农用机械设计实践与探析

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摘 要：我国是农业大国，农业经济占我国总体经济中很大一部分，想要更好地发展我国农业，使用更具先进性的农业机械设备是必经之路，才能提高农业水平，进而提高农业生产效率，提升农业自动化水平，增加农业产值，促使我国的农业生产走向科学化的道路。本文就我国农用机械自动化的发展现状为基础，谈了谈农用机械设计，分析了数字化技术和自动化技术应用在农业机械设计中的优势，最后探讨了农业机械在农业生产中的实践应用。
关键词：农用机械；设计实践；探析
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.029
随着科学技术的发展，我国农用机械设备的设计中使用了更多先进技术，整体农用机械设计朝着宽幅、舒适、高速、大功率、自动化方向发展。还有很多生产厂家将很多高精尖技术应用在其中，包括了激光技术、信息处理技术、数字技术、遥感技术、自动控制技术、全球定位技术等等。这些高新技术的应用使得我国的农用机械设备的科技化水平有了很大的提升，促进了农业生产力的发展，很大程度上提升了农业生产效率，扩大了我国农业生产规模，也就促进了我国国民经济中农业经济的快速发展，整体上增加了我国国民经济收入。
1 农用机械设计发展的现状
国际社会范围内，各种类型的科学技术发展迅速，很多发达国家中，已经使用很多自动化技术在农用机械设计上，像激光技术、信息处理技术、数字技术、遥感技术、自动控制技术、全球定位技术等。我国近些年科学技术实力水平也不断提升，农用机械设计工作也迈出了很大一步，设计出了更多先进的自动化形式农用机械设备，这种农用设备将农业机械和自动控制技术相结合，大大提升了机械化程度。
我国境内的地形地貌比较复杂，一些农业机械设备局限在平原地区应用，山地或者丘陵地区等一些复杂的地形，想要应用一些大型的机械设备比较困难，适用于这类地区的农用机械设备设计发展水平比较缓慢，因此我国非常重视该地域内的农用机械的设计工作。为了更好地促进我国农业的发展，国家制定出了一系列相关的政策，尤其在农用机械设备的设计方面，提倡学习发达国家先进的技术，并且大力培养了设计方面的人才。政策方面给予了更多支持，财政方面也提出了很多优惠政策。在这些政策的推动下，我国农用机械设计水平有了很大的提升，计算机相关技术应用在其中，为农用机械设计的自动化奠定了一定基础。
国际上一些国家在农业机械设计方面有着一些优势，其工业革命进行的比较早，对于各种机械设备的设计也有一定发言权，尤其是在农用机械设备的设计中，随着科学技术水平的提升，国际上一些国家的农用机械设计已经实现了自动化的控制，并将其应用在了饲养业的劳动上，还有一些国家农用机械设计呈现规模化发展，农用机械的使用更加广泛。比如欧洲国家，机械设计已经实现了农用机械的自动化，在种植或者收获玉米和小麦等农作物时已经实现看自动化进行，还有更加先进的设计，将GPS技术应用在其中，使得农用机械的作业更加精准，并且欧洲的农用机械市场基本属于饱和状态，而我国在方面的市场，还有很大潜力。
2 高新技术在农用机械设计的应用
2.1 数字设计技术的应用
农用机械设计有着属于自己的不同之处，农用机械的结构类型更加复杂，比如图一的插秧机，观察其外形，就可以看出结构的复杂性。还有农用机械设备中的播种机，其在农业生产中有着举足轻重的作用，对于其的设计，分成了不同的种类，有穴播机和条播机以及精密播种机等等，将其从工作原理的不同点去分类，又分成了气力式和机械式两个类别，这两种播种机，从复杂程度上看，机械式种类和型号更加复杂。机械式播种机因为其自身结构的复杂性，就可以融合数字技术在其实际设计工作中，能够让设计思路更加清晰，也方便未来更新换代和维修。数字技术就是将CAE技术和CAD技术结合在一起，从而综合应用到各种机械产品的设计过程，农用机械设计同样可以，能够优化农用机械产品的生命周期，在一定程度上降低设计所使用的成本，提升其整体质量，对于后期的维护工作也有一定积极意义，有助于实现统一化设计的目的。针对农用机械设备的种类繁多、门类广泛、市场潜力大等特点，运用数字技术有助于改变农用机械的传统设计理念，优化设计工艺，提高整体的设计水平。从而提升农用设计的工作效率，保证设计质量，整体上促进农用机械设计的发展。
2.2 自动控制技术的应用
2.2.1 自动控制技术的尝试
发达国家的农用机械设计中，已经很广泛地应用了自动控制技术，这种应用体现在了设计的结果上，不同于数字技术应用体现在设计过程中。主要设计思想就是在农用机械设备的内部设置一些电子监控的系统，当前在一些拖拉机的设计中，正在尝试这种思想，促使拖拉机具有一定网络性和智能性，这将是未来几年中，农用机械设计的主要发展方向，體现出自动化的控制技术。尝试试验的活动中，设计大型的农用机械时，比如收割机和拖拉机，就已经采取了这种设计思想，在其中集成设置了智能化程度较高的计算机控制终端，构成一个自动化控制的系统。
2.2.2 设计实际对自动控制技术的应用
这种设计主要内容包含了，电子控制单元以及其接口，独立的信息采集和控制以及处理能力，局域网络的控制等等。其中非常重要的一个环节就是通信线路的设置，当前采用了双绞线或者光线电缆组成控制数据通信线路，可以在机型较大的农用机械的控制室中设置一块显示屏幕，其具有高度智能性，可以实现对各种类型农作物收获的功能。通信线路和显示屏幕的结构是串行总线的记过，在电子控制单元总线的基础上，对于具有不同工作要求和电子控制单元部件，设计出同总线相连接的一些标准接口，进而就能让中央控制器同各个显示部件间进行信息的传递，实现农用机械设备的内部针对各项电子单元实施控制的目标，从而能够准确并快速地完成各种任务。这种基于自动化技术的农用机械设计还能实现各个农用机械设备之间的信息传递，交流不同的工作任务完成情况，从而可以统一开展农业活动，提高作业效率，保证作业质量，对于农业发展有着极大的促进作用。
2.2.3 自动控制技术应用的发展
为了让农用机械有更好地发展，具体的设计工作中非常重视农用机械的兼容性和通用性，针对自动化控制系统的内部，设置一个通信设计的标准，并将其推广到农用机械设计行业，形成统一化的设计，才能有效对元件升级与采购进行控制，降低设计成本，各种网络的介入，不在需要考虑重新设置电子单元部件，不同考虑匹配的问题，这样才能促使各种零件的优化。就图二的设计去看，该农用机械原本是一种大型的拖拉机，融合了自动控制思想后，构成了自动化控制系统，图中为具体的相关组件。对图二进行观察，该拖拉机连接了喷药机和旋耕机，构成了一个配套的设备。而该农用机械可以在设定好的路线上行走，实现自动驾驶的目的，并能对作业效果进行实时监控，并控制旋耕力量，控制喷药的计量等。这种类型的农用机械在发达国家中已经投入使用，并且可以实现远程遥控作业，并收集一些田间的作业数据资料等信息，极大程度上提升了农业生产的效率。
3 农用机械设备的实践应用
虽然我国的农用机械设计起步较晚，但是随着我国经济的不断发展和科学技术水平的不断提升，我国农用机械设备的实践应用也取得一些优异成绩。
3.1 小麦联合收割机的实践应用
小麦收割机是我国在农用机械中典型的农用机械，其是一种集集粮、清选、分离、脱粒、收割等功能为一体的复式作业机械。按喂入方式可分为全喂入与半喂入式，按行走动力可分为自走式和背负式（也称牵引式），按行走装置可分为轮式和履带式。例如，我国生产的东风-5型号的自走式谷物联合收获机为例，配合运粮车，并有2-4人联合工作，一天可收获亩产400-600斤的小麦200多亩，相当于四五百个劳动力的手工作业量。最近几年设计研发的该类农用机械，其生产率更高。
3.2 玉米收获机的实践应用
当前，我国应用比较广泛的玉米收获机，通常分成了悬挂式、自走式、互换割台等类型。自走式玉米联合收获机，其为一种专用玉米收获机型，可以收割2行、3行、4行以及4行以上玉米地的几种型号，其主要功能是一次完成摘穗、集穗、秸秆还田或秸秆切碎收集青贮等作业，有的还带有剥皮功能，即可随即摘除果穗上的苞叶。根据秸秆粉碎装置的不同，又可分为青贮型和还田型两种，可分别实现秸秆的切碎收集或还田。其优点表现为，机型结构紧凑、性能较为完善、作业效率高、作业质量好等优点，是当前农民购机主要选型。互换割台玉米联合收获机，其是在自走式小麦联合收获机上将其割台换成玉米摘穗台，一次完成摘穗、集穗和还田作业。
3.3 插秧机的实践应用
水稻插秧机按适应秧苗的状态分拔洗苗型、带土苗型和两用型。按动力分为人力插秧机和机动插秧机两类。图一中所示的农用机械就是典型的高效插秧机，其主要的优点为，能稳产增产、能节省秧田、机械插秧能、节约秧盘省工省时，免去了拔秧环节、插秧效率高；省秧田，省秧田80%以上，一般为1：100-130；节省成本包括了省水、肥、药、膜等；增产10%左右；能满足水稻生长的农艺要求，这些要求有早育稀植、中小苗移栽、定苗定穴、宽行浅栽等。
4 结束语
综上所述，农用机械设备的使用，促进了农业生产力的发展，很大程度上提升了农业生产效率，扩大了我国农业生产规模，也就促进了我国国民经济中农业经济的快速發展，整体上推动了我国国民经济的发展。
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