国际先进中小功率轮式拖拉机的产品技术现状及建议

国际先进中小功率轮式拖拉机的产品技术现状及建议

我国是生产中小功率轮式拖拉机的大国，年生产能力达50万台左右，几乎是国内正常市场需求的2～３倍，行业产能严重过剩，市场竞争异常激烈。

在国际市场上，不仅需要大量的大功率轮式拖拉机，而且也需要数量更多的中小功率轮式拖拉机去从事多功能作业，如装载、挖掘、推土、除雪、旋耕、犁地等。仅以美国市场为例，每年73.5kW（100马力）及以下功率段的拖拉机基本都保持在年销18万台左右，占比接近90％左右。

目前，我国中小功率轮式拖拉机产品的整体技术水平与国际先进技术水平还存在着比较大的差距，产品性能在国际上仍处于中低端水平，每年能出口到国际市场的产品数量很少。因此，清晰地了解和掌握当前国际先进中小功率轮式拖拉机产品技术现状，对于促进我国中小功率轮式拖拉机的技术发展和更好满足国际市场需求，就显得尤为重要。

国际先进中小功率轮式拖拉机的生产厂家，主要集中在日本、欧美等发达国家和地区，著名品牌有John Deere，New Holland，Kubota，Claas，Deutz-Fahr，AGCO旗下的Massey Ferguson、Fendt、Valtra，ARGO公司旗下的Mccomick、Landini 等。

１、国际先进中小功率轮式拖拉机的产品技术现状

1.1 非道路机动设备用柴油机排放控制

在非道路机动设备用柴油机排放控制方面，国际上基本保持一致。世界两大排放治理法规制定地区美国和欧盟，先后比较系统地制定并实施了非道路机动设备用柴油机的排放法规。

总的来看，欧盟和美国环境保护署（EPA） 就柴油机的排放标准基本达成一致：欧 盟StageⅢＡ／StageⅢB与美国Tier3／Interim Tier４的标准基本相同；欧盟StageⅣ 和EPA 最终的Final Tier４的标准基本相同；美国Final Tier４的排放法规在2014年起就已生效，欧盟非道路Ⅴ阶段限值要求也在2020 年起全部生效。执行中，欧美非道路机动设备用柴油机的排放法规更多体现出分功率段执行、分阶段执行的特点，而中国国四阶段法规虽然是在欧洲StageⅢ法规要求基础上制订的，但却增加了控制区的要求，而且对37～560kW的非道路柴油机还增加了颗粒数以及车载法要求。

现阶段，欧美及日本许多农机企业采用的排放技术路线根据功率段的不同而有所差别。

1.1.1 19kW≤Ｐ＜56kW功率段机型采用的技术路线

普遍采用高压共轨＋增压（自然吸气）＋废气再循环（exhaust gas recirculation, EGR）＋氧化催化器（diesel oxidation catalyst，DOC）＋柴油机颗粒捕捉器（diesel particle filter，DPF），即通过EGR系统降低NOｘ，但会使炭烟排放上升， 再利用后处理技术（DOC、部分颗粒氧化催化器 POC、DPF）降低废气中较高的炭烟排放。

1.1.2 56kW≤Ｐ＜130kW 功率段机型采用的技术路线

普遍采用高压共轨＋增压（增压中冷）＋DOC＋DPF＋选择性催化还原（selective catalyticreduction，SCR），即通过发动机自身组织良好的燃烧过程，使炭烟排放降低，但会使NOｘ 排放上升，再利用后处理技术（主要是SCR）降低废气中较高的NOｘ排放。

1.2 发动机附件布置的技术形式

中小功率轮式拖拉机的空调冷凝器、中冷器和水箱等组件在结构布置设计上比较简单，一般没有翻转功能，顺序排布，但为了可以很方便地进行冷凝器与水箱之间的清扫，有的产品如久保田M系列产品就采用了能横向抽拉滑动的空调冷凝器组件，水箱、冷凝器之前的滤 也采用抽拉的结构，保养起来非常方便。

欧美、日本中小功率轮式拖拉机产品由于配套前置机具的需要，基本都采用内置干式空滤，有的布置在水箱前，有的布置在发动机上方。空滤进气口则通过水箱与机罩之间的严格密封措施，布置在水箱前的上方位置。

同样原因，欧美、日本中小功率轮式拖拉机产品也基本都采用内置消声器结构布置形式，驾驶室机型的消声器排气管则布置在驾驶室右侧立柱阴影内，以最大限度减少对驾驶员视野的影响。

近年来，由于排放升级带来的变化，带有DOC、DPF或SCR产品的后处理装置过大，整机布置上往往采用DOC＋DPF部分在机罩内布置，而SCR与排气管部分则作为一体，采用外置于机罩外的结构。

在配后处理部件时，由于质量较大、振动较强，支撑大多采用铸钢支架；有些机型安装了排气管弹性支撑，采用上、下两个橡胶减震块或拉杆与驾驶室立柱连接，进一步降低排气管振动，避免断裂。

欧美、日本中小功率轮式拖拉机生产厂家都非常注重发动机的进、排风道设计，最为流行的布置形式则为水箱后部或侧面安装弧形或斜置的隔风板，向前延伸至托架上表面，机罩内部相应位置安装嵌条及发泡胶条。关上机罩时，胶条压在隔风板上以实现水箱前部空间的密封，或在隔风板上安装发泡胶条和密封海绵，机罩内部对应位置安装嵌条，闭合机罩时，压在胶条和海绵上以实现密封。

1.3 传动系技术形式

欧美、日本中小功率轮式拖拉机产品主要还是以机械同步换向、机械同步换挡为主，而动力换向的机型正在73.5kW（100马力）左右功率段的产品上迅速普及，如John Deere、New Holland、Kubota 等企业的产品目前也均以动力换向、机械同步换挡为主。

动力换向最低功率目前已下延应用到40.4kW （55力）功率的产品上。动力换向技术正呈现出向低功率段拖拉机上和国际二三线品牌上快速普及的趋势。

在73.5kW（100马力）左右功率段的轮式拖拉机上，目前也有少量机型采用了部分动力换挡、无级变速器（continuously variable transmissionCVT）等多种传动系，以满足不同用户需求。

1.4 传动系的操纵与控制技术

拖拉机前、后桥传动，动力输出轴，差速锁，负载动力换挡变速箱等均可采用电子液压技术控制，国外部分中小功率轮式拖拉机产品正在使用这些技术，电子操作技术也已从过去的模拟化进入完全数字化，不少拖拉机还采用计算机来管理传动系统。

1.5 前桥、转向系技术

主要围绕转向安全、操作舒适以及最大限度减小转弯半径、提高整机灵活性等方面进行研发。

SAME公司的 Frutteto3Ｓ系列拖拉机，其前桥采用独立液压系统供油的中置转向油缸转向，最大转向角可达60%uB0，其两驱转向角可实现75%uB0，最小转向圆半径仅3.4～3.6ｍ（非单边制动情况下），同时该前桥还具备采用多片式湿式盘式制动器的独立制动机构，必要时可通过电控系统实现四轮制动盘联动同时制动。

Landini ALPINE GT系列拖拉机前桥采用中置液压油缸转向机构，最大转向角可达 60%uB0。为了进一步提高整机机动灵活性，该前桥同时具备一个称之为“FASTRUN”的前轮加速机构，使之在前驱挂接的情况下，当转向角超过35%uB0时，通过一组湿式多片离合器结合，使前轮转弯速度增加78％ ，从而达到快速转弯，减少转弯时间 30％ 的同时提高转弯效率和整机机动灵活性。该机构通过电液控制机构实现驾驶人员对其的操控，其原理类似Kubota产品上的倍速转向前桥功能。

New Holland T4Ｎ／F／V系列前桥液压转向与提升液压系统相对独立，称之为 Super SteerTM（已注册公司专利）的可转向前桥。该前桥特点为：除前轮相对前桥可正常转向55%uB0外，前桥还可相对于整机再转向21%uB0，实现 76%uB0的加成转向角，最大限度地减小了转弯半径，极大提高了整机的灵活性。

悬浮前桥现在也正往低速（40km／h）、低功率段（81kW）拖拉机上扩展，如 Fendt公司从2004年以后，对其200VariaＶ／F／P系列拖拉机配装了弹性悬架前桥，装备这种弹性悬架前桥后在不改变拖拉机原有的技术特性基础上，极大地提高了整机行驶稳定性和驾驶操纵的舒适性。该前桥系统有机地融合了横向稳定系统、静音轴承系统和主动稳定地面冲击负荷的电控独立液压弹性悬架系统。这3个系统的智能组合保证工作过程中最大的平顺性和舒适性，最大限度地减少行驶和作业过程中不平地面给予的冲击负荷，效能高达20％ ，可保证整车在满足驾乘舒适性的同时，避免了不稳定的悬架系统对机具正常作业的影响。

Kubota公司的倍速转向机构由操纵机构和传动机构组成。其中，倍速操纵机构既可采用机械也可采用电控来实现对倍速机构的开、关操纵，从而可方便地切换普通转向或倍速转向；而传动机构的作用是在倍速操纵机构挂接倍速挡时，同时前轮转向角大于35%uB0时，实现前驱传动比升高至原来的1.52倍左右，从而增加前轮轮胎转速，达到减小转弯半径、缩短转弯时间和提高转弯效能的目的。

1.6 液压悬挂系统

日本中小功率轮式拖拉机的主导产品，在实际使用过程中还是以旋耕作业为主，多采用位控制和浮动控制，但随着近年为了适应旱地耕作要求，力控制，位控制，力、位综合控制及浮动控制则成为更多机型的标配。悬挂杆件为Ⅰ类或Ⅱ类。而欧美各国的中小功率轮式拖拉机基本都将力控制，位控制，力、位综合控制及浮动控制作为机型的标配。

中小功率轮式拖拉机提升力一般在1000～3000kg范围内（在悬挂点后610mm处）。力、位调节信号一般通过弹簧和横杆系统反馈到液压控制阀，有些机型则采用电子传感系统。

为了便于农具挂接，将拖拉机上下拉杆挂接点做成伸缩式或采用快速挂接装置。普遍采用分置式液压提升系统，常用改变油缸直径或附加分置式油缸来增大提升能力，适应系列内不同等级拖拉机要求。

液压系统大多数采用开心系统，用齿轮泵供油。只有福格森和迪尔等公司的极少数中功率拖拉机上采用了闭心系统，其中福格森拖拉机上采用的是控制吸油量的变量柱塞泵（为实现独立油压输出， 需另设齿轮泵），迪尔拖拉机上则采用的是恒压变量柱塞泵。

液压输出阀及接头在中小功率机型上一般为1 ～２组，但也可根据需要选择多组。

1.7驾驶室

多数驾驶室采用异形钢管焊接骨架并配以各种冲压件；为保证驾驶员良好的视野，驾驶室多采用双曲面大玻璃，排气管布置在驾驶室Ａ柱阴影区内；驾驶室密封良好，进入驾驶室内的空气经纸质滤清器过滤，并使驾驶室内气压稍高于外部大气压，以减少灰尘进入。室内四周用吸音材料被覆，地板铺多层复合胶垫，以避免发动机及传动系的噪音、热量和高频振动传入驾驶室New Holland T4 驾驶室内耳旁噪音就只有 78dB（Ａ）。随着人们要求的提高，驾驶室内一般都应有空调，暖风，蓝牙，无线充电，前风挡玻璃刮水器＋洗涤器，空调内、外循环装置等功能选择；驾驶室顶或前后玻璃窗、侧窗均可打开，以利于夏季通风。

驾驶室悬架大多为普通机械减震。随着用户对舒适性要求的提高，或可选配悬浮驾驶室（suspended cab），目前应用较为广泛的是空气悬架，少部分采用液压悬架。

２、对我国中小功率轮式拖拉机技术发展的几点建议

通过对国际先进中小功率轮式拖拉机产品技术现状的分析，对我国中小功率轮式拖拉机的技术发展提出几点建议。

2.1 加快国四产品的研发

欧美现阶段销售产品要求的排放指标，低功率段产品排放法规类似我国的国四排放指标要求，但较高功率段产品要远高于我国的国四排放指标要求。我国的中小功率轮式拖拉机面对出口国际市场，当前最为紧迫的工作应是抓紧抓好国四产品的研发，在此基础上，进行出口产品的适应性改进。国四标准的实施将会使得我国非道路机动设备用柴油机技术水平得到提高，逐步向车用柴油机靠拢，进一步缩小我国非道路机动设备用柴油机排放控制体系与欧美的差距。同时，标准的实施也会引导企业调整产业结构，对产品进行升级换代，使得产品结构更加合理，推动整个柴油机行业的技术进步。

2.2 加强无级变速传动技术的研发和应用

采用无级变速传动系，主要是机械液压双流传动的CVT技术已成为国际上先进中小功率轮式拖拉机的技术发展趋势，这对驾驶员来讲，不仅提高了舒适性和工作效率，减轻了操纵强度，而且也使拖拉机的作业效率达到了最佳化水平。针对这种情况，我国中小功率轮式拖拉机产品要更好地走出国门，无级变速拖拉机的关键技术研发是一道必须跨过的坎，这项工作已显得越来越必要和迫切。建议尽快引进国际上先进的CVT技术产品并进一步学习，从产品的技术成熟度上推荐选择Fendt 200 Vario产品。

由于HST传动装置具有效率偏低，高效工作区范围较窄等缺点，因此，具有传动效率更高、许用传递功率和速比变化范围更大、经济性要求更高的HMT＼Ｉ-HMT传动装置已成为国际上中小功率段产品技术发展的趋势。对于44.1kW（60马力） 功率段以下的产品，采用HMT＼Ｉ-HMT技术，无论从经济性和使用性等方面看，都是比较现实的，也是我国中小功率轮式拖拉机产品走出国门，进入国际市场的通行证。

2.3 加强针对专用型中小功率轮式拖拉机的研发

中小功率轮式拖拉机具有丰富的动力输出、液压输出和悬挂接口，整机结构紧凑，机动性、灵活性也是大功率轮式拖拉机所无法比拟的，能较好满足多种作业需要。随着专业化细分市场的需要，中小功率轮式拖拉机市场的适用范围变得非常宽广，水田型、大棚型、果园型、葡萄园型、低矮型、高地隙型、发动机前悬的前后轮等直径或非等直径刚性连接或铰接型、丘陵山地型、园艺型等产品的市场需求不断被挖掘和开发。我国在中小功率轮式拖拉机上拥有强大的生产能力，利用好这种能力，对于企业在开拓国际市场、参与国际市场竞争以及提升企业的抗风险能力等方面都具有十分重大的意义。加强针对专用型中小功率轮式拖拉机的研发是非常必要的。

可查看各省市2021年最新农机补贴一览表

完

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