我国水田种植面积约3000万公顷，以水稻种植为主。因地域、种植方式及农艺不同，作业复杂程度远超日韩及东南亚国家，无法照搬日韩等国水田作业装备。加之上世纪围湖造田、常年泡水的传统耕作习惯以及土地集约化改造，机具功率越来越大，水田泥脚越来越深，以致造成“泥脚越深-功率越大-耕底层破坏-泥脚更深”的恶性循环。面对如此国情现状，中联农机主动承担并联合优势团队着手开展适应机型的创制。

立足国情面向未来

      国内对水田拖拉机的研究始于50年代，但持续性不够，造成我国水田农业机械相比于旱地农业机械在技术成熟度上仍有较大差距，其关键原因是：由于现在我国市场上使用的水田农业机械多为小工厂生产制造，生产质量和技术含量都比较低，与国外高技术的水田机械差别较大；专业研究水田农业机械的科研机构及农机厂家较少，水田的作业面积较小，工作环境恶劣，同时需要的机械功率高，加工制造成本高、利润低。

      近年来，由于农业机械市场竞争逐渐加剧，很多大企业纷纷开拓新的市场，其中部分企业也将研发的重点转向了水田市场，但是目前的研发也还局限于以普通农业机械为基础的改进阶段，例如安装水田胎，更换农机前桥等。但是这种改进也存在着很多的问题，例如很多关键结构易生锈，作业过程中对水田的生态环境产生恶性循环，不利于后期的农业生产。

      长期以来，我国水稻产区水田机械化耕作，一直受到因水田泥脚深、作业机械沉陷问题的困扰。随着我国农业机械快速发展和城镇化建设的推进，水稻产区水田耕作逐步采用四轮驱动轮式拖拉机，其耕作质量和作业效率都能满足要求。然而由于轮式拖拉机自身重量大、轮胎接地面积小压强大，高花纹胶胎会使耕作层的熟泥与非耕作层的生泥混合一起，严重破坏水田犁底层，造成“一年浅，二年深，三年四年无法耕”的严重问题。

      为了解决上述问题，只有不断加大拖拉机的马力。然而，拖拉机功率加大，重量加大，对田底的破坏程度也随之加大，形成恶性循环。因水田底层的破坏严重影响水稻插秧、收割等作业机械的使用，制约了水田机械化耕作可持续发展。

      水田拖拉机行走驱动技术研究与整机开发，属于国家重点支持发展领域，符合现代农业发展需要。该领域的研究将解决南方农业装备水田高效率、高质量、保护性耕作的难题。对于促进水稻生产全程机械化和规模化种植，推进城镇化建设，以及水田保护性耕作具有战略性意义。

      中联农业机械股份有限公司在拖拉机研发方面的技术优势，比如18-220千瓦、传动覆盖机械换挡、啮合套换挡、动力换挡拖拉机产品技术，其中：2015年完成开发的47-191.2千瓦欧洲平台的拖拉机整体性能及智能化达到国际水平，排放达到欧Ⅳ标准；RK604、RK704、RM804、RM904型轮式水田拖拉机产品，在作业动力性能、防沉陷、通过性、产品关键部位防水、防尘及密封防腐和轻量化工作方面积累了大量的数据和设计经验；51千瓦履带式水田拖拉机，从结构上解决传统拖拉机深泥脚作业易漏油、操纵卡滞现象，且行走系统采用双静液压无极变速装置（HST），为本课题产品开发提供了直接的研究基础。

      在智能化开发方面，自主研发的农机自动驾驶与辅助视觉导航系统，可实现拖拉机按照预定路径进行自动行进、自动对行、自动避障、定量播种等精准作业。同时，产品搭载智能物联网终端，通过公司农机远程物联网服务平台，与用户手机应用端进行连接，实现服务点位置智能推送、故障告警及大数据挖掘、安全防护等功能，并可在后台监测农机作业时的各项关键参数，将数据分析汇总，实现智能故障预判，还可实现运行轨迹跟踪查询、计亩等功能，为用户提供更智能、更精准、更便捷的机械化生产解决方案。

      基于以上的技术基础及项目的总体目标，中联农业机械股份有限公司承担了国家重点研发计划项目“水田行走技术驱动研究与整机开发”中“

22～58.8千瓦智能水田拖拉机产品创制及试验示范”课题。

      通过历时5年的研究工作，建立了水田土壤作业系统动力学模型及多因素耦合模型、开发作业智能控制与决策系统，设计开发了58.8千瓦轻型橡胶履带智能拖拉机、51.5千瓦轻型橡胶履带拖拉机、22千瓦轮式高地隙拖拉机、22千瓦船型滑橇式轮履切换拖拉机，并通过第三方检测，达到标准要求。同时依托项目实施申请专利13项，其中发明专利9项，制订企业标准3项，发表学术论文2篇。为提升国产农机装备自动化、智能化和关键零部件的创新开发起到了积极推动作用。同时对促进水稻生产全程机械化和规模化种植，推进城镇化建设，以及水田保护性耕作具有战略性意义；对推进国内农机产品技术创新和行业技术进步、提高农业机械作业效果和提升农业机械化水平、国内农机产品配套产业链的技术进步和新产品研发起到了积极的推动作用。

攻坚克难集中发力

      项目实施期间，恰逢公司向农业机械向高质量方向发展的重大战略转型期，同时也面临了在项目执行期间项目负责人离职等突发状况。

      公司高度重视项目实施，组建了以公司分管技术副总裁高一平为总牵头，研究院副院长张和锋为核心的专项骨干研发团队，抽调公司技术和管理资源，并积极调动各参与单位科研资源，全面推进项目实施。在项目实施滞后的不利情况下，公司带领团队重新整顿项目管理工作，从项目管理层面，详细梳理研究任务，摸清研究进展，制定实施计划，召开项目推进工作会议，统筹各单位按计划开展研究工作，与项目参与单位共同奋战、攻坚克难，完成了项目目标产品开发，交付了合格的答卷。同时根据科技部中国农村技术开发中心重点专项相关管理工作要求，邀请农村中心重点专项领导、行业专家，参与项目中期检查、验收准备工作会议以及指导项目综合绩效评价工作开展。

填补空白硕果累累

      项目通过对水田土壤中船型拖拉机船体工作和结构参数对牵引阻力和下陷深度的影响的研究，设计并试制了水田船型拖拉机船体模型和牵引试验台，通过实验验证，分析各因素对牵引阻力和下陷深度的影响，为产品设计与运行提供参考；针对水田拖拉机的典型作业工况，实现了拖拉机作业机组的建模和拖拉机作业性能指标建模，在此基础上，提出了基于最优滑转率的水田拖拉机智能控制方法，开发了32位的拖拉机智能控制系统；开展零部件轻量化与密封副耐磨防腐技术研究，通过模拟分析，试模制造、平台搭建等，达到了减重35%、密封副寿命提高1.5倍的目标；通过研究、比较多种传动方案基础上，筛选确定了兼具HST、HMT和纯机械三种传动模式的轻型履带水田拖拉机变速传动系统方案与基本构型设计，进行了标定功率分别为22千瓦、51.5千瓦和58.8千瓦三种功率柴油机开发；在此基础上完成了系统集成，完成了51.5～58.8千瓦轻型橡胶履带拖拉机、22千瓦高地隙四轮驱动轮式拖拉机、22千瓦轮履船型滑橇式拖拉机等4款产品创制与试验验证。其中HMT+MT变速传动系统为国内首创，填补了国内技术空白。该机型的研发解决了南方农业装备水田高效率、高质量、保护性耕作的难题，对于促进水稻生产全程机械化和规模化种植以及水田保护性耕作具有战略性意义。

科研能力在项目实施中得以提升

      通过承担智能农机装备专项的实施，中联农机联合国内外高水平科研院所、优势高校和骨干企业等资源，搭建起专业化、高水平的科研团队，并大力引进国内外智能农机专家及重点高校毕业生，优化科研结构、建立健全科研体系。同时，在项目实施过程中，为达到项目目标，通过不断研究、反复修改设计和计算推敲，培养了一批理论基础强、设计基本功扎实的科研骨干及项目管理骨干，为公司科研积淀了中层骨干力量，并通过传帮带的形式，将技术经验和理论不断传递给科研新力量，推动公司科技创新可持续发展。

      目前，通过专项的实施，已经与浙江大学、合肥工业大学、农业农村部南京农业机械化研究所等国内20多所优势高校和科研院所建立了产、学、研长期合作关系，不断加强技术合作和人才培养，为企业、行业培养更多的新生代力量。

技术转移产品迭代升级

      通过项目过程的实施，在公司技术副总裁高一平的领导和决策下，实施项目技术转移和匹配性升级产品开发，将拖拉机作业机组智能控制系统、HMT+MT液机械复合传动系统、智能电控悬挂系统等关键技术和成果实现应用。推动了中联农机整体拖拉机水平的进步，提升了智能农机创新水平。

      目前，公司重点产品RV系列智能化水田拖拉机产品，集成智能农机专项“水田拖拉机行走驱动技术研究与整机开发”技术，以适应性、高性价比为产业化开发方向，兼顾水田、旱田作业，具有转弯半径小、作业通过性好等优点，该产品2022年将全面投放市场。

      另外在高端大功率智能拖拉机上，也将集成包括智能化控制技术、动力传动技术、新材料技术等在内的技术，如创制PL2304高端大功率无人驾驶拖拉机，40F+40R区间动力换挡变速，区间内带自动换挡动能，全电液控制，具备电脑故障自诊断功能，可通过故障代码直接反馈故障现象。智能化程度高，可实现无人自动驾驶功能。目前各项指标和性能均达到世界先进水平，是我国实现国产化后综合水平最先进的大功率拖拉机。同时，CL2404CVT拖拉机，整车实施智能控制系统、农机智能感知避障无人驾驶系统研究与开发，实现对障碍物的距离、速度、轮廓的识别；开展农机与机具协同技术研究，实现卫星智能导航，自动转向和速度控制。该产品的创制属于完全自主研发，技术水平领先于国内农机行业，将打破国外技术在该领域的长期垄断。

作者：贡军

作者单位：中联农业机械股份有限公司

来源：《中国农村科技》2021年第9期