大塊頭更有大智慧
——重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)研究與整機開發(fā)

本刊記者|知一

大塊頭更有大智慧
——重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)研究與整機開發(fā)

本刊記者|知一

系列化、大型化是農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的重要趨勢，歐美農(nóng)機巨頭均逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進程，形成了大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。為破解重型拖拉機完全依賴進口、受制于人的瓶頸，為中國農(nóng)機裝備“走出去”提供科技支撐，我國開展了“重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)研究與整機開發(fā)”研究工作。

農(nóng)業(yè)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。長期以來，我國農(nóng)機裝備技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，整機可靠性和作業(yè)效率不高，核心部件和高端產(chǎn)品依賴進口，中心拖拉機動力換檔技術(shù)長期被國際農(nóng)機巨頭壟斷。為破解重型拖拉機完全依賴進口、受制于人的瓶頸，為中國農(nóng)機裝備“走出去”提供科技支撐，開展了“重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)研究與整機開發(fā)”研究工作。

國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢分析

縱觀當今全球農(nóng)業(yè)機械裝備產(chǎn)業(yè)格局，歐美發(fā)達國家在重型拖拉機研制方面保持絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢。以美國的約翰迪爾、凱斯紐荷蘭、愛科，德國的克拉斯、意大利的賽邁道依茨法爾這5家公司為代表，其拖拉機制造水平代表了當今世界的一流水平。

自20世紀90年代開始，國外農(nóng)機機械裝備進入了全新發(fā)展時期，在廣泛運用新技術(shù)的同時，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。近年來，隨著全球市場對大馬力拖拉機需求的急速增長，重型拖拉機的研究總體上呈現(xiàn)出系列化、大型化、多用途、多功能復合作業(yè)的特征，并更加傾向于節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。

系列化、大型化是農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的重要趨勢，上述歐美農(nóng)機巨頭均逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進程，形成了大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。近年來，美國的約翰迪爾推出了9000系列重型拖拉機，發(fā)動機采用增壓、中冷、高壓燃油共軌系統(tǒng)，實現(xiàn)高功率低能耗的綠色環(huán)保發(fā)展理念，采用的敷在感應(yīng)變速系統(tǒng)能夠根據(jù)負載狀態(tài)自動調(diào)節(jié)車速及發(fā)動機飛輪扭矩，實現(xiàn)高速、小扭矩或低速、大扭矩的動力輸出。凱斯紐荷蘭推出了新一代steiger系列重型拖拉機，發(fā)動機額定功率257-441kW，以其重型動力傳動系統(tǒng)、高達428升／分的液壓流量和660馬力的發(fā)動機峰值功率在行業(yè)中樹立了新標桿。愛科旗下的麥塞弗格森品牌推出的MF7600系列重型拖拉機，采用渦輪增壓中冷、高壓共軌、電噴技術(shù)，采用Dany-6無級變速傳動系統(tǒng)，最大輸出功率320馬力，配備先進的電液控制系統(tǒng)。

伴隨精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求以及物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的推動，重型拖拉機智能化發(fā)展趨勢日益顯著，基于人體工程學的人機交互、以人為本的協(xié)同作業(yè)理念推動重型拖拉機的架勢更加安全、舒適、高效。國外農(nóng)機智能化發(fā)展主要從精準農(nóng)業(yè)起步，已有近20年的發(fā)展歷史，物聯(lián)網(wǎng)等智能化技術(shù)在拖拉機、收獲機械及播種機、噴霧機等配套機具產(chǎn)品上得到廣泛應(yīng)用。約翰迪爾、凱斯紐荷蘭、愛科等從20世紀90年代中期開始逐步實現(xiàn)拖拉機、收獲機及播種機、噴藥機、施肥機等配套機具的智能化，面向用戶提供導航和自動駕駛、機器狀態(tài)遠程監(jiān)控、流量和應(yīng)用控制、機器和極具控制、產(chǎn)量和潮濕度監(jiān)控、測圖分析等智能化服務(wù)。另一方面，國外大功率拖拉機的設(shè)計和制造高度認同追求以人為本的理念，基于人體工程學的整機結(jié)構(gòu)布局與多任務(wù)操控設(shè)計，翻車保護機構(gòu)、落物撞擊保護機構(gòu)等輔助安全系統(tǒng)等，體現(xiàn)了以人為本的設(shè)計理念。

借助互聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)、通用總線技術(shù)，集成各類農(nóng)田信息采集傳感器、定位裝置、實時在線測量裝備和能夠執(zhí)行作業(yè)控制任務(wù)的人機交互終端設(shè)備等于一體的智能化拖拉機、帶有電子控制單元和作業(yè)過程檢測傳感器的作業(yè)機械等已成為歐美等發(fā)達國家農(nóng)業(yè)工程界應(yīng)用研究的熱點，計算機輔助駕駛系統(tǒng)、遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向變速集成控制系統(tǒng)、電子自動換檔變速控制系統(tǒng)已成為農(nóng)機裝備智能化的主要發(fā)展趨勢。

從國內(nèi)情況看，十幾年來受惠于國家政策的推動，我國的農(nóng)機工業(yè)取得了輝煌的成績，一躍成為世界農(nóng)機制造第一大國，但產(chǎn)品以中低端為主，我國在高端、重型拖拉機的研制方面遠遠落后歐美發(fā)達國家。

綜上所述，國外在重型拖拉機的技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面完全占據(jù)了國內(nèi)的高端市場，形成了技術(shù)封鎖。雷沃重工股份有限公司在發(fā)展中，完成了研發(fā)資源的國際化布局，通過自主創(chuàng)新開發(fā)了P5000／P6000／P7000系列重型拖拉機，并將逐步實施產(chǎn)業(yè)化，對打破歐美農(nóng)機巨頭的技術(shù)封鎖，帶動國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

項目的主要研究內(nèi)容

本項目針對我國大馬力拖拉機缺乏動力換檔、無級變速、負載傳感液壓提升等核心技術(shù)，破解我國重型拖拉機完全依賴進口、受制于人的瓶頸，重點突破重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)、開發(fā)智能重型拖拉機關(guān)鍵零部件、集成研制智能重型拖拉機整機系統(tǒng)并產(chǎn)業(yè)化示范、建立滿足批產(chǎn)需求的智能制造裝配線，在國內(nèi)率先形成重型拖拉機智能制造方法與技術(shù)體系。項目主要研究包括四個方面：突破重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)；開發(fā)智能重型拖拉機關(guān)鍵零部件；集成研制智能重型拖拉機整機并產(chǎn)業(yè)化示范；重型拖拉機智能制造裝配線及系統(tǒng)開發(fā)。

1、突破重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)

重點突破整機智能控制與集成優(yōu)化技術(shù)，全動力換檔帶自動檔及無級變速傳動系統(tǒng)智能化控制技術(shù)，基于作業(yè)負荷的傳動系統(tǒng)閉環(huán)控制技術(shù)，負載傳感電液提升技術(shù)，產(chǎn)品全生命周期設(shè)計、評估與制造集成技術(shù)等重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)。

2、開發(fā)智能重型拖拉機關(guān)鍵零部件

自主開發(fā)四大類關(guān)鍵零部件，包括三種傳動形式的傳動箱（全動力換檔帶自動檔＋動力換向、動力換向＋動力高低檔12速以上和無級變速）、負載傳感電液提升器、懸浮式轉(zhuǎn)動驅(qū)動橋、智能操控和安全駕駛室四種關(guān)鍵零部件。

3、集成研制智能重型拖拉機整機產(chǎn)業(yè)化示范

集成研制功率為88－117.6kW和147－191.2kW的三種智能重型拖拉機并進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范，分別配置動力高低檔＋動力換向、全動力換檔帶自動檔＋動力換檔、無級變速三種傳動箱，同時配備懸浮式轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、智能操控和安全舒適駕駛室、負載傳感電液提升器，實現(xiàn)同農(nóng)機具互聯(lián)互通，通過智能終端實現(xiàn)產(chǎn)品狀態(tài)監(jiān)測與故障預警。

4、重型拖拉機智能制造裝備線及系統(tǒng)開發(fā)

圍繞重型拖拉機試制與批產(chǎn)需求，以建立重型拖拉機智能制造方法與技術(shù)體系為目標，基于產(chǎn)品生命周期設(shè)計、評估與制造集成技術(shù)研究成果；建立滿足批產(chǎn)需求的重型拖拉機智能制造裝配線，開發(fā)重型拖拉機智能制造執(zhí)行系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期設(shè)計與評估系統(tǒng)，構(gòu)建重型拖拉機智能制造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，形成重型拖拉機智能制造方法與技術(shù)體系。

重型拖拉機將迎來嶄新的明天

“重型拖拉機智能化關(guān)鍵技術(shù)研究與整機開發(fā)”項目的實施將推動我國重型拖拉機關(guān)鍵技術(shù)突破及整機開發(fā)，打破長期以來我國重型拖拉機完全依賴進口并受制于人的現(xiàn)狀，促進整個農(nóng)機裝備制造業(yè)的升級，同時帶來經(jīng)濟、社會和環(huán)境等方面的多重效益。

項目的實施有利于解決我國重型拖拉機發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸，形成重型拖拉機智能制造方法與技術(shù)體系，為我國重型拖拉機的研發(fā)和投產(chǎn)提供重要的技術(shù)支撐。項目實施研究成果將為我國農(nóng)業(yè)裝備制造行業(yè)整體技術(shù)水平提升起到推動作用，促進我國農(nóng)業(yè)裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新能力的提升。

重型拖拉機在我國農(nóng)業(yè)機械化建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用，是農(nóng)業(yè)機械化的重要組成部分。項目的實施將推動國內(nèi)重型拖拉機的關(guān)鍵技術(shù)突破和智能制造實踐，實現(xiàn)重型拖拉機智能制造和產(chǎn)業(yè)化推廣，滿足市場對重型拖拉機的需求，進一步促進農(nóng)機裝備制造產(chǎn)業(yè)升級，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，推動我國農(nóng)業(yè)的機械化、精準化和智能化步伐。項目實施成果將在科技部和項目主管地市科技部門領(lǐng)導下，采取市場化運作模式，在全國多個農(nóng)機合作社、典型農(nóng)場推廣應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)化前景良好同時帶來可觀的經(jīng)濟收益。

隨著國家土地流轉(zhuǎn)政策的不斷推進，和大型農(nóng)場的作業(yè)需求，該系列產(chǎn)品很好地滿足大面積作物機械化的需求，對直接提高農(nóng)民收益、促進農(nóng)業(yè)機械化水平的提高，具有重要作用。同時，本項目的實施將促進重型拖拉機的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)以重型拖拉機為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，促進農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營方式形成，推動精準農(nóng)業(yè)發(fā)展，提高土地資源利用水平，根據(jù)土壤水平精準施肥作業(yè)，降低有害制劑使用量，從根本上避免環(huán)境污染，促進生態(tài)環(huán)境改善。