汽油拖拉机的燎原之势
在19世纪末期,已经出现了汽油拖拉机的“星星之火”。1889年美国伊利诺斯州的查特尔( Charter )汽油机公司把汽油机装在轮子上,1892年德裔美国人约翰·弗洛里奇( John Froelich )自制的汽油拖拉机在美国南达科他州金秋田野上连续工作了52天,1892年生产轻便蒸汽机和脱粒机的凯斯( J .I. Case )公司研制了使用汽油机的试验拖拉机,1894年内燃机发明人奥古斯特·奥托( August Otto )的德国道依兹( Deutz )公司把他们的汽油机试装在农用牵引机动车上。但是,所有这些尝试并没有真正形成可供市场批量销售的商品,它们尚处于零星商品阶段。所以当这些发明家把汽油机架在拖拉机底盘上的时候,他们可能尚未意识到一场拖拉机技术的重大革命开始了!
直到20世纪最初的10年里,在市场上才真正出现汽油拖拉机成批量商品,一批发明家和企业家开始把汽油拖拉机批量投放市场,这些企业可以说是内燃拖拉机产业的“星星之火”。1901年,2位美国工科大学生查尔斯·哈特( Charles Hart )和查尔斯·帕尔( Charles Parr )创立的哈特--帕尔 ( Hart-Parr )公司制造出了汽油拖拉机,随后首次小批量生产。
1902年,由英国著名的自行车骑士和自行车制造商丹尼尔·奥本( Daniel Albone )建主的艾威( Ivel )公司在英格兰的田野试验了他们独特的三轮拖拉机,从而成为英国内燃拖拉机产业的奠基者。
1904年,原为加拿大麦赛--哈里斯 ( Massey-Harris )公司代理商的英国赫伯特·桑德森( Herbert Saunderson )造出了他的第1台拖拉机,1908年推出三轮全驱动拖拉机, 1916年生产较成功的四轮G型拖拉机。
1902年由5个公司合并而成的万国收割机( International Harvester)公司在1906年销售了它的第1台汽油拖拉机,开始生产系列汽油拖拉机。同年,美国汽车大王亨利·福特( Henry Ford )也开始了他艰难的拖拉机研发之旅。
1907年德国人卡尔·格莱切( KarI Gleiche )设计了一种摩托犁,形态和常规拖拉机有所不同,后来由斯托克( R. Stock )摩托犁公司批量生产。
1908年,美国明尼阿波利斯钢铁与机械公司( Minneapolis Steel & Machinery Co.)开始生产后来著名的双城( Twin City)拖拉机。同年,卡特彼勒创始人之一,本杰明·霍尔特( Benjamin Holt)制造了首批汽油机动力的履带拖拉机。
汽(煤)油拖拉机的优点迅速为农民所察觉。蒸汽拖拉机质量从几吨到几十吨, 而汽(煤)油拖拉机的质量可以做到只有1t多,甚至几百公斤,蒸汽拖拉机需要随行供应燃料和水,并且要一批人伺候,而汽(煤)油拖拉机一个人即可操作;蒸汽拖拉机的单台售价在数干美元,而汽(煤)油拖拉机可以把单台成本控制在1000美元以下。如果说蒸汽拖拉机的客户主要是大农场主和专业承包商,那么汽(煤)油拖拉机则打开了农业拖拉机进入普通农户的坦途。
当然,生产蒸汽拖拉机(准确地说是农用蒸汽牵引机动车)的企业也对这一趋势进行了顽强的抵抗。它们将蒸汽机小型化,进行减少水和燃料消耗的节能改进,采用方便操作的结构等。但是雄厚的资本最终也抵挡不住技术的进步,到20世纪20年代,蒸汽拖拉机已几乎不再生产。
由于汽(煤)油拖拉机不仅可以替代蒸汽拖拉机,而且普及前景预期乐观,大批制造商趋之若骛。在20世纪之初的第2和第3个10年里,“星星之火”已在全球工业化国家成燎原之势,群雄竞起的“春秋”时代出现了!以美国为例,1907年有8个制造厂生产约600台拖拉机, 1912年有47个制造厂生产约1.15万台拖拉机, 1915年有61个制造厂生产约2.1万台拖拉机,1920年有166个制造厂生产约20万台拖拉机。
此外,和蒸汽拖拉机时代相比,从汽油拖拉机开始,农业拖拉机才作为一种相对独立的机械类型存在。所以拖拉机史学界中,许多学者认为汽油拖拉机的出现才是拖拉机产业百年征程的正式起始点。
在这个汽(煤)油拖拉机企业群雄竞起的“春秋”时代,最初蜂拥而至、比肩继踵进入的企业,主要来自以下各个方面。
第1类是以生产汽油拖拉机为目的新建的企业。如美国滑铁卢( Waterloo)公司、美国哈特-帕尔( Hart-Parr)公司、英国艾威( Ivel )农业摩托公司以及后来的德国芬特( Fendt )公司等。这类公司中有一些设计者常常能摆脱原来蒸汽拖拉机设计的惯性思维,使汽油拖拉机显著小型化,开创了后来二三十年汽油拖拉机机型较小的主流特征。但是这类企业常常资本较小,多数在20世纪20年代末期的大萧条前被更大公司兼并。
第2类是原来生产蒸汽拖拉机(农用蒸汽牵引机动车)的企业。如生产脱粒机、轻便蒸汽机和蒸汽牵引机动车的美国凯斯 ( J.I. Case )公司,生产脱粒机械和蒸汽牵引机动车的美国明尼阿波利斯脱粒机械公司(Minneapolis Threshing Machine Company)公司,生产脱粒机械和蒸汽牵引机动车的加拿大绍伊尔一麦赛( Sawyer-Massey )公司,生产锯木机、磨面机和蒸汽机的美国艾里斯·查默斯( Allis Chalmers )公司,生产蒸汽拖拉机的英国马歇尔( Marshall )公司,生产收割机、蒸汽机和蒸汽牵引机动车的德国兰兹( Lanz )公司以及生产蒸汽机和火车头的德国汉诺玛格( Hanomag )公司等。这类公司多数受蒸汽拖拉机影响,开始生产的汽油拖拉机尺寸和功率往往较大。但是其中一批企业迅速向下延伸产品系列,成为拖拉机行业的重要成员。但也有一批企业不能跟上技术发展的形势而逐步被兼并或淘汰。
第3类是原来生产农机具的企业,顺势把产品链扩充到拖拉机。如生产收割机的美国万国( International Harvester )公司,以生产优质犁起家的美国迪尔( Deere )公司,生产脱粒机、收割机和打捆机的加拿大麦赛-哈里斯( Massey-Harris)公司,以及美国卡特彼勒( Caterpillar )公司的前身,原来生产马拉联合收割机的贝斯特( Best )公司和霍尔特( Holt )公司等。这类公司由于熟悉农机市场,并且已拥有规模销售网络和一定经济实力,所以后来的成功率较高,往往成为拖拉机产业重要的一员。
第4类是汽车行业向拖拉机领域渗透的企业。如美国福特( Ford )公司、意大利菲亚特( Fiat )公司、法国雷诺( Renault )公司、美国通用( GMC )公司和英国奥斯丁( Austin )公司等。这类企业中,那些注意拖拉机相对汽车的独特性、产品在拖拉机行业有本公司特色的,往往渗透成功,如福特、菲亚特、雷诺等,由于它们强大的经济实力而在拖拉机行业占据一定地位。但有些公司在渗透时注意拖拉机行业特点不够,拖拉机研发能力较弱,最后在拖拉机行业影响较小。
第5类是来自其他各种各样行业。如生产内燃机的德国道依兹( Deutz )公司,为了扩展其内燃机配套而研制内燃拖拉机,但常常未当成主业重视,初期影响不大。这类企业还有当时生产自行车,而今成为著名重型汽车制造商的奥地利斯太尔( Steyr )公司等。
这些竞起的群雄在20世纪初世界拖拉机行业的舞台上,演出了一幕幕艰辛而顽强的创业剧,其中相当一批企业或品牌直到今天依然保持着旺盛的生命力。
在这一“春秋”时代最重要的里程碑,是1917年10月8日亨利·福特的福特森( Fordson )拖拉机从大量生产流水线下线,到1920年8月福特森拖拉机就已销20万台。
自行车骑士奥本和英国艾威公司
当美国的哈特帕尔公司于1901年开始生产汽油拖拉机的同时,英国的艾威 ( Ivel )农业摩托公司于1902年也开始生产三轮轻型汽油拖拉机,它们是由公司奠基人丹尼尔·奥本( Daniel Albone )设计生产的。在英国自行车界己声名显赫的丹·奥本也被称为大不列颠汽油拖拉机工业之父。
其实,艾威拖拉机并不是英国第1种以内燃机为动力的拖拉机。1897年在英国已经生产并销售了使用内燃机的霍恩斯比-阿克罗伊德( Hornsby-Ackroyd ) 牵引机动车,不过它采用的不是汽油机,而是燃烧重油的热球式内燃机(参见〈热球式内燃机〉一节) ,并且它像蒸汽牵引机动车那样,质量达8600 kg,实用价值不大。
丹·奥本于1860年9月12日诞生在英格兰南部的贝德福德郡,是其父母8个孩子中的老小。当他9岁时,有人送他一辆 自行车,引发了他对自行车的兴趣,很快成为能干的自行车手,并赢得当地许多比赛。13岁时,他自己制造了前轮大后轮小的自行车。丹的母亲注意到他在制造自行车上的技能,送他到考尔斯工程师和技师公司学徒。
对自行车日益增长的兴趣把丹·奥本紧紧抓住。在他接近20岁时,在奥本家族住地后面的工棚里,他开始自己制造一种常规自行车,售出很多,并赢得“微笑的丹”的浑号。
1880年,他把自行车业务命名为艾威( Ivel )自行车厂,艾威是穿过他家乡一条河流的名字。在拖拉机发展史上以家乡河流命名的品牌还有奥地利著名的斯太尔等。他的自行车轻便、可靠、骑乘耗能小、速度快,很快流行为竞赛用车。他还成为当地锦标赛著名的自行车冠军。据说丹·奥本一生赢过180个自行车奖项。
丹·奥本是艾威安全自行车、艾威摩托车和艾威汽车的发明家,但他在机动车辆上最伟大的发明是英国第一个实用成功的“艾威”农业拖拉机。
机械迷丹·奥本开发拖拉机的念头起于一个“春眠不觉晓”的深夜。1896 年5月1日早上4点钟,奥本夫人惊讶地看到她丈夫起床穿衣,并告诉她他必须去办公室,说构思了一种质量小、以汽油机为动力的农业摩托,比马匹或蒸汽牵引机动车从事农作更合适,他需要立即把设计想法画在图纸上。
经过5年多的研究,奥本于1901年 11月完成了他的拖拉机设计,并于1902 年2月15日申请了专利。7月,在小山农场的草地带割草机进行了试验,到场者从勋爵到普通农民。这车以最高速度打转圈,拉一台割草机,历经 1.5 h,草地割得干净,工作没故障,大家很满意,观看的人群普遍认为这一发明满足了农业作业长期的愿望。
得到各界强有力的支持,1902年 12月12日,丹·奥本建立了“艾威农业摩托有限公司( Ivel Agricultural Motors Limited) ”。
奥本把他的机器称为艾威农业摩托( Ivel Agricultural Motor ),而不是艾威拖拉机,因为当时“拖拉机( tractor ) ”这个词直到后来才逐步流行。1902年的艾威拖拉机是三轮拖拉机,轻型、有力、紧凑。使用2缸、4冲程、排量2900 mL的蒸发式水冷汽油机,有圆柱弹簧缓冲的单前轮, 2个大驱动后轮。拖拉机质量403 kg,一个前进挡、一个倒挡,最高速度8km/h。左侧胶带轮使它能像固定式发动机驱动各种农业机械。1903年售价为300英镑/台。
艾威拖拉机,在英国内外的农展会土,得到了31块金、银牌。1903年,从英格兰进口的艾威拖拉机成为澳大利亚第1台内燃拖拉机。1904年艾威拖拉机出口新西兰,同时还有17台售往南非。
丹·奥本善于联想,创新不止。1903年初,他在厂内见到一台艾威拖拉机土罩了一块薄金属板防尘,他突然想到如果是军用的厚罩,就能抵抗子弹。他立即着手,用0.635 cm ( 1/4 in )厚的防弹钢罩,把拖拉机改成后面有门的艾威防弹汽车。1904年,他的自动送油润滑取得专利,此外还有拖拉机和割草机、收割机、打捆机与其他农具连接装置的改进。他最后的发明是机动马铃薯播种机。
1906年10月30日清晨,丹·奥本上班去办公室,在打电话时中风摔倒,10min后死亡, 11月2日葬于当地的公墓,时年46岁。对这位英国机械动力耕作又一个英年早逝的先驱者,有评论认为他的早逝可能和他后期从事农业拖拉机业务有关。他发明的“艾戚”农业拖拉机并没有比他的安全自行车、摩托车业务赚得更多,而付出了比在自行车、摩托车业务上辛劳得多的精力和生命。的确是这样,直到去世的几个月前,他还努力在拖拉机多用途上创新。改进照明以便拖拉机能在夜间带收割机、打捆机工作,将拖拉机带动救火机以供消防和农业灌溉用。
艾威农业摩托有限公司还生产过更大功率的拖拉机,但在奥本死后这一设计未进一步发展。艾威农业摩托公司在他去世后势头大减,于1920年破产,资产被联合汽车工业公司( United Motor Industries Limited )收购。
晚清巡抚和民初高官程德全
按目前掌握的资料, 100年前推动中国进口拖拉机的第1人,可能就是时任黑龙江巡抚,后来成为民国南京临时政府内务部总长的程德全。(本节主要参考资料中国社会科学院朱宗震先生所著<真假共和> )。
19世纪后半叶,清政府在黑龙江省齐齐哈尔设立垦务总局,总管全省垦务,订出种种优待办法,吸引关内移民开垦。1908年,时任黑龙江巡抚的程德全奏请清政府批准,花了22 250两白银购进2台美国拖拉机(即奏折上所谓的“火犁”) ,聘用外国人驾驶,在讷河的讷漠尔河南段(今黑龙江省农垦总局北安分局境内)自行收价代垦。
履带拖拉机的诞生
在轮式拖拉机诞生并成长为新兴产业的同时,履带式拖拉机也在诞生和发展之中。对此美国人本杰明·霍尔特 ( Benjamin Holt )在20世纪之初,做出了里程碑式的贡献。
在本杰明·霍尔特以前,距今大约300年前,已有前人对履带装置用于车辆做了先期的尝试。1713年,法国人赫尔曼( M. D’Hermand )创造一组山羊牵引的履带拖车。而自行履带车辆的专利是从1770年开始的。
1770 茸英国作家兼发明家理查德·埃奇沃斯( Richard Edgeworth )取得履带行走系统的专利,“在轮式车辆上加上便携式轨道”,这是一种能自动连续敷设和拣拾木质连续履带的机器。这一专利被认为是自行式履带行走机构最早的构思,但仅仅是构思。车辆土壤力学权威,M.G.贝克对这一构思的结构有多种推测,但多数人认为这是一种全履带行走装置。
在19世纪很多人都从事履带行走机械的专利和发明,其中著名的有:19世纪初期的波兰哲学家兼发明家约瑟夫·玛丽亚·奥埃讷-乌洛斯基,1826 年的英国发明家乔治·凯里( George CaγIeγ),1837年的俄国发明家德米特里·安德列维奇·查格俩曰斯基,1846年的英国工程师詹姆斯·博伊德( James Boydell ) ,1867年的美国发明家米尼斯 ( T. S. Minnis ) ,1879年俄国萨拉托夫省的农民费多尔·阿普拉默维奇·布里诺夫等。但是这些发明,绝大多数只停留在纸上描述或样品阶段,仅仅在19世纪50年代奥斯曼帝国和法国、英国等西方联盟对沙皇俄国的克里米亚战争中,报道过使用连续履带的蒸汽拖拉机从事拖运战争物资的新闻。
履带拖拉机的实际应用是从20世纪初开始的。在美国霍尔特公司主导这一市场之前,美国的阿尔文·伦巴德的履带圆木牵引车,和英国理查德·霍恩斯比父子公司的履带拖拉机,均为霍尔特的崛起做了铺垫。
美国缅因州的阿尔文·伦巴德( Alvin Lombard )是美国第一个商用履带拖拉机制造者。当时他发明和制作了一种连续履带,用来改进在雪地的牵引性。1901年专利被承认,同年他制造了第1台履带式蒸汽动力圆木牵引车,在机器前部安装了转向轮或雪撬。到1917 年总共造了83台,它们拖运雪撬上的圆木质量可达300t,可行驶6.4-8km/h (4-5英里/h)。销售多在美国,有3台销往俄罗斯。后来转换为内燃动力,在1943年停止生产。1903年,本杰明 霍尔特买下了伦巴德的专利使用权。但据说后来双方就此有相当不愉快的争议。汽油动力的伦巴德牵引车现在还在美国的缅因州博物馆展览。
大约同时,在英国理查德·霍恩斯比父子公司( Richard Hornsbγ& Sons )的总工程师大卫·罗伯兹( David Roberts ),于1904年7月起研发一种连续履带,并于1905年取得专利。他们把履带装在一台以热球式内燃机(详见〈热球式内燃机〉一节)为动力的拖拉机上。拖拉机的特点是离合器转向,这是现代履带车的基础,这一专利在1914年被霍尔特购买。
霍恩斯比公司在拖拉机发展史上的另一个更重要的贡献,是它首次生产了热球式内燃机,并且是世界上19世纪末和20世纪初热球式内燃机的主要生产商。它为南欧直布罗陀海峡、印度泰姬陵、美国自由女神和许多灯塔的电力照明,以及马可尼第一次穿越大西洋的无线电联络,提供了内燃机动力源。
霍恩斯比的履带车辆1906年被英国军队用来拖炮。1908年,英国国防部试验了公司总工程师设计的车辆。改用差速器和制动器转向。
同时霍恩斯比公司也在改进他们的汽油拖拉机,用默赛狄斯汽车改装,完善转向机构。罗伯茨和詹姆士( James )在1909年设计的转向机构包括一组汽车的差速器以及装在两根轴上的牙嵌离合器。
在20世纪之初,履带拖拉机广泛流行,特别是用于农业作业,主要归功于美国卡特彼勒( Caterpillar )公司的前身一一美国霍尔特公司和贝斯特公司。他们在借鉴前人已有成果基础上向前推进,使履带拖拉机在农业、工程、建筑、军事领域扮演了不可忽视的角色!(待续)