本刊記者丨王雯慧

400馬力無極變速拖拉機——搶占國產高端產品技術至高點

本刊記者丨王雯慧

項目成果：400馬力無極變速重型拖拉機

課題單位：中國一拖集團有限公司

中國一拖技術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、重載齒輪強化、整體焊接式車架制造、傳動系測試等關鍵技術研究，開發(fā)了400馬力無級變速重型拖拉機一代樣機，這無疑是我國農機行業(yè)的一個重大突破。

“無級變速應用是拖拉機領域最先進的技術，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）掌握這項技術。但是在“十二五”期間，中國一拖集團也掌握了這項技術，作為一拖的一員，我感到很驕傲?！?/p>

——來自一拖集團的馮春凌是一名在一拖工作了21年的老員工，21年一直在一拖技術中心工作，從事拖拉機產品設計。說起400馬力無極變速拖拉機，馮春凌便加快了語速，音調也高了起來，流露出作為一名一拖人的自豪感。

如果不是農機從業(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變速范圍內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現(xiàn)傳動系與發(fā)動機工況的最佳匹配，特別適合變負荷工況。通俗來講，動力換擋相當于動力通過按鈕來操作換擋，在這個過程中，牽引力不發(fā)生中斷，農機在行進的過程中增加速度或者減低速度。過去的機械換擋需要幾分鐘，動力換擋只需要幾秒鐘，換擋的時間變短，增加了有效的作業(yè)時間。無極變速則是實時自適應，隨時自動調整傳動比處于最佳狀態(tài)。

中國一拖技術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、重載齒輪強化、整體焊接式車架制造、傳動系測試等關鍵技術研究，開發(fā)了400馬力無級變速重型拖拉機一代樣機，這無疑是我國農機行業(yè)的一個重大突破。但是這項技術的研發(fā)過程，可一點也不簡單。

從“0”開始，原理雛形初現(xiàn)

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

國外相關技術資料介紹很少，國內在大功率拖拉機無級變速器開發(fā)上，基本就是空白，可利用資源少，技術難度很大，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方案不適合國情……接到項目后，課題組成員就開始找資料，但得到結果卻不盡如人意。

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

“面對方案設計中不斷找上門來的難關和問題，課題組的成員們沒時間抱怨，他們心中只有一個信念——干唄！沒有不能攻克的難關?！?/p>

盡管課題組每個人心里沒底，但有了新的方向，大家還是第一時間投入到工作中去。

如何實現(xiàn)無級變速、如何實現(xiàn)可控無級變速、如何實現(xiàn)全程無級變速，帶著這三個難點問題，課題組成員一刻也沒有放松，搜集、篩選國內外各類大功率無級變速拖拉機產品技術信息反復研究、反復論證，最終找到了大功率拖拉機無級變速的實現(xiàn)途徑，掌握了國外無級變速傳動系采用的技術原理。

“掌握原理只是第一步，如何讓原理得以運用，設計出可行的結構方案，并能從結構、產品性能上評估出方案的優(yōu)劣才是項目的關鍵。把方案原理向專家組匯報后，課題組成員就開始結合公司的產品情況和工藝水平，首先確定了適合國情的無級變速器技術路線，之后，開始進行結構的概念設計，并充分利用產、學、研相結合的模式，快速掌握了無級變速相關的評價方法?！辟Z鴻社說，盡管項目進展取得了一定的突破，但后續(xù)工作任務艱巨，課題組一刻也沒有放松，繼續(xù)進行國內外相關的科技論文、理論教材搜集，篩選、分析并進行消化吸收，集中攻關無級變速相關技術，工作中，不斷摸索、學習、試算、驗證、設計草圖、完善，在很短的時間內進一步掌握了無級變速的分析和性能計算方法、無級變速傳動系原理制訂上的一些技巧，為今后開發(fā)無級變速拖拉機產品提供了理論基礎。

方案設計，擊破各個難關

還沒來得及享受原理及基本結構設計成型的喜悅，2012年2月，課題組就召開了傳動系方案設計啟動會，開始進行傳動系的詳細設計方案。

“全面使用三維設計，這對我們也是一個挑戰(zhàn)，我們首先對整機按組進行三維骨架模型搭建，完成了整機參數(shù)制訂，明確傳動系開發(fā)的設計輸入。之后，著手拖拉機無級變速傳動系的相關詳細計算。同年3月，課題組開始對整個傳動系進行三維方案建模，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。

隨著設計方案深入，設計中出現(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；無級變速拖拉機起動時發(fā)動機在帶動較大的慣性質量的情況下能否順利啟動；如何保證拖拉機換段的平順性、如何保證整車的經濟性；傳動系大型復雜殼體類零件進行工況分析、受力分析、結構優(yōu)化……設計當中，每攻克一個難題就會出現(xiàn)新的難題。

“難題就像彈簧，你弱它就強，你強它就弱。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，實施攻堅。”課題組成員翟工說。

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

2012年6月課題組結合一拖的制造工藝水平，運用國際主流的傳動原理，進行結構創(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無級變速傳動系三維數(shù)模方案。

2012年6月課題組結合一拖的制造工藝水平，運用國際主流的傳動原理，進行結構創(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無級變速傳動系三維數(shù)模方案。

填補空白，無級變速技術塵埃落定

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，也是談及整個項目研發(fā)過程中大家笑得最開心的一天，因為這一天項目的研發(fā)方案通過了專家組的技術評審，400多個日夜的奮斗終于得到了認可。

“為了這個項目，課題組的所有成員幾乎沒睡過一個安穩(wěn)覺，每天腦子里都是項目相關的東西，身心的疲憊難以用語言來表達。那一天方案通過評審后，晚上睡得特別安穩(wěn)?！边@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。

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

經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無級變速系第一版圖紙設計成功截稿，一個月后順利通過了東方紅重型拖拉機無級變速傳動系圖紙的兩次工藝評審，同年10月初，經過無數(shù)次修改完善的東方紅重型拖拉機無級變速傳動系圖紙完成，實現(xiàn)了一拖公司乃至國內拖拉機行業(yè)大功率拖拉機無級變速技術從零到有的技術突破，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)無級變速拖拉機技術的推廣應用提供了基礎。

2014年，中國農業(yè)裝備產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（依托中國農業(yè)機械化科學研究院）在河南省鄭州市組織專家對無級變速重型輪拖研發(fā)項目進行了驗收，驗收專家組認真審閱了項目驗收報告、聽取了匯報，觀看了樣機展示，經質疑和討論后，形成了三項驗收意見，最后專家組一致同意該項目通過技術驗收。

無級變速重型輪拖產品研發(fā)的成功，不僅使中國一拖在國產無級變速重型輪拖研發(fā)領域實現(xiàn)零的突破、填補國內空白，而且，可使中國一拖占據(jù)重型輪拖產品技術前沿，參與國際同類產品的市場競爭。

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

科技創(chuàng)新成就“一拖制造”

1955-2016年，中國一拖集團已有60年的歷史。經歷了半個世紀的風云變幻，一拖集團創(chuàng)造過輝煌也經歷過低谷，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農機制造企業(yè)的差距。在推出動力換擋拖拉機、400馬力重型輪式拖拉機的基礎上，加緊研發(fā)代表世界拖拉機最高水平的新一代無級變速拖拉機，取得了令人矚目的成績。動力換擋拖拉機從2014年的推向市場到2015年實現(xiàn)銷售2700臺，不僅實現(xiàn)了中國一拖產品與國外農機的同場競技，而且直接拉低高技術含量的農機價格。在今年全國“兩會”上，全國人大代表、中國一拖集團董事長趙剡水說：“對于中國一拖而言，我們首先要做的仍然是堅持創(chuàng)新驅動。”

“我感覺到一拖的創(chuàng)新能力非常明顯。這與我國農業(yè)的發(fā)展是密不可分的。在九幾年的時候，一年就幾個產品。但是現(xiàn)在每年開發(fā)的產品數(shù)量越來越多。從2010年以后，用戶更關心產品的舒適度，這也促使了一拖集團在功能方面發(fā)展越來越快?！瘪T春凌說。

“十二五”期間，拖拉機無級變速關鍵技術取得突破?！笆濉逼陂g，一拖集團面臨新的挑戰(zhàn)，進一步提升和完善無級變速拖拉機商品化，將開展包括雙聯(lián)行星排、雙離合器、AMT等無級變速關鍵技術的研究。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，實施深松、耙地聯(lián)合作業(yè)，成為農業(yè)生產中一道靚麗的風景線，與綠水、青山一起構成一幅美麗的畫面。