【新中國成立70周年特稿之八】拖拉機制造業(yè)技術進步的“三個臺階”

　　?建國初期，為了解決四萬萬五千人的吃飯問題，共和國締造者提出了“農業(yè)的根本出路在于機械化”的著名論斷，新中國拖拉機工業(yè)應運而生。70 年來，隨著拖拉機工業(yè)從無到有、從小到大，產品核心技術也經歷了從克隆式引進、消化吸收到整合國際資源自主創(chuàng)新的發(fā)展歷程；更可喜的是，近年來，具有完全自主知識產權的原始創(chuàng)新有所突破，不斷為拖拉機工業(yè)注入創(chuàng)新活力。拖拉機制造業(yè)技術進步經歷了“三個臺階”。在建國70周年之際，回眸新中國拖拉機核心技術的發(fā)展歷程，歷代拖拉機人不畏艱險坎坷前行；展望未來，前程光明，催人奮進。由于筆者水平有限，文中難免有謬誤之處，敬請同行、前輩批評指正。

臺階一：克隆引進奠定技術基礎

多年前，作為中國一拖年輕的技術人員，筆者有幸參加了對烏克蘭哈爾科夫拖拉機廠、白俄羅斯明斯克拖拉機廠的考察和技術交流，這兩個廠分別是前蘇聯的履帶拖拉機和輪式拖拉機生產基地。雖初次到訪，卻毫無陌生感。仔細端詳這兩個廠，從廠區(qū)規(guī)劃到廠房建筑風格，從工藝布局到工藝裝備，幾乎和當時的中國一拖雷同，甚至廠區(qū)大門，也和驚人的相似。驚詫之余，同行的老領導告訴筆者，這兩個廠，就是當初中國一拖的對口援建單位，中國一拖是克隆版，這里是中國一拖核心技術的發(fā)源地。

從一五期間起步的拖拉機工業(yè)，一切從零開始，為了盡快建成自己的制造體系，采取了完全克隆的技術路線，從產品設計到制造工藝，包括廠房建筑和區(qū)劃，都嚴格按援建方技術要求執(zhí)行，技術人員幾乎是在蘇聯專家手把手的幫助下，逐漸熟悉和掌握了以滑動齒輪換擋為標志的第一代拖拉機核心技術。當時的代表性產品有：東方紅—54 履帶拖拉機、東方紅—28 輪式拖拉機和鐵?！?5 輪式拖拉機。

客觀地講，一五期間這種克隆式的技術引進，迅速成功地實現了從無到有的飛躍。在此基礎上，自己的技術團隊不懈努力，進行了多種國外樣機的測繪、仿制和適應性改進，不斷延伸拖拉機功率范圍，拓寬產品系列，從而奠定了今天我國拖拉機核心技術基礎。

臺階二：消化吸收同步器換擋技術

上世紀80年代初，乘改革開放的春風，以同步器換擋為標志的第二代拖拉機核心技術的引進工作開始起步，國家有關部門決定引進FIAT90系列3 個機型。從傳動技術來講，同步器換擋變速器采用斜齒輪傳動，大大提高了承載能力和可靠性，減少了換擋沖擊，降低了駕駛員的勞動強度，同時尺寸更加緊湊，可以滿足較多檔位需求，具有滑動齒輪換擋不可比擬的優(yōu)勢。

引進項目開始進行得十分順利。雙方技術人員進行了深入交流，中方按協議派多批次技術人員到意大利實習和培訓，產品技術資料和部分制造裝備逐步到位安裝調試。然而，就在產品試制就要開始的關鍵時點，因為1989年政治風波，意方和中方的技術交流戛然而止，所有后續(xù)技術資料和工藝裝備停止提供。這種變故始料未及，項目向何處去，中國一拖經過反復討論，決定獨自繼續(xù)完成項目目標。然而，接下來一個個攔路虎接踵而至。

首先是標準問題。由于歷史原因，中國一拖采用的是前蘇聯標準體系，這與FIAT 技術采用的歐美標準體系有明顯差異，為了完成標準轉換，技術人員對項目涉及的三百多個標準逐條核對，認真分析，加以取舍，最終完成了新老標準無縫對接。

其次是材料問題。由于項目所需的特殊鋼材西方禁運，技術人員先從分析鋼材成分入手，選擇國內現有近似的材料，在大量性能試驗后以備代用；如果沒有就請鋼廠合作“開小灶”，其中的難度可想而知。

最棘手的是工藝技術。一些特殊零件，需要專有加工工藝和技術訣竅，失去專家技術指導，一切都需要自己探索。有一個典型的例子是，主離合器碟形彈簧制造，由于不掌握材料和熱處理工藝問題，第一批生產出來后，合格零件不到百分之一。本人親歷了這個項目的攻關，經過數十批次、上千個零件、數萬條數據的篩選，終于得到比較滿意的結果。在這個項目中的如此實例，比比皆是。經過艱苦努力，80 馬力同步器換擋拖拉機終于研制成功并批量投產，第二代拖拉機核心制造技術取得突破。

FIAT90系列機型的引進、消化、吸收和再創(chuàng)新，應具有我國拖拉機技術進步里程碑地位。在引進技術的基礎上，產品研發(fā)人員做了大量再創(chuàng)新工作，開發(fā)出系列大型、重型同步器換擋拖拉機，并根據市場需求，不斷改進拓寬產品系列，標志著我們完全掌握了第二代拖拉機核心技術。目前，國內大中拖拉機的主流產品，基本都是基于同步器換擋這一技術平臺。

臺階三：協同創(chuàng)新動力換擋技術

2003 年，中國一拖在啟動 180 馬力輪式拖拉機研發(fā)項目時，正式提出了預研動力換擋拖拉機的意見，并在 2006 年正式啟動。

動力換擋項目研發(fā)，與前兩次技術引進完全不同，采取利用國際研發(fā)資源聯合研發(fā)、自主創(chuàng)新的模式進行。拖拉機整機咨詢服務、全部概念設計、傳動系負荷試驗的初始標定和在拖拉機上繼續(xù)進行的標定由外方完成；方案設計和詳細設計、樣機制造裝配、所有改動的功能試驗和所有可靠性試驗、田間試驗由中國一拖完成，外方提供支持服務。

與交鑰匙工程相比，這種合作方法獲益甚多。一是產品研發(fā)人員可以深入開發(fā)過程細節(jié)，真正掌握核心技術；二是工藝研發(fā)人員實時跟進，有利于后期的商品化；三是樣機試制在國內，試制中的制造技術和工藝方法對以后的生產實踐具有指導意義；四是通過項目和外方專家充分交流，可以打造一支我們自己的技術隊伍。

應當承認，動力換擋當時對我方來說只是一個技術概念，具體到拖拉機研發(fā)上，采用何種結構形式、多少個區(qū)段、速度范圍、控制方法，以及整機的人機工程、機組的控制、各種輸出、燈光及視野、安全與防護等等，決定了產品開發(fā)的輸入條件。雙方團隊在充分調研的基礎上，予以逐一確認。

回顧研發(fā)過程，如果說動力換擋拖拉機的設計是從零開始，是一個逐步深入、學習提高的過程，那么，整個拖拉機的試制則是一個問題錯綜復雜、充滿懸念和不定因素的探索之旅。由于我方現行制造工藝和基礎工業(yè)水平的限制，在外方看來，不成問題的小事都成了研發(fā)進程中的羈絆，從第一臺傳動系TM0號開始，因設計、零件制造、裝配、清潔度等原因，裝配——拆卸——清洗——再裝配，這樣的循環(huán)進行了不下50次，以至于參加試制的年輕技師摸到一個零件就能準確的說出它的功能和安裝位置，其中的艱辛難以言表。

2010年底，試驗樣機送抵奧地利測試，中間又幾經波折，直到2013 年中終于完成整機試驗，達到性能要求。這又是一個里程碑，標志著國產自主品牌取得了動力換擋拖拉機核心技術的突破。

研發(fā)工作并沒有就此止步，在此技術平臺基礎上，中國一拖完全自主開發(fā)的300 馬力動力換擋拖拉機、400 馬力無級變速拖拉機相繼問世，表明自主品牌主流核心技術基本與國際同步。更為可喜的是，在項目的帶動下，一些國內零部件供應商近年來加盟動力換擋變速器、換擋離合器的研發(fā)，這必將為自主品牌動力換擋拖拉機的發(fā)展增添新的助推劑。

活齒無級變速技術或將另辟技術路線

從拖拉機技術進步看，動力換擋和機械液壓雙功率流無級變速技術是目前國際上主流的拖拉機核心技術。為了滿足低速、大扭矩、復雜工況對拖拉機性能的要求，在中高端機型中，重型拖拉機的動力換擋和機械液壓無級變速器為主要技術路線，技術門檻高，制造難度大，價格昂貴；中小馬力拖拉機以靜液壓驅動為主要技術路線，功率損失大，犧牲部分效率。這兩條技術路線的先天不足，正在成為全球拖拉機行業(yè)發(fā)展的天花板。

遺憾的是，自主品牌雖然取得了動力換擋核心技術的突破，但關鍵的電液控制元件還壟斷在幾家西方公司，不僅價格昂貴，供貨渠道也不能保障，特別是在目前經貿摩擦日益加劇的情況下，隨時有斷供危險。正是這兩因素，也是造成目前動力換擋產品成本居高不下的原因，極大地影響了市場推推廣。

可期的是，近年來，一種由中國人原創(chuàng)的活齒無級變速技術，有可能給拖拉機傳動技術帶來顛覆性的變革。簡單地講，活齒無級變速在形式上與傳統(tǒng)CVT 相似，通過主從動錐盤槽寬的變化實現無級變速，關鍵區(qū)別在于扭矩的傳遞方式?；铨X無級變速扭矩的傳遞由一條齒形鏈和一個被稱為“活齒單元”的部件完成，通俗地講，它的齒是“一死一活”，“死齒”指的就是傳動鏈條上的鏈齒，“活齒”則指的是“活齒單元”上的一個個非常薄的可移動滑片，在同鏈齒接觸時，這些滑片會由于壓力發(fā)生移動與鏈齒嚙合，由此實現扭矩的傳遞；當活齒單元與鏈條脫離時，在離心力的作用下，滑片會被甩到壓縮前的位置，實現自動復位；行駛中需要速比發(fā)生改變時，活齒無級變速也會同傳統(tǒng)CVT一樣通過錐盤運動改變V形槽的寬度，實現傳動比的連續(xù)變化。

其意義在于，活齒無級變速技術的出現，為自主品牌開辟了一條全新的技術路線，該技術在拖拉機以及其他非道路行走機械中如果能成功應用，有著其他技術路線無可比擬的優(yōu)勢。從原理上看，活齒傳動在傳遞扭矩的過程中沒有齒面滑移，受力情況更類似于鍵傳動，活齒主要是承受剪切力，因而具有重負荷工作的先天優(yōu)勢；活齒無級變速核心部件結構緊湊，可與變速器輪系進行各種不同方式的組合，從而實現較寬范圍的傳動比，適應各馬力段拖拉機的使用要求；從傳動方式上看，活齒無級變速是純機械傳動，既避開了傳統(tǒng) CVT 的摩擦損失，也沒有液壓損失，單級傳動效率可達96%以上；避開了其他技術路線復雜的電液控制系統(tǒng)，以簡約的控制系統(tǒng)實現復雜的換擋策略，具有更高的可靠性基礎。

由于拖拉機的復雜作業(yè)工況，要求其具有較大的扭矩儲備，變速器作為轉動系中的核心部件，更是首當其沖。因為動力換擋和無級變速技術掌握在西方公司手里，自主品牌作為后來者，面臨關鍵技術壁壘突破的門檻較高。因此，筆者認為，活齒無級變速技術在拖拉機和所有非道路移動機械的應用，或將另辟蹊徑，有著光明的前景。