文/貢軍

中國農(nóng)村技術開發(fā)中心專項團隊現(xiàn)場考察樣機

我國水田種植面積約3000 萬公頃，以水稻種植為主。因地域、種植方式及農(nóng)藝不同，作業(yè)復雜程度遠超日韓及東南亞國家，無法照搬日韓等國水田作業(yè)裝備。加之上世紀圍湖造田、常年泡水的傳統(tǒng)耕作習慣以及土地集約化改造，機具功率越來越大，水田泥腳越來越深，以致造成“泥腳越深-功率越大-耕底層破壞-泥腳更深”的惡性循環(huán)。面對如此國情現(xiàn)狀，中聯(lián)農(nóng)機主動承擔并聯(lián)合優(yōu)勢團隊著手開展適應機型的創(chuàng)制。

立足國情面向未來

國內(nèi)對水田拖拉機的研究始于50 年代，但持續(xù)性不夠，造成我國水田農(nóng)業(yè)機械相比于旱地農(nóng)業(yè)機械在技術成熟度上仍有較大差距，其關鍵原因是：由于現(xiàn)在我國市場上使用的水田農(nóng)業(yè)機械多為小工廠生產(chǎn)制造，生產(chǎn)質(zhì)量和技術含量都比較低，與國外高技術的水田機械差別較大；專業(yè)研究水田農(nóng)業(yè)機械的科研機構及農(nóng)機廠家較少，水田的作業(yè)面積較小，工作環(huán)境惡劣，同時需要的機械功率高，加工制造成本高、利潤低。

近年來，由于農(nóng)業(yè)機械市場競爭逐漸加劇，很多大企業(yè)紛紛開拓新的市場，其中部分企業(yè)也將研發(fā)的重點轉(zhuǎn)向了水田市場，但是目前的研發(fā)也還局限于以普通農(nóng)業(yè)機械為基礎的改進階段，例如安裝水田胎，更換農(nóng)機前橋等。但是這種改進也存在著很多的問題，例如很多關鍵結構易生銹，作業(yè)過程中對水田的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生惡性循環(huán)，不利于后期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

長期以來，我國水稻產(chǎn)區(qū)水田機械化耕作，一直受到因水田泥腳深、作業(yè)機械沉陷問題的困擾。隨著我國農(nóng)業(yè)機械快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設的推進，水稻產(chǎn)區(qū)水田耕作逐步采用四輪驅(qū)動輪式拖拉機，其耕作質(zhì)量和作業(yè)效率都能滿足要求。然而由于輪式拖拉機自身重量大、輪胎接地面積小壓強大，高花紋膠胎會使耕作層的熟泥與非耕作層的生泥混合一起，嚴重破壞水田犁底層，造成“一年淺，二年深，三年四年無法耕”的嚴重問題。

為了解決上述問題，只有不斷加大拖拉機的馬力。然而，拖拉機功率加大，重量加大，對田底的破壞程度也隨之加大，形成惡性循環(huán)。因水田底層的破壞嚴重影響水稻插秧、收割等作業(yè)機械的使用，制約了水田機械化耕作可持續(xù)發(fā)展。

水田拖拉機行走驅(qū)動技術研究與整機開發(fā)，屬于國家重點支持發(fā)展領域，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需要。該領域的研究將解決南方農(nóng)業(yè)裝備水田高效率、高質(zhì)量、保護性耕作的難題。對于促進水稻生產(chǎn)全程機械化和規(guī)?；N植，推進城鎮(zhèn)化建設，以及水田保護性耕作具有戰(zhàn)略性意義。

中聯(lián)農(nóng)業(yè)機械股份有限公司在拖拉機研發(fā)方面的技術優(yōu)勢，比如18-220 千瓦、傳動覆蓋機械換擋、嚙合套換擋、動力換擋拖拉機產(chǎn)品技術，其中：2015年完成開發(fā)的47-191.2 千瓦歐洲平臺的拖拉機整體性能及智能化達到國際水平，排放達到歐Ⅳ標準；RK604、RK704、RM804、RM904 型輪式水田拖拉機產(chǎn)品，在作業(yè)動力性能、防沉陷、通過性、產(chǎn)品關鍵部位防水、防塵及密封防腐和輕量化工作方面積累了大量的數(shù)據(jù)和設計經(jīng)驗；51 千瓦履帶式水田拖拉機，從結構上解決傳統(tǒng)拖拉機深泥腳作業(yè)易漏油、操縱卡滯現(xiàn)象，且行走系統(tǒng)采用雙靜液壓無極變速裝置（HST），為本課題產(chǎn)品開發(fā)提供了直接的研究基礎。

水田拖拉機液壓-機械復合傳動系統(tǒng)效率實驗

在智能化開發(fā)方面，自主研發(fā)的農(nóng)機自動駕駛與輔助視覺導航系統(tǒng)，可實現(xiàn)拖拉機按照預定路徑進行自動行進、自動對行、自動避障、定量播種等精準作業(yè)。同時，產(chǎn)品搭載智能物聯(lián)網(wǎng)終端，通過公司農(nóng)機遠程物聯(lián)網(wǎng)服務平臺，與用戶手機應用端進行連接，實現(xiàn)服務點位置智能推送、故障告警及大數(shù)據(jù)挖掘、安全防護等功能，并可在后臺監(jiān)測農(nóng)機作業(yè)時的各項關鍵參數(shù)，將數(shù)據(jù)分析匯總，實現(xiàn)智能故障預判，還可實現(xiàn)運行軌跡跟蹤查詢、計畝等功能，為用戶提供更智能、更精準、更便捷的機械化生產(chǎn)解決方案。

基于以上的技術基礎及項目的總體目標，中聯(lián)農(nóng)業(yè)機械股份有限公司承擔了國家重點研發(fā)計劃項目“水田行走技術驅(qū)動研究與整機開發(fā)”中“22～58.8千瓦智能水田拖拉機產(chǎn)品創(chuàng)制及試驗示范”課題。

通過歷時5 年的研究工作，建立了水田土壤作業(yè)系統(tǒng)動力學模型及多因素耦合模型、開發(fā)作業(yè)智能控制與決策系統(tǒng)，設計開發(fā)了58.8 千瓦輕型橡膠履帶智能拖拉機、51.5 千瓦輕型橡膠履帶拖拉機、22 千瓦輪式高地隙拖拉機、22 千瓦船型滑橇式輪履切換拖拉機，并通過第三方檢測，達到標準要求。同時依托項目實施申請專利13 項，其中發(fā)明專利9 項，制訂企業(yè)標準3 項，發(fā)表學術論文2 篇。為提升國產(chǎn)農(nóng)機裝備自動化、智能化和關鍵零部件的創(chuàng)新開發(fā)起到了積極推動作用。同時對促進水稻生產(chǎn)全程機械化和規(guī)模化種植，推進城鎮(zhèn)化建設，以及水田保護性耕作具有戰(zhàn)略性意義；對推進國內(nèi)農(nóng)機產(chǎn)品技術創(chuàng)新和行業(yè)技術進步、提高農(nóng)業(yè)機械作業(yè)效果和提升農(nóng)業(yè)機械化水平、國內(nèi)農(nóng)機產(chǎn)品配套產(chǎn)業(yè)鏈的技術進步和新產(chǎn)品研發(fā)起到了積極的推動作用。

攻堅克難集中發(fā)力

項目實施期間，恰逢公司向農(nóng)業(yè)機械向高質(zhì)量方向發(fā)展的重大戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期，同時也面臨了在項目執(zhí)行期間項目負責人離職等突發(fā)狀況。

公司高度重視項目實施，組建了以公司分管技術副總裁高一平為總牽頭，研究院副院長張和鋒為核心的專項骨干研發(fā)團隊，抽調(diào)公司技術和管理資源，并積極調(diào)動各參與單位科研資源，全面推進項目實施。在項目實施滯后的不利情況下，公司帶領團隊重新整頓項目管理工作，從項目管理層面，詳細梳理研究任務，摸清研究進展，制定實施計劃，召開項目推進工作會議，統(tǒng)籌各單位按計劃開展研究工作，與項目參與單位共同奮戰(zhàn)、攻堅克難，完成了項目目標產(chǎn)品開發(fā)，交付了合格的答卷。同時根據(jù)科技部中國農(nóng)村技術開發(fā)中心重點專項相關管理工作要求，邀請農(nóng)村中心重點專項領導、行業(yè)專家，參與項目中期檢查、驗收準備工作會議以及指導項目綜合績效評價工作開展。

填補空白碩果累累

項目通過對水田土壤中船型拖拉機船體工作和結構參數(shù)對牽引阻力和下陷深度的影響的研究，設計并試制了水田船型拖拉機船體模型和牽引試驗臺，通過實驗驗證，分析各因素對牽引阻力和下陷深度的影響，為產(chǎn)品設計與運行提供參考；針對水田拖拉機的典型作業(yè)工況，實現(xiàn)了拖拉機作業(yè)機組的建模和拖拉機作業(yè)性能指標建模，在此基礎上，提出了基于最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率的水田拖拉機智能控制方法，開發(fā)了32 位的拖拉機智能控制系統(tǒng)；開展零部件輕量化與密封副耐磨防腐技術研究，通過模擬分析，試模制造、平臺搭建等，達到了減重35%、密封副壽命提高1.5 倍的目標；通過研究、比較多種傳動方案基礎上，篩選確定了兼具HST、HMT 和純機械三種傳動模式的輕型履帶水田拖拉機變速傳動系統(tǒng)方案與基本構型設計，進行了標定功率分別為22 千瓦、51.5 千瓦和58.8 千瓦三種功率柴油機開發(fā)；在此基礎上完成了系統(tǒng)集成，完成了51.5～58.8 千瓦輕型橡膠履帶拖拉機、22 千瓦高地隙四輪驅(qū)動輪式拖拉機、22 千瓦輪履船型滑橇式拖拉機等4 款產(chǎn)品創(chuàng)制與試驗驗證。其中HMT+MT 變速傳動系統(tǒng)為國內(nèi)首創(chuàng)，填補了國內(nèi)技術空白。該機型的研發(fā)解決了南方農(nóng)業(yè)裝備水田高效率、高質(zhì)量、保護性耕作的難題，對于促進水稻生產(chǎn)全程機械化和規(guī)?；N植以及水田保護性耕作具有戰(zhàn)略性意義。

項目終期工作會議

51.5～58.8 千瓦液壓-機械復合傳動輕型履帶拖拉機

科研能力在項目實施中得以提升

通過承擔智能農(nóng)機裝備專項的實施，中聯(lián)農(nóng)機聯(lián)合國內(nèi)外高水平科研院所、優(yōu)勢高校和骨干企業(yè)等資源，搭建起專業(yè)化、高水平的科研團隊，并大力引進國內(nèi)外智能農(nóng)機專家及重點高校畢業(yè)生，優(yōu)化科研結構、建立健全科研體系。同時，在項目實施過程中，為達到項目目標，通過不斷研究、反復修改設計和計算推敲，培養(yǎng)了一批理論基礎強、設計基本功扎實的科研骨干及項目管理骨干，為公司科研積淀了中層骨干力量，并通過傳幫帶的形式，將技術經(jīng)驗和理論不斷傳遞給科研新力量，推動公司科技創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展。

目前，通過專項的實施，已經(jīng)與浙江大學、合肥工業(yè)大學、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所等國內(nèi)20 多所優(yōu)勢高校和科研院所建立了產(chǎn)、學、研長期合作關系，不斷加強技術合作和人才培養(yǎng)，為企業(yè)、行業(yè)培養(yǎng)更多的新生代力量。

22 千瓦高地隙四輪驅(qū)動輪式拖拉機

技術轉(zhuǎn)移產(chǎn)品迭代升級

通過項目過程的實施，在公司技術副總裁高一平的領導和決策下，實施項目技術轉(zhuǎn)移和匹配性升級產(chǎn)品開發(fā)，將拖拉機作業(yè)機組智能控制系統(tǒng)、HMT+MT 液機械復合傳動系統(tǒng)、智能電控懸掛系統(tǒng)等關鍵技術和成果實現(xiàn)應用。推動了中聯(lián)農(nóng)機整體拖拉機水平的進步，提升了智能農(nóng)機創(chuàng)新水平。

目前，公司重點產(chǎn)品RV 系列智能化水田拖拉機產(chǎn)品，集成智能農(nóng)機專項“水田拖拉機行走驅(qū)動技術研究與整機開發(fā)”技術，以適應性、高性價比為產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方向，兼顧水田、旱田作業(yè)，具有轉(zhuǎn)彎半徑小、作業(yè)通過性好等優(yōu)點，該產(chǎn)品2022 年將全面投放市場。

另外在高端大功率智能拖拉機上，也將集成包括智能化控制技術、動力傳動技術、新材料技術等在內(nèi)的技術，如創(chuàng)制PL2304 高端大功率無人駕駛拖拉機，40F+40R 區(qū)間動力換擋變速，區(qū)間內(nèi)帶自動換擋動能，全電液控制，具備電腦故障自診斷功能，可通過故障代碼直接反饋故障現(xiàn)象。智能化程度高，可實現(xiàn)無人自動駕駛功能。目前各項指標和性能均達到世界先進水平，是我國實現(xiàn)國產(chǎn)化后綜合水平最先進的大功率拖拉機。同時，CL2404 CVT 拖拉機，整車實施智能控制系統(tǒng)、農(nóng)機智能感知避障無人駕駛系統(tǒng)研究與開發(fā)，實現(xiàn)對障礙物的距離、速度、輪廓的識別；開展農(nóng)機與機具協(xié)同技術研究，實現(xiàn)衛(wèi)星智能導航，自動轉(zhuǎn)向和速度控制。該產(chǎn)品的創(chuàng)制屬于完全自主研發(fā)，技術水平領先于國內(nèi)農(nóng)機行業(yè)，將打破國外技術在該領域的長期壟斷。