“轰隆隆——”
芒种时节,江苏盐城,金色麦浪滚滚,3台大型收割机排成一排、往来穿梭。空中俯瞰,小麦如潮涌般汇入,好不壮观。定睛一看,机身亮丽的“中国红”底色上赫然印着三个大字——“东方红”。
走进位于河南洛阳市的国机集团所属中国一拖中试基地,记者见到了这款先进农机装备——我国自主研发的首台大型高效谷物联合收割机东方红YT6668。它长近10米、高约4米、重19吨左右,搭载370马力东方红发动机,每秒喂入量可达15公斤,作业效率高达每天500亩。它的横空出世,填补了国内大喂入量高端收割机的空白,批量生产后将打破国外垄断,为实施国家粮食安全战略保驾护航。
粮食安全是“国之大者”。习近平总书记强调:“要把发展农业科技放在更加突出的位置,大力推进农业机械化、智能化,给农业现代化插上科技的翅膀。”国产大型高效收割机如何从无到有?其间闯过哪些难关,突破了哪些瓶颈?记者进行了采访。
“算总账,慢也是快”——
花3个月时间,走进一线、了解用户,在几十页产品需求表中梳理出目标收割机的样貌。
“我们完成了一项几乎不可能完成的任务!”见面第一句,中国一拖集团公司总经理助理赵一荣自豪地说。
拖拉机平整土地、播种机埋下种子、收割机完成收割脱粒……农业走向现代化,离不开农机装备。都说“长在地里的是庄稼,收入仓里的才叫粮食”。中国一拖要做的,便是研制这最后一道让颗粒归仓的关键装备——大喂入量高效智能收割机。
大喂入量有多大?降下割台,每秒可吞入谷物15公斤,作业效率是中小型收割机的4至5倍。近年来,随着农业适度规模经营发展,农村集中成片的地块越来越多,收割机也适应需求,加速迈向大型化、功能复合化和智能化的目标。“以15公斤喂入量产品为例,5年前国内年销量仅约200台,到去年已超1300台。”赵一荣说。
市场需求与日俱增,供给水平却一度滞后。“目前,国内主销的收割机产品最大喂入量为每秒10公斤,且智能化水平较低,难以满足大型农场规模化收割需要。”赵一荣介绍,由于此前不具备研制能力,10公斤以上喂入量的高端收割机市场被国外品牌占据,用户普遍购机成本高、采购周期长,“一款每秒13公斤喂入量的收割机,售价高达每台240万元。不仅影响用户收益,也会影响国家粮食安全。”
迈向自主化,刻不容缓。2021年6月,“大型高效谷物联合收割机研发团队”在中国一拖技术中心成立。按照计划,首台样机试制要在2022年7月完成。
一年时间,从零开始,研制一项具有国际领先水平的产品,挑战巨大。
“起跑的姿势一定要对,不然会越使劲越偏离方向。”尽管时间紧、任务重、难度高,一拖研发团队却决定先花3个月时间,广调研、下慢功。
搞调研,去哪里、看什么?从以往经验出发,一拖决定:走进一线、了解用户。
“作物成熟季,作业期短,收割要快,耽误一天损失5万元。”
“大豆比小麦更娇贵,收早收晚都不行,抢收要有‘飞起来’的感觉。”
“收割机驾驶室要密封好,干完一天活儿,身上得干干净净的。”
从初夏到入秋,团队成员走访东北地区数十个农场,与上百农户、农机手交流,现场看、当面听、直接问,整理出几十页的产品需求表,要制造的收割机眉目渐清——
效率得更高,喂入量提升至每秒15公斤后,作业效率达到每小时50亩;
用途要更广,割台要能实现快速更换,适应多种作物的联合收割;
机器需更智能,割台调整、谷物脱粒、秸秆排出等全流程智能化,农机手在驾驶舱就能完成所有操作……
“算总账,慢也是快。”赵一荣感慨道。基于前期探访成果,一拖对标一款国际先进产品开始了自主研制,产品同时也是当前国际市场主销的智能化程度最高、喂入量最大的产品型号。“唯有对标最高标准,才有可能迎头赶上,才有机会弯道超车。”
“压力也是动力”——
历时7个月,设计图纸超5000张,攻克割台设计、动力输出、电控系统、机舱环境等研发难关。
2021年9月,近50人的研发团队分成割台、过桥、脱粒、清选、液压、电控等10个研发小组,一场自主创新攻坚战拉开序幕。
重构割台是第一场硬仗。“割台好比收割机的‘嘴巴’,大喂入量得匹配‘长割台’。”中国一拖技术中心收获机具所副所长代占朝介绍,YT6668的割台幅宽达7.6米,是中小型收割机的两倍多,地面横向波动加大,给贴地抢收低秆作物带来不小挑战。
如何让“长割台”在起伏不平的地面上平稳前行?
“化直为曲!”反复琢磨之下,收获机具所收获机械室主任赵子龙有了主意,“如此一来,割台便能在农田中‘蛇形走位’,还能自如应对玉米、大豆、小麦等多种作物。”
“‘食量’变大,‘胃动力’也得跟上才行。”代占朝粗略计算,喂入量从10公斤增长到15公斤,发动机提供的动力得从230马力提升至370马力,这在国产收割机上还是头一遭。
强劲动力从哪里来?往返多个厂区,中国一拖技术中心副主任冯春凌灵光乍现,想到了一拖的“老本行”——拖拉机。参考拖拉机的动力结构,在给YT6668换上东方红370马力自研柴油机这颗“大心脏”后,采用多动力输出的中央变速箱,使得动力可在割台、脱粒、清选、搬运、切碎等多道流程合理分配、高效传输。
至此,技术团队迎来他们最严峻的考验:为大型联合收割机加装“智慧大脑”,实现全部操作驾驶室内自动控制。对于收割机产品还大多处在手工操控阶段的一拖而言,又是一个“前所未有”。
大型联合收割机中,整机电控系统需要有30多个控制器、上百个传感器,它们之间彼此排列组合,形成数千条数据交互。整个系统就像一个“黑箱”,输入指令,机器会执行相应动作,但具体如何实现,全靠一遍遍摸索试验。
“数据梳理,好像一根无尽的线。”中国一拖智慧农业工程部部长郭延超印象深刻,“有一次,早上一到工位,团队成员高声喊着,昨天晚上做梦还在做控制器的交互分析!”没有捷径,就下笨功夫。3个月内,团队从3人扩充到16人。从网络设计、人机交互到控制器开发,一场场“阻击战”过后,终于实现所有操作调整的自动控制。
一路闯关夺隘,重任还在前方。覆盖件,收割机的“外衣”,其质量优劣,不仅影响美观,更关乎舒适性,是产品竞争力的重要组成部分。YT6668整机共有4000多种零件,覆盖件就占了1/4。在团队前期调研得到的需求列表中,驾驶环境的舒适度名列前茅。
“坐进咱们的收割机,工作一天浑身是土;进口的收割机,干净不说,还能听音乐,就像‘毛坯房’和‘精装房’的差别。”走访中,农机手的一个比喻,让中国一拖拖拉机所造型及人机工程室主任杨茵记忆犹新。
一句无心之言,让杨茵团队鼓足干劲,“我们也能造出‘精装房’!” 经过分析,杨茵发现,驾驶室的舒适性主要源自密封性。“过去的思路是封得越严密越好,但长时间作业,会导致呼吸不畅。”
思路一变天地宽。通过创新采用正压送风模式,当空调系统开启后,驾驶室内的实时压强可达到50帕,既能有效阻止粉尘进入,也能保持空气清爽。此外,为了破解作业噪声大这个“老大难”问题,团队借鉴汽车制造中的阻尼减震法,在驾驶室内壁增加吸音材料的使用,使得作业时舱内音量降至85分贝,正常接打电话没问题。
“压力也是动力,是创造力和生产力。”在一拖技术中心,冯春凌向记者展示了一组数据:历时7个月,先后查阅设计手册、专业论文100多项,完成设计图纸超5000张,人均出图量500张左右……“每一次都是第一次。我们不仅做到了,还比预期时间快了两个月。”冯春凌言语中透着自豪。
“坚持就是胜利”
——上下游企业协同作战,4600多种零部件两个月内完成装配,首台样机加速迈向量产。
在一拖中试基地,首台YT6668功能样机正静静伫立在库房中。此刻的它,褪去“外壳”,内部机理清晰可见:一人多高的巨大轮胎上,各种样式、尺寸的箱体、齿轮犬牙交错,不同的传送带、管道宛若一根根血管,错落分布、交织其中。从图纸到实物,装配之难可见一斑。
起初,接到研制高精尖产品任务时,收获机具公司总装工艺员李涛兴奋了好一阵。可见到图纸的那一刻,压力陡增——4600多种零部件,要在两个月时间内装配完成。
零部件的快速供应是当务之急。“通过采用先进增材制造技术,我们在1个月内完成了约30件关键传动箱的快速铸造,但首台样机仍然有大量零部件需要专门定制。”中国一拖收获机具公司总经理张宾说。
怎么办?作为农机装备链主企业,一拖开始与产业链上的主要供应商协同作战。
“我们承接了整机的九大部件、3000多种零部件,其中自主研发工装模具600余套,占整机一半以上。”中国一拖福莱格公司副总经理李奇介绍,以脱离滚筒为例,所有喂入的谷物会以每秒15公斤的高速拍打滚筒叶片,滚筒叶片的强度、硬度和耐磨性必须符合严苛要求,且经过动平衡测试后才能装机。
挑战不期而至。“初次测试时,还未达到预定转速,滚筒就出现剧烈跳动。”李奇回忆,设计师和技术员在现场反复优化工装,经过50多次调试,最终达到设计要求。“像这样的现场联动,整个装配阶段开展了上千次,破解了20多项装调技术难题。”
全部零部件备齐,“进度条”走到了最后的装配环节。“YT6668对精度要求极高,每个环节都不能出纰漏。”李涛记得,为清理传送箱中翻砂铸造的残留物,他一手拿着螺旋毛刷,一手举着手电筒,挨个清刷近百个指甲盖大小的螺纹孔。正值盛夏,车间好似蒸笼,李涛一刷便是小半天,工服经常湿透黏在身上。
功夫不负有心人。2022年8月,首台功能性样机如期完成装配调试。随着现场“测试开始”一声令下,所有设计人员、装配工人,一起屏住呼吸,目光全都盯在样机上:发动机正常启动,割台顺利升降,滚筒运行如常……
“成功了!你快听听这个声音。”李涛在现场给张宾打电话,声音都在颤抖。
“没想到,我们真的创造了奇迹!”电话那头,张宾笑着,眼眶一下湿润了。
攻下首台功能性样机这座“堡垒”,一拖正在量产的轨道上提速奔跑:5月25日,6台可靠性样机试制完成。此时此刻,它们正在江苏连云港的广袤麦田进行测试作业,在维护改进后,将一路向北,去往内蒙古、黑龙江等地,陆续开展小麦、玉米、大豆等田间作业,力争用5000小时的作业试验,达到能连续作业100小时的可靠性要求。
“明年实现量产后,预计年产量将达到约500台,用户购机成本将降低近四成。”采访结束时,赵一荣说,研发团队用一年时间实现“从0到1”的突破,完成“从1到6”的壮大,未来将以更快速度实现“从6到成百上千”的飞跃,“坚持就是胜利,迈向自主化的中国农机装备前景广阔!”
主办单位:中华人民共和国农业农村部 承办单位:
农业农村部信息中心
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