农业机械通过性设计与环境适应性的分析

2021-12-06潘滨卫武霄

河北农机 2021年4期

潘滨卫武霄

1、山西省运城市农机发展中心 2、山西省运城市农业科学院棉花研究所

随着我国社会经济发展，居民消费也不断增长，为此需要采取有效措施不断提升我国农业生产的现代化水平，从而更好满足我国各个方面的发展需求。当下我国农业正处于现代化发展建设当中，农业生产逐渐朝着机械化方向发展，机械水平不断提升，进而在农业机械设计方面的要求也相继扩大。在近几年，为了进一步优化农业机械适应性，迎合不断扩展的农机作业要求，需要进行合理设计。

1 农业机械制造和现代化制造技术分析

1.1 农业机械制造的基础特点

在现代化背景下，随着科学技术的不断发展，农业机械相关制造产业拥有以下特征：第一是农业技术和农业机械之间的联系较为紧密，同时农业制造和农业机械设计两项工作的终极目标都是服务于农业生产，由此能够看出农业发展和农业机械生产技术之间具有紧密联系。而在全新的农业需求下相继诞生出各种基础设施，包括免割播种机和滴水灌溉装置等，都是在融入农业技术条件下进行设计制造的，其中农业机械在实际操作中，农机通过性是影响生产效率的主要因素，为此需要联系生产区域内的实际需求和地质特征，对农机通过性进行优化设计，保障农机在田地中的顺畅行走。第二是农业机械设计制造能够体现出时代特点，随着科技发展，为农业提供了有利支持，进一步提升了农业生产力，同时也促进了农业机械制造从原本的简易器具进一步朝着多元化和现代化的复杂设备方向发展，其具体功能不断完善，能够有效减少人工投入，突出农业时代发展特征[1]。

1.2 现代化制造技术

现代制造技术能够反映出某个国家的发展水平和发展实力。而当下现代主流制造技术主要包括数控机床技术和数字化技术。其中的数控机床技术主要是利用过程程序控制，属于一种自动化装置，能够在数控装置内有效导入各种信息，同时对相关命令进行逻辑性处理，对机械实际运行进行合理控制，并严格按照相应的尺寸和形状要求，对各个零部件进行批量生产。数字化技术主要是利用数据运算和计算机相关集成系统，把制造业相关文字、图片、音频、视频等信息直接转化为二进制字符，随后对相关字符实施压缩和编码，实现信息的存储、加工和传播[2]。

2 农业机械制造特征

2.1 时代特征

因为我国农业产业是整个社会经济发展中的基础性产业，关系到人民的生活水平和生活状态。我国地域辽阔，农业基数相对较大，随着科技实力提升，农业生产水平也不断发展，基于该种背景下，国内农业机械制造产业维持着良好的发展趋势，促进农业生产工作从原本的人力主导下的生产作业逐渐朝着机械化生产方向发展，而农业机械化发展能够帮助农民减轻劳作负担，在确保生产质量的基础上，提升农业生产效率，解放劳动力。由此能够看出，农业机械在农业生产中的有效应用不但能够进一步加速农业产业的转型发展，同时还可以促进农业生产环境变化。农业机械在实际应用中也暴露出各种问题，其中最为突出的问题便是农业机械通过性影响，为此需要结合新时期的农业生产要求，针对农业机械通过性进行优化设计，优化农机的生产作业水平。

2.2 区域特征

我国属于农业大国，不同农业种植区域内的地形、土壤、地质环境、地势地貌和气候等方面存在较大差异，在经济水平、文化差异方面也各不相同，因此不同地区内的农业机械生产厂家应该联系具体种植区域内的实际发展状况，考虑到不同地区的空间差异，进行灵活转化设计。尽管当下国内农业机械品种在我国不同地区资源影响下呈现出多样化发展，品种较多，但我国想要实现农业的机械化发展目标还存在较大差距，为此需要不断努力，改善农机通过性，确保其满足相应的农地耕种要求，提升农机作业率，保障农业生产质量和产量。对于部分文化和经济水平较低的地区，还需提供充足的资金支持，组织农户学习各种农业机械的操作技术，使其认识到农业机械通过性和环境之间的关系，亲自动手，进行生产环境调整，为农业机械的顺畅操作奠定良好基础[3]。

2.3 和农业技术密切联系

农业生产技术和农业机械制造之间也具有密切联系。其中农业机械制造生产属于农业技术和机械制造融合的产物，能够针对传统模式下的农业生产技术现有问题进行合理调整与改善，二者之间属于一种互相促进和互相补充的关系，能够进一步提升农业生产质量和生产效率，促进农业发展中可以将机械制造的价值全面激发出来。除了农业技术之外，农业环境同样会影响农业机械制造，而农业机械在设计制造中需要联系具体的种植区域特征，包括地形、土壤、农作物生长规律以及操作目标等因素进行综合考虑，确保相关农业机械满足农业生产的各项要求，提高农业机械通过性，使其能够在目标种植区域内稳定运行，不会受到各种阻碍和限制，保障生产质量。

3 农业机械通过性发展现状

3.1 轮式机构

传统模式下的农业机械相关行走机构通常包括轮式机构和履带式机构两种形式。其中轮式机构主要涵盖电机驱动形式为主以及内燃机驱动的轮式机构。轮式机构相关操作技术较为成熟，整体运行灵活。而应用内燃机驱动的轮式机构因为发展时间较早，在农业机械整个领域中获得了广泛的推广和应用。在当下各种新型技术能源不断发展背景下，不断衍生出各种电机驱动模式的农业机械设备。轮式农业机械相关通过性会受到最小转向半径、纵向通过半径、离去角、接近角、离地最小间隙等诸多参数的影响和限制，为此在实际设计过程中，需要结合不同因素影响进行综合考虑。

3.2 履带式结构

履带式的农业机械行走机构在某些起伏较大的区域内中具有较强的适应能力，履带式农业机械对于障碍的跨域能力也远远超出轮式农业机械。但同时履带式农业机械相关行走机构在实际操作中也存在某些缺陷，如在转弯时过程中，因为行走机构两端履带速度存在一定差异，进而增加了农业机械的滑动概率，同时也面临较大的阻力，实际应用中存在灵活性不足的问题[4]。

4 农业机械通过性设计和具体工作环境之间的关系

4.1 地理环境在动力方面的影响

针对农业机械相关通过性能力开展设计活动中，应该结合其所应用的工作环境影响进行系统分析，具体包括地理环境和地表特性两种影响。其中地理环境会对农业机械动力选择产生一定影响。针对相对平整且覆盖面积较大的农田而言，在进行农业机械操作中，因为整体条件良好，没有太多的影响和限制，因此可以选择污染程度较低的亲环境汽油机充当农业机械的操作驱动力。而在满足相应条件的情况下，相关地区可以针对农业机械实施电机驱动专门设计，从而提升农业机械的作业效率和作业质量。针对农田地面起伏较大、高低不平的区域，进行农业机械相关设计中，可以选择柴油机提供驱动力。

4.2 地表特性在行走机构方面的影响

地表特性同样会对农业机械行走机构的选择产生某种影响。因为农业机械在实际操作中拥有和地表进行直接接触的特征，为此需要联系行走机构这一特点，对行走机构类型进行合理的确定与选择。接触地表类似于某种十分坚硬的土壤表层时，为需要考虑农业机械整体行动过程中所受到的地表阻力影响以及农业机械的运行灵活度。如果农业机械工作区域面对的是比较松软的土壤，则需要联系该种类型土壤的弹性、塑性以及黏性等因素进行综合考虑，准确把握其对于农业机械运行活动的影响。通过相关研究工作针对土壤创建八面单元体形式的模型，并通过相关模型分析弹塑性力学特征，获得农业机械所受到的土壤应力的影响，最终确定到底该选择何种行走机构类型。

5 农业生产环境改造

农业机械相关生产企业通过进行优化设计，进一步改善农业机械实际操作中的通过性，而具体的农业生产单位还需要针对当地农业生产环境进行灵活调整，帮助农业机械减轻工作阻碍，促进农机通过能力的有效提升。比如针对起伏较大的种植区可以采取减少坡度、平整地面等措施优化作业环境，而对于软质土壤种植区域，可以选择改善土壤性能，因地制宜，采取针对性措施有效提升农机通过性能。农业生产环境改造中除了自然环境方面的改造，治理水土之外，还需做好经济环境改造，进一步提升农业地区的教育水平，确保相关种植人员熟悉和了解农业机械具体操作，提高其环境改造能力，提升环境意识，认识到环境对农业生产的影响。

6 农业机械通过性优化的技术创新发展方向

农业是国家发展中的基础性产业，同时也受到了全世界各国的高度重视，而国内相关领域通过深入研究农业机械自身通过性，提出了众多价值较高的改善方案，其中部分方案甚至已经开始正式投入运行中。为了进一步优化农业机械自身的通过性，促进技术创新，应该对传统技术的应用潜力进行深入挖掘，同时针对传统模式下的农业机械行走机柜实施全面改造升级，例如如果选择履带和轮式两者结合的复合型机构，针对履带式农业机械在转向方面的缺陷进行优化设计，相关改良方案应该在传统技术基础上，扩大机械设备的推广应用范围。行走脚技术通常是在机械人的设计制造中进行合理应用。而在农业机械行走机构当中顺利引入行走脚技术，能够促进现代机器和传统农业机械的全面融合，推动农业机械实现智能化发展。