5 关于国内拖拉机重新定位的思考
5.1 欧美主流拖拉机大行其道的动力换挡技术没有在国内大面积推开的原因
以目前拖拉机在国内的应用实际重新定义拖拉机，以投资回报来衡量技术的适应性，用户需要的一定是投资回报符合预期的产品，而不是单纯的“高科技、低回报”的产品。以适宜的技术平台、高度专业的面向应用理念，打造最适合国内应用的拖拉机产品。
以目前欧美主流的动力换挡技术为例，主要是通过湿式离合器及比例阀控制实现了动力不间断换挡，主要适应以牵引力输出为主的作业，通过动力不间断换挡，可以实现作业效率、作业质量和油耗的平衡，详见图4、图5。但以国内绝大多数的以配套旋耕机为主的PTO作业模式来看，因为PTO本身就是与行走系统相对独立的，而行走系统的换挡动力是不是间断，对于PTO作业影响不大，为此动力换挡机型在以PTO为主要作业模式的农田作业中，发挥不出其固有的优势。相反，其高昂的成本确成为影响用户购机决策的关键，这也是近十年来各大主要国内拖拉机制造商斥巨资上马动力换挡而推广不畅的原因之一。
5.2 占比国内拖拉机行业大比例的二三线企业对于产品的定位
以近几年很多从大功率机型“ 高起点”进入拖拉机制造领域的“潍坊系”品牌为例，其产品的定位主要是：
１）重点专注于特定市场，如主要以配套旋耕机的PTO作业为主，以深松、浅翻为辅的冬麦区市场，这个特定的农艺决定了拖拉机不需要很重的使用质量但需要大功率的PTO输出。2016 年以来正值国家加大对于深松、深翻的作业补贴，四驱机型由于在深松、浅翻作业中的优势，得到了广泛推广，作业补贴与购机补贴形成了实际上的累加，降低了用户购机门槛，缩短了投资回报的周期。
２）从应用上看，冬麦区由于地块小，农民收益不高，购买能力有限，对价格敏感。在我国拖拉机主要的聚集地潍坊，形成了以福田雷沃为中心的较为完整的农机装备产业链，通过整合资源和需求，形成了规模化、专业化的零部件生产。这就为相关企业进入到拖拉机行业创造了得天独厚的低成本平台，通过社会化、模块化的采购，产品成本达到空前优化，拖拉机生产商不需要大的研发和设备投入，充分利用“拿来主义”就可以实现主机的生产，并进入到拖拉机行业中。
通过分析上述新进品牌的产品定位，我们可以总结出，实际上就是抓住了“一专、多能”。“一专”，即以PTO作业为主，强化旋耕；“多能”，即能进行深松及负荷较小的浅翻作业，这样在不重点考核拖拉机牵引力的基础上，使结构、质量大为简化，成本进一步降低，进而性价比得到了大幅提升。但该类机型仅适合进行基本的作业，解决的是有无的问题，普遍在作业质量、作业效率及油耗方面没有突出的竞争优势，但因为适应了当前我国补贴、应用、购买力等对拖拉机的综合需求，故得到了迅猛的发展。
从以上分析我们可以总结出在目前市场情况下的市场机会，那就是贯彻“ 一专、多能”、突出“ 专业化”单一作业的理念来重新定义拖拉机产品。那是不是目前二三线新进入的品牌就把上述理念发挥到了极致呢？也不尽然，二三线新进品牌主要存在如下短板：
１）“一专”做的不够系统，没有通过设计及试验优化将PTO作业相关性能充分发挥到极致，如旋耕机的转速、作业速度与拖拉机行驶速度的匹配优化，旋耕机的负荷与变速箱变速变扭及发动机扭矩的输出没有做到完美匹配，没有充分发挥出整机的 PTO作业优势。
２）“多能”多为短板，没有经过面向应用的进一步优化。如较小的使用质量是不利于发挥整机的牵引力的，高效的深翻作业就无从谈起了。但即使是深松作业，需要多大的使用质量，发挥多大的牵引力会使深松效果最优？也是绝大多数二三线新进品牌尚未顾及的地方。
３）社会化采购在成本上的巨大优势毋庸置疑，但缺点是主机厂对于改善零件质量，形成自己质量优势的话语权不多，也就是买“大路货”容易，“定制版”难，况且一旦定制化，就会对于成本上的优势产生巨大影响， 因此， 想要在质量上有所提升， 难度较大。
因此，为补齐上述短板，首先要做好、做足“ 一专”，在锚定PTO作业的工况下，通过优化发动机与变速箱的匹配、拖拉机与农具的匹配，实现作业质量、作业效率、综合油耗的最佳匹配；其次“多能”也不宜太多，找准1～2项作为辅助作业模式，在优先保证主要作业模式的基础上，综上考虑成本做适当优化，尽可能地匹配良好，但不要喧宾夺主；最后在实现上述两方面优化的基础上，尽可能提升整机的可靠性，虽然成本会有所上升，但利大于弊，用户也是认可的。
要专注于提高自身作业效率，从而以增加用户收益为根本目标；同时要兼顾节能、环保及良好的驾乘舒适性。这是国内拖拉机行业能够获得长期发展的驱动力。
6 打造高效、节能、舒适的拖拉机产品的途径
6.1 发动机节油实现途径
１）发动机功率管理技术。
随着发动机电控技术的发展，同一排量发动机的功率控制更加精准，可以根据不同的作业工况进行功率管理，从而提高拖拉机的适应性，降低油耗。
一般国外拖拉机均有3种功率表示，即标定功率、最大功率（功率储备）及提升功率（Power boost）。如图6所示。约翰迪尔公司的6R 系列拖拉机（81～184kW），功率储备为10%左右，提升功率在15～29kW；凯斯纽荷兰公司的Case Maxxum 和 Puma 系列（85 ～177kW）及纽荷兰的T6 和T7系列（85～ 177kW）功率储备为10%，提升功率为22 ～29kW。可实现如下功能：
①最高经济车速。最高行驶速度时通过降低发动机转速实现经济车速， 即40km／h（ECO） 或 50km／h（ECO），实现了作业效率最优。
②发动机恒转速。通过调节变速箱速比，使得发动机转速恒定，始终工作在最佳油耗区，从而降低油耗，实现了作业油耗最小。
２）轮胎自动充放气技术。
拖拉机是发挥驱动力带动农具进行田间作业的机械，轮胎是拖拉机与地面直接接触的媒介，拖拉机通过轮胎对土壤进行力的作用，轮胎接地面积直接与驱动力和油耗密切相关。而一般农业轮胎均为低压轮胎，适用于松软的耕地中，在转场及非田间耕作期间，由于轮胎气压不易调节，低压轮胎较大的接地面积会直接造成油耗偏高。有研究表明，根据工况适时调整轮胎的压力来实现调整轮胎接地面积和接地比压，能使整机综合油耗降低10%以上。为此研发高效、快速的轮胎自动充放气系统对于节能降耗意义重大。
农用车辆轮胎所需的充气量相当大，并且通过调节轮胎充气量来调节轮胎气压。由于进气量大，压缩机进气量差，往往需要较长的时间。Sodijantes 司的TAW技术通过将空气罐结合到轮辋中，可在瞬间完成轮胎充气工作，从而大幅提高轮胎充气系统性能，减少轮胎充气时间，最终达到提高用户工作效率的目的。如图7所示。
6.2 提升整机作业效率的方式
１）倍速转向技术。
倍速转向技术是随着大角度转向前桥的发展而应运而生的，也是在农民对拖拉机减小转弯半径、提高转向效率、减少非作业时间的诉求基础上开发的。
倍速转向技术起源于日本，主要是为了满足水田小田块作业既要求转弯半径小、转弯速度快，又要求转弯时对土壤的表面破坏要小、土壤堆积少的作业需要。倍速转向的发展是按照四驱提高水田适应性→装大转向驱动轮提高离地地隙→转向角度受限→开发双锥门式车桥保证离地间隙→换装小轮胎提高转向角度→转向角度增大转向堆土效应影响作业质量开发倍速转向保证转向角度、提高转向速度、保证转向对土壤破坏最小这个技术路线演变而来，而不是国内个别宣传的可以减小转弯半径。转弯半径取决于转向轮大小及转角。倍速转向的基本原理是由安装在前桥转向节处的传感器传感前轮转角，当转角大于设定值时，启动倍速转向装置；倍速转向装置一般从经济性考虑，设置为两级，第一级为 1:1 传动，即正常转向；第二级为倍速转向，视前轮的偏角大小而可以在 1:1～ 1:2之间；倍速转向启动后，前桥转向驱动轮的转速加快，使转向速度加快，减少大偏角状态下轮胎的“ 推土” 作用，提高转向效率，减少转向过程中对土壤的破坏， 提高作业质量。如图8所示。
２）主机与农具通用接口ISOBUS 。
ISOBUS 普及速度极快，通过2017年汉诺威和2019年SIMA农机展，其规模已经扩展到几乎所有的农业机械制造商。而另一方面为了解决其通用性和兼容性的影响，主要的农机厂商普遍能够提高全套的农业装备和与之匹配的农业解决方案。
ISOBUS 通用终端可实现的主要功能如图9所示。
与此同时，ISOBUS内容中的农场信息管理模块为智慧农场相关的软件公司和服务公司带来巨大的发展空间，其采集的数据和分析结果使农业生产效率和作物产量得到提升，同时也降低了因农业生产对环境造成的污染。如图10所示。
6.3 提升整机作业质量的方式
１）高速轮履互换技术。
配备履带装置的拖拉机在一般农田作业中，因较大的接触面积易于发挥拖拉机驱动力，因较小的接地比压对于地面损伤、破坏小的优点较轮式拖拉机有其得天独厚的优势。但随着农田间机耕道路硬化，国内用户对于转场速度要求越来越高，而国内传统的履带拖拉机行驶及作业速度多在10km／ h 左右，且钢制履带会对硬化铺装路面造成较大破坏。随着技术的发展，橡胶履带解决了钢制履带损坏地面的问题，但是仍不能解决转场速度低的问题。
为此，结合轮式／履带式拖拉机的优点，开发高速的轮履快速转换的装置，对于发挥轮式／履带拖拉机的优点，提升作业质量具有很强的现实意义。目前国内的轮履互换拖拉机在更换为履带装置后，因为驱动轮直径变小，造成整机的作业速度整体减小，既满足不了高速转场的速度要求，也满足不了作业速度的要求。而欧美及日本的轮履转换装置可以做到换装为履带装置后，最高速度达到25km／h 以上，这样既兼顾了轮式拖拉机高速的特点，又兼容了履带装置在作业过程中的优点，是提升作业质量的有效解决方案之一。如图11所示。
２）悬挂自动调平技术。
悬挂自动调平装置起源于日本，是在应对水田打浆作业的要求上发展起来的技术。水田打浆作业有别于旱田一般整地作业，对于土地的平整度要求更高。一般打浆机采用全悬挂的方式连接在拖拉机上，拖拉机随着地面的起伏带动打浆机左右晃动，作业后的地面也会随之引起起伏。悬挂自动调平装置的原理就是在拖拉机的一侧提升杆上配置动态调节油缸，通过传感器、陀螺仪或定位装置、基站将打浆机作业实时状态与水平面或基准面进行对比，确保打浆机作业平面始终接近水平面，从而保证作业质量。如图12所示。目前国内成熟的悬挂自动调平装置并不多见，其原因是：
日本水田打浆作业是以慢作业速度、宽作业幅宽的精耕细作为基本要求，因为比较慢的作业速度，对悬挂自动调平装置的反应时间要求适中。而国内从事水田打浆作业的实际是因为补贴的原因购买的功率偏大的拖拉机，但由于地块偏小又配备了偏小的打浆机，为发挥多余的拖拉机功率，追求尽可能大的作业速度，这就造成尽管速度快了，但作业质量就不好保证了。配备了悬挂自动调平后，因作业速度过快，要求悬挂自动调平的反应时间就相对要小得多，这也就是目前国内成熟的自动调平机构不多的原因之一。
３）主机与农具协调控制技术。
国内拖拉机行业的关注点多在低价位、大功率上，重点解决用更少的投入获得拖拉机，解决有无问题，而对拖拉机或是作业机组在作业效率和作业质量方面的关注并不多。同时，在自动控制、定位技术、信息技术的运用上，国内多关注于看起来高大上的无人驾驶／自动辅助驾驶领域，而对于用户真正关心的如何提高作业质量和作业效率方面同样关注不多。为实现无人驾驶／自动辅助驾驶而增加的成本，并不能直接带来作业质量和作业效率的大幅提高。
以 2019 年SIMA 展上展出的基于高精度定位系统和自动控制技术的拖拉机与机具的自动控制装置为例，就是以用户需求为核心导向，综合定位及自动控制技术服务于提高作业质量和作业效率的典型案例。其通过配置在拖拉机和机具上的基于定位技术和ISOBUS通讯协议的主机－农具智能控制系统，以及拖拉机与农机具的动态多自由度连接装置的联合作用，可实现针对主机的横向晃动，而农具会自动调节， 实现了机具随作物的位置进行动态浮动，而不是随着拖拉机的偏转而造成伤苗和压苗，最小定位精度可达 ±２ｃｍ。见图13。
４）轮毂电机技术与新能源技术。
传统的拖拉机一般都由发动机、传动系统、行走系统、液压系统、驾乘操纵系统等组成。其中发动机、传动系统、行走系统是其核心部件，技术含量高、成本占比也最高。在拖拉机制造企业制造设备中，相关发动机、齿轮、变速箱壳体等设备要求精度最高，投资最大。近年来随着电动／混动技术的快速发展，乘用车、商用车领域大量的此类新能源车辆得到投产应用，因采用发动机／电池组与驱动电机的方式传递动力，相较于传统的机械传动车辆，新能源车辆在传动系统方面大幅简化。同时电机的调速范围较大，此类新能源车辆的挡位也大幅减少，个别车辆实现了E－CVT，挡位的适应性更好。拖拉机的使用特点决定了其对挡位的数量和速度范围十分关注，同时因为要实现复杂挡位的传动，其变速传动机构就相对十分复杂。
①动力部分。混动确保发动机一直工作在稳定的工况下，发动机原排较好，可大大简化后处理的设计，有利于后期排放升级（国四、国五占整机成本10%以上）。
②传动部分。传统的机械传动要求加工精度高，材料耗费大，质量和成本都较高。电驱动可通过分布式的电机，使驱动部件更接近于末端，传动路线更短。因电机调速范围较大，变速机构也可大大简化，尤其是轮毂电机驱动方式，完全取消了动力部分与驱动部分的机械连接，由线缆连接，将机械传动部分彻底代替，这将为拖拉机工业带来前所未有的影响。拖拉机制造企业可以将占用资金大、投资大的设备裁减掉，做到轻资产、重研发，重点将研发资源投在控制技术上，形成新的核心竞争软实力。混动＋轮毂电机驱动技术是最有可能引起对现有产业的颠覆性换代的前沿技术，如该技术在拖拉机领域得到突破和推广，将有助于我国的拖拉机工业对于欧美动力换挡技术的“弯道超车”，是具有广阔发展前景的技术。如图 14所示。
７ 结束语
随着国内拖拉机行业的深度发展，短期内对行业发展造成影响的“ 大马拉小车”现象以及只解决有无不关注效率、节能和作业质量的畸形发展模式，终将会随着用户的更加理性而逐渐没落，拖拉机及机组仍然要回归到其生产资料的基本属性上，质优、高效、节能、舒适、环保永远是用户和制造商追求的永恒契合点。拖拉机企业应通过整合现有技术，关注于能够提高拖拉机／机组作业效率、作业质量、节能降耗的技术推广和应用，以还原拖拉机生产资料属性为宗旨，以达到高效的拖拉机产品为用户创造价值为目标，才能于竞争中立于不败之地。
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