初，經(jīng)過無數(shù)次修改完善的東方紅重型拖拉機(jī)無級變速傳動系圖紙完成，實(shí)現(xiàn)了一拖公司乃至國內(nèi)拖拉機(jī)行業(yè)大功率拖拉機(jī)無級變速技術(shù)從零到有的技術(shù)突破，研發(fā)出了適合中國國情的無級變速傳動系，為今后開發(fā)無級變速拖拉機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

2014年，中國農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（依托中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院）在河南省鄭州市組織專家對無級變速重型輪拖研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行了驗(yàn)收，驗(yàn)收專家組認(rèn)真審閱了項(xiàng)目驗(yàn)收報(bào)告、聽取了匯報(bào)，觀看了樣機(jī)展示，經(jīng)質(zhì)疑和討論后，形成了三項(xiàng)驗(yàn)收意見，最后專家組一致同意該項(xiàng)目通過技術(shù)驗(yàn)收。

無級變速重型輪拖產(chǎn)品研發(fā)的成功，不僅使中國一拖在國產(chǎn)無級變速重型輪拖研發(fā)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)零的突破、填補(bǔ)國內(nèi)空白，而且，可使中國一拖占據(jù)重型輪拖產(chǎn)品技術(shù)前沿，參與國際同類產(chǎn)品的市場競爭。

“時(shí)間越來越緊迫，課題組成員都熬紅了雙眼，幾百個(gè)日日夜夜的奮斗，終于要收獲果實(shí)了，大家興奮著……”

科技創(chuàng)新成就“一拖制造”

1955-2016年，中國一拖集團(tuán)已有60年的歷史。經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的風(fēng)云變幻，一拖集團(tuán)創(chuàng)造過輝煌也經(jīng)歷過低谷，但科技創(chuàng)新一直是推動“一拖制造”前行的力量。

近年來，中國一拖勇于創(chuàng)新，不斷加快趕超世界的步伐，努力縮小與國外先進(jìn)農(nóng)機(jī)制造企業(yè)的差距。在推出動力換擋拖拉機(jī)、400馬力重型輪式拖拉機(jī)的基礎(chǔ)上，加緊研發(fā)代表世界拖拉機(jī)最高水平的新一代無級變速拖拉機(jī)，取得了令人矚目的成績。動力換擋拖拉機(jī)從2014年的推向市場到2015年實(shí)現(xiàn)銷售2700臺，不僅實(shí)現(xiàn)了中國一拖產(chǎn)品與國外農(nóng)機(jī)的同場競技，而且直接拉低高技術(shù)含量的農(nóng)機(jī)價(jià)格。在今年全國“兩會”上，全國人大代表、中國一拖集團(tuán)董事長趙剡水說：“對于中國一拖而言，我們首先要做的仍然是堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動?！?/p>

“我感覺到一拖的創(chuàng)新能力非常明顯。這與我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展是密不可分的。在九幾年的時(shí)候，一年就幾個(gè)產(chǎn)品。但是現(xiàn)在每年開發(fā)的產(chǎn)品數(shù)量越來越多。從2010年以后，用戶更關(guān)心產(chǎn)品的舒適度，這也促使了一拖集團(tuán)在功能方面發(fā)展越來越快。”馮春凌說。

“十二五”期間，拖拉機(jī)無級變速關(guān)鍵技術(shù)取得突破?！笆濉逼陂g，一拖集團(tuán)面臨新的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步提升和完善無級變速拖拉機(jī)商品化，將開展包括雙聯(lián)行星排、雙離合器、AMT等無級變速關(guān)鍵技術(shù)的研究。相信在不久的將來，一臺臺東方紅無級變速重型輪拖盡情馳騁在廣袤肥沃的黑土地上，實(shí)施深松、耙地聯(lián)合作業(yè)，成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一道靚麗的風(fēng)景線，與綠水、青山一起構(gòu)成一幅美麗的畫面。