400马力无极变速拖拉机——抢占国产高端产品技术至高点

本刊记者丨王雯慧

400马力无极变速拖拉机——抢占国产高端产品技术至高点

本刊记者丨王雯慧

项目成果：400马力无极变速重型拖拉机

课题单位：中国一拖集团有限公司

中国一拖技术中心完成了电液控制的无级变速传动系（CVT）及控制器软硬件、整车综合电液控制、重载齿轮强化、整体焊接式车架制造、传动系测试等关键技术研究，开发了400马力无级变速重型拖拉机一代样机，这无疑是我国农机行业的一个重大突破。

“无级变速应用是拖拉机领域最先进的技术，以前只有国外的几家大公司（如美国迪尔公司、CNH、德国芬特公司等）掌握这项技术。但是在“十二五”期间，中国一拖集团也掌握了这项技术，作为一拖的一员，我感到很骄傲。”

——来自一拖集团的冯春凌是一名在一拖工作了21年的老员工，21年一直在一拖技术中心工作，从事拖拉机产品设计。说起400马力无极变速拖拉机，冯春凌便加快了语速，音调也高了起来，流露出作为一名一拖人的自豪感。

如果不是农机从业者，可能并不能很好地理解无极变速。无级变速是指可以在整个变速范围内获得任何可控传动比的一种传动方式，通过无级变速可以实现传动系与发动机工况的最佳匹配，特别适合变负荷工况。通俗来讲，动力换挡相当于动力通过按钮来操作换挡，在这个过程中，牵引力不发生中断，农机在行进的过程中增加速度或者减低速度。过去的机械换挡需要几分钟，动力换挡只需要几秒钟，换挡的时间变短，增加了有效的作业时间。无极变速则是实时自适应，随时自动调整传动比处于最佳状态。

中国一拖技术中心完成了电液控制的无级变速传动系（CVT）及控制器软硬件、整车综合电液控制、重载齿轮强化、整体焊接式车架制造、传动系测试等关键技术研究，开发了400马力无级变速重型拖拉机一代样机，这无疑是我国农机行业的一个重大突破。但是这项技术的研发过程，可一点也不简单。

从“0”开始，原理雏形初现

2011年，无级变速重型轮拖研发项目的总体科研工作“落地”中国一拖技术中心，面对这个只听过没见过的“新课题”，课题组的所有成员陷入一片“茫然”之中。

国外相关技术资料介绍很少，国内在大功率拖拉机无级变速器开发上，基本就是空白，可利用资源少，技术难度很大，直接利用国外现有成果的研发路线行不通，沿用国外无级变速传动系技术方案不适合国情……接到项目后，课题组成员就开始找资料，但得到结果却不尽如人意。

举步维艰中，项目负责人贾鸿社说：“没有可借鉴的资料没关系，我们从‘0’开始，回归书本，从最基础的知识开始着手，利用自身力量进行自主开发，一定能按时研发出适合中国国情的无级变速重型轮拖。”

“面对方案设计中不断找上门来的难关和问题，课题组的成员们没时间抱怨，他们心中只有一个信念——干呗！没有不能攻克的难关。”

尽管课题组每个人心里没底，但有了新的方向，大家还是第一时间投入到工作中去。

如何实现无级变速、如何实现可控无级变速、如何实现全程无级变速，带着这三个难点问题，课题组成员一刻也没有放松，搜集、筛选国内外各类大功率无级变速拖拉机产品技术信息反复研究、反复论证，最终找到了大功率拖拉机无级变速的实现途径，掌握了国外无级变速传动系采用的技术原理。

“掌握原理只是第一步，如何让原理得以运用，设计出可行的结构方案，并能从结构、产品性能上评估出方案的优劣才是项目的关键。把方案原理向专家组汇报后，课题组成员就开始结合公司的产品情况和工艺水平，首先确定了适合国情的无级变速器技术路线，之后，开始进行结构的概念设计，并充分利用产、学、研相结合的模式，快速掌握了无级变速相关的评价方法。”贾鸿社说，尽管项目进展取得了一定的突破，但后续工作任务艰巨，课题组一刻也没有放松，继续进行国内外相关的科技论文、理论教材搜集，筛选、分析并进行消化吸收，集中攻关无级变速相关技术，工作中，不断摸索、学习、试算、验证、设计草图、完善，在很短的时间内进一步掌握了无级变速的分析和性能计算方法、无级变速传动系原理制订上的一些技巧，为今后开发无级变速拖拉机产品提供了理论基础。

方案设计，击破各个难关

还没来得及享受原理及基本结构设计成型的喜悦，2012年2月，课题组就召开了传动系方案设计启动会，开始进行传动系的详细设计方案。

“全面使用三维设计，这对我们也是一个挑战，我们首先对整机按组进行三维骨架模型搭建，完成了整机参数制订，明确传动系开发的设计输入。之后，着手拖拉机无级变速传动系的相关详细计算。同年3月，课题组开始对整个传动系进行三维方案建模，先期完成了大流量换段系统元件选型及开发。”贾鸿社说。

随着设计方案深入，设计中出现了一道又一道难题，如何在有限空间合理布置更多散热器；无级变速拖拉机起动时发动机在带动较大的惯性质量的情况下能否顺利启动；如何保证拖拉机换段的平顺性、如何保证整车的经济性；传动系大型复杂壳体类零件进行工况分析、受力分析、结构优化……设计当中，每攻克一个难题就会出现新的难题。

“难题就像弹簧，你弱它就强，你强它就弱。所以，出现新难题，最有效的解决方式就是集中优势资源，借助现代分析技术，实施攻坚。”课题组成员翟工说。

无极变速传动系作为关键部件，其控制系统需要大量的计算来确定变速器的控制方法，尤其传动系与发动机、拖拉机整机实现联合控制，在控制策略的实现上就存在较大的困难，一个完整控制系统程序有几万条语句。所有的语句不允许出现任何逻辑性错误。需要所有专家进行无数次的检验。对于无极变速拖拉机的标定试验来说，无任何经验可以借鉴。需要策略专家和标定专家一步一步摸索前进。课题组成员通过查阅大量资料、共同分析研究，结合拖拉机工作环境，最终确定了变速器控制计算方法以及无级变速拖拉机工作模式、操纵方法等。

2012年6月课题组结合一拖的制造工艺水平，运用国际主流的传动原理，进行结构创新，按照新研发工程要求，终于完成了东方红重型拖拉机无级变速传动系三维数模方案。

2012年6月课题组结合一拖的制造工艺水平，运用国际主流的传动原理，进行结构创新，按照新研发工程要求，终于完成了东方红重型拖拉机无级变速传动系三维数模方案。

填补空白，无级变速技术尘埃落定

2012年7月13日，这是无级变速重型轮拖研发课题组所有人“最轻松”的一天，也是谈及整个项目研发过程中大家笑得最开心的一天，因为这一天项目的研发方案通过了专家组的技术评审，400多个日夜的奋斗终于得到了认可。

“为了这个项目，课题组的所有成员几乎没睡过一个安稳觉，每天脑子里都是项目相关的东西，身心的疲惫难以用语言来表达。那一天方案通过评审后，晚上睡得特别安稳。”这样的安稳觉也仅仅是那一晚，第二天上班，课题组全体成员就投入到了图纸的最后绘制阶段。

“图纸设计是最难最累的环节，公司要求使用全三维设计，以前没有系统使用过，所设计的技术也是新的，出图慢，只能一步步画，一步步改，直到画出经得起推敲，可以投入使用的图纸。”

经过课题组全体成员的努力，2012年8月底，适合中国国情的重型拖拉机无级变速系第一版图纸设计成功截稿，一个月后顺利通过了东方红重型拖拉机无级变速传动系图纸的两次工艺评审，同年10月初，经过无数次修改完善的东方红重型拖拉机无级变速传动系图纸完成，实现了一拖公司乃至国内拖拉机行业大功率拖拉机无级变速技术从零到有的技术突破，研发出了适合中国国情的无级变速传动系，为今后开发无级变速拖拉机技术的推广应用提供了基础。

2014年，中国农业装备产业技术创新战略联盟（依托中国农业机械化科学研究院）在河南省郑州市组织专家对无级变速重型轮拖研发项目进行了验收，验收专家组认真审阅了项目验收报告、听取了汇报，观看了样机展示，经质疑和讨论后，形成了三项验收意见，最后专家组一致同意该项目通过技术验收。

无级变速重型轮拖产品研发的成功，不仅使中国一拖在国产无级变速重型轮拖研发领域实现零的突破、填补国内空白，而且，可使中国一拖占据重型轮拖产品技术前沿，参与国际同类产品的市场竞争。

“时间越来越紧迫，课题组成员都熬红了双眼，几百个日日夜夜的奋斗，终于要收获果实了，大家兴奋着……”

科技创新成就“一拖制造”

1955-2016年，中国一拖集团已有60年的历史。经历了半个世纪的风云变幻，一拖集团创造过辉煌也经历过低谷，但科技创新一直是推动“一拖制造”前行的力量。

近年来，中国一拖勇于创新，不断加快赶超世界的步伐，努力缩小与国外先进农机制造企业的差距。在推出动力换挡拖拉机、400马力重型轮式拖拉机的基础上，加紧研发代表世界拖拉机最高水平的新一代无级变速拖拉机，取得了令人瞩目的成绩。动力换挡拖拉机从2014年的推向市场到2015年实现销售2700台，不仅实现了中国一拖产品与国外农机的同场竞技，而且直接拉低高技术含量的农机价格。在今年全国“两会”上，全国人大代表、中国一拖集团董事长赵剡水说：“对于中国一拖而言，我们首先要做的仍然是坚持创新驱动。”

“我感觉到一拖的创新能力非常明显。这与我国农业的发展是密不可分的。在九几年的时候，一年就几个产品。但是现在每年开发的产品数量越来越多。从2010年以后，用户更关心产品的舒适度，这也促使了一拖集团在功能方面发展越来越快。”冯春凌说。

“十二五”期间，拖拉机无级变速关键技术取得突破。“十三五”期间，一拖集团面临新的挑战，进一步提升和完善无级变速拖拉机商品化，将开展包括双联行星排、双离合器、AMT等无级变速关键技术的研究。相信在不久的将来，一台台东方红无级变速重型轮拖尽情驰骋在广袤肥沃的黑土地上，实施深松、耙地联合作业，成为农业生产中一道靓丽的风景线，与绿水、青山一起构成一幅美丽的画面。