我国拖拉机技术与国外发达国家有着较大差距,我国还能否迎头赶上,有没有实现弯道超车的可能,采用什么技术或者什么类型的新能源拖拉机才能迎头赶上?本次,就个人认知聊聊这个问题。
1、拖拉机换挡经历了哪些技术?
拖拉机出现100多年来,经历了漫长的发展,其制造技术和使用性能,发生了翻天覆地的变化。拖拉机技术的发展和进步,表现在多个方面,例如动力的充足性,运动的平稳性,变速的平顺性,使用的经济性,以及驾驶的舒适性等等。就拿变速换挡来说,是拖拉机技术发展过程中贯穿始终的问题。多少年来,拖拉机采用齿轮换挡。开始的时候使用齿轮直接换挡,挂挡或换挡时经常会出现打齿现象。后来,人们发明了同步器,即啮合套换挡,基本解决了换挡时打齿的问题,使得换挡操作省力和迅速,还可以防止误操作,保证了换挡的安全性。由于换挡时要踩离合器切断动力,比较麻烦不说,还会使拖拉机换挡过程中存在卡顿现象。为此,人们又发明了动力换挡技术。动力换挡变速箱由多个离合器和摩擦片组成,驾驶员通过电液控制单元,来控制变速箱内各个离合器的分离与接合,从而在不切断动力的情况下实现挡位的切换。这就使得拖拉机换挡更方便,而且挡位数大幅度增加,大大方便了拖拉机配套各种农机具进行农田作业。自动挡拖拉机是通过一个连续可变的传动系统来实现的,这种系统能够在一定范围内连续改变传动比。无级变速箱允许拖拉机在不同的作业条件下自动调整传动比,以保持发动机在最佳燃油效率的转速范围内运行。这种连续变速的能力,使得拖拉机能够在不同的负载和速度下保持高效的运行,这就使得拖拉机自动化程度和作业效率得以极大提高。实际上,我国全面普及同步器换挡没几年时间,而国外拖拉机技术却早已实现了动力换挡和自动挡。而我国的动力换挡和自动挡拖拉机在市场上刚出现没几年,还不太成熟,这就是我国拖拉机技术落后的差距。
2、新能源拖拉机可能是我们全面赶超的机会
跟在国外先进水平的后面,即使紧紧追赶也赶不上。因为你学到一点有一点进步,人家又向前走了不少,差距不但不能缩小,可能还会越拉越大。就动力换挡技术来说,我们2009年提出重型拖拉机概念,并召开全国会议推广普及动力换挡拖拉机技术,到现在15年过去了,国内动力换挡技术的拖拉机还是不太成熟,在目前的拖拉机补贴销量数据中,动力换挡拖拉机补贴销量就能说明问题。然而,我国在电动汽车领域的反超,给农机产业一个非常重要的启示:新能源拖拉机是我国赶超国外先进水平的方向和机会。提到新能源拖拉机,我们第一想到的可能是电动拖拉机。其实,我国已经或正在尝试的新能源拖拉机,已经有纯电动拖拉机、混合动力拖拉机和燃料电池拖拉机等多种类型。个人认为,混合动力拖拉机可能是新能源拖拉机反超的方向和机会。就个人认知,从长远的发展角度看,串联插电式或增程式混合动力拖拉机,将来可能更有优势,更有可能成为我国拖拉机技术跨跃式发展的类型,因为这种新能源拖拉机可柴可电,自动化程度可大幅提升,甚至有可能做成“傻瓜型拖拉机”,方便农民机手使用。可能有人担心这种类型的拖拉机投入大,成本高,怕农民不能接受。其实,不必担心,因为中国人只要会做的东西,就能够把价格降下来,特别是量大了以后,很快就会变成“白菜价”。就我们这么多聪明能干的农机人,只要能做出来,有市场需求,降低成本根本不叫事!
3、新能源拖拉机最具潜力的机型新能源
拖拉机有多种类型,我们要选一款符合我国的国情,特别是要适合我国拖拉机产业的机型。个人认为,新能源拖拉机也可以参照新能源汽车来分类,即可以分为纯电动拖拉机、混合动力拖拉机和燃料电池拖拉机。其中混合动力拖拉机按发动机和动力电池的联接方式可分为串联式、并联式和混联式,新能源拖拉机有插电式和增程式两种机型。个人认为,就拖拉机性能、结构复杂程度、制造成本和使用方便性等综合考虑,串联插电式混合动力拖拉机,以及增程式混合动力拖拉机可能是未来发展方向,比较适合作为重点攻关的机型加以关注。
串联混合动力拖拉机结构示意图
串联混合动力拖拉机工作原理如图所示,发动机带动发电机形成一个发电机组,可以直接供给电动机通过变速箱驱动拖拉机行走,也可以为动力电池组进行充电;动力电池组与电动机通过变速箱也可以驱动拖拉机行走。也就是说,这个类型的拖拉机的动力可柴可电,也就是可外插电源对动力电池组进行充电,作为电动拖拉机,也可以使用柴油机做动力,比较灵活,而且续程较长,不受充电桩建设等影响。个人认知,如果把串联混合动力拖拉机的变速箱去掉,用轮边电机取代上述电动机,就成为了增程式混合动力拖拉机。这种拖拉机取消了变速箱和差速器等机械传动机构,如果能够保证拖拉机的性能,则具有极强的发展潜力,有可能会成为未来全面发展的机型。
4、联合攻关控制系统最为关键
个人感觉,发展新能源拖拉机不是一个拖拉机产业的事情,因为新能源拖拉机涉及到很多产业,不但涉及发动机、发电机和电动机等硬件设备,还涉及机械传动、液压传动和电传动及其耦合等传动技术,以及控制系统等软件设备。特别是发动机、动力电池组的配合以及传动的控制技术,涉及自动控制、人工智能、集成电路甚至芯片等高新技术产业,要取得新能源拖拉机的成功,必然要求拖拉机产业与成熟的新能源汽车产业,以及人工智能和芯片等高新技术产业结合起来,甚至需要联合攻关,才能提高成功的机会和提升攻关效率。因此,有关部门和企业应尽早筹划,这可能是拖拉机产业赶超的唯一途径和机会。本文目的是做新能源拖拉机科普宣传,限于个人认知,差错在所难免,还请有关专家指教。谢谢!