农业机械的构造原理与使用

农业机械的构造使用与调整主讲人王延耀教授2017.06.141、概述2、耕整地机械3、种植机械4、植保机械5、灌溉机械6、收获机械讲授内容1.1、农业机械的含义1、概述农业机械：农业机械是农业生产过程中所有机械设备的总称。是指在农业生产过程中代替手工操作的器械。农业机械分类：即动力机械和作业机械。动力机械：它是为作业机械提供动力的。例如：拖拉机、柴油机、汽油机、电动机等作业机械：由动力机械带动完成某种作业的机械。例如：铧式犁、播种机、收获机等。狭义的农业机械即农机具，它的种类很多，构造原理各异，但大致可分为十大类。1、耕耘和整地机械：包括，各种犁、耙、镇压器、平地机、旋耕机、开沟机等；2、种植和施肥机械：播种机、栽植机、插秧机、施肥机等；3、田间管理和植物保护机械：中耕机、喷雾机、消毒机等4、收获机械：收割机、割晒机、联合收获机等；5、谷物脱粒、清选和烘干机械：脱粒机、清选机、扬场机、烘干机等；6、农产品加工机械：碾米机、磨粉机、轧油机、切片机等；7、装卸、运输机械：拖车、铲车等；8、排灌机械：水泵、喷灌机等；9、畜牧机械：割草机、铡草机、粉碎机、饲料加工机组、剪毛机10、其他机械：风力机、连轴器、草绳机、通用机架等。1.2农业机械在农业可持续发展中的作用农业发展靠科技，农业科技的实施靠农机。2、农业机械有效抗御自然灾害我国有效灌溉面积占全国耕地一半，生产了占总产量80%的粮食、90%的棉花和95%的蔬菜；机电排灌占有效灌溉面积70%，有效地抵御了自然灾害，使我国旱灾成灾率降低10%，水灾成灾率降低20%。3、农业机械是持续、合理利用农业资源的重要手段我国农业自然资源相对短缺，人均耕地和人均水资源更少；我国是世界上13个贫水国家之一，人均水资源占有量相当于世界人均水平1／4，由于长期土渠输水、大水漫灌而使灌溉用水有效利用率只有30%～40%，浪费的水量相当于全国总用水量40%。4、农业机械有助于防治农业环境污染农业环境污染主要是化肥、农药、地膜的大量施用和焚烧秸秆造成污染加剧的问题。机械化深施化肥提高了化肥利用率，减少了化肥挥发。1、农业机械是提高土地产出率与资源利用率的重要手段农业机械的工作对象为生物及与生物活动有关的环境条件—土壤、水、肥料、气候等，而这些情况又根据区域、作物类别、种类、自然条件和栽培制度的不同变化较大，这就要求农业机械应具有较强的适应性。1.3农业机械的作业特点1.工作对象复杂2.季节性强农业生产具有很强的季节性，往往是在时间比较集中的高强度条件下进行作业，这就需要农业机械具有较高的可靠性和生产率。3.工作环境条件差许多农业机械是在地面状况较差的田间、露天地和高速行走状态下工作的，农业机械必须有较高的产品质量和管理水平。狭义农业机械化——通常是指种植业（大田作业）生产过程中某个作业环节的农业机械化。粮食生产中耕管理耕地作业整地作业灌溉作业播种施肥收获作业植保作业广义农业机械化——通常是指农、林、牧、副、渔各部门生产过程全部实现机械化，又称全方位农业机械化。大田生产机械化林业机械化畜牧生产机械化1.4国内外农业机械化发展现状与趋势1.4.1国内情况：中国是从解放后开始发展自己的农机化事业的，虽然经历了许多的风风雨雨，但还是取得了较大的发展，由于中国地域辽阔，经济发展不平衡，农机化水平差别较大，农机总动力与发达国家几乎相当，但农机具数量、质量、种类、性能等硬件指标与发达国家存在较大的差距，机械化程度系数平均为0.3左右，整体水平相当于美国20世纪60年代后期水平，处于现代农业的初级阶段，农机化事业任重而道远。中国农业机械化现状农用总动力：10亿千瓦柴油机拖拉机电动机拖拉机总保有量：3800万台中国农业机械化现状联合收获机总保有量：200万台中国农业机械化现状中国农业机械化现状机耕率：90%中国农业机械化现状机播率：80%中国农业机械化现状机收率：70%1.4.2.国外情况：以美国为代表的西方发达国家早在上个世纪60年代就已经基本上实现了农业机械化，70年代初实现了全方位机械化，并逐步被自动化所取代。1.4国内外农业机械化发展现状与趋势特点之一：全方位实现农业机械化并向自动化方向发展；特点之二：大马力拖拉机迅速发展，大宽幅作业机具普遍应用。最大拖拉机动力为650HP，最大工作幅宽的播种机为120行，植保机具100m，耕地最多为31铧。最大工作幅宽的联合收获机为9m，大大提高了劳动生产率；发达国家农业机械化现状折腰转向式拖拉机可实现较小的转弯半径特点之三：高新技术的快速应用，为提高农机化自动化水平创造了条件。无人驾驶拖拉机、可控农机具等；基于GPS的无人驾驶拖拉机基于图像处理技术的中耕机特点之四：农用飞机的普遍采用为农业遥感、防虫治病、自然灾害预防、农田作业精准化创造了条件；特点之五：基于GPS、GIS、RS技术的精确农业，使农业生产更加科学化、精细化。精确农业——是基于现代电子信息技术、作物栽培管理辅助决策与支持技术和农业工程装备技术等集成组装起来的作物生产精细经营技术。它是以知识为基础的农业微观管理系统，其特征是根据当时当地测定的作物实际需要确定对作物的变量投入。精确农业的技术系统关系图计算机控制器GPSGISRSS实时传感器CalculatingtheN-demandMeasuringtheN-statusN-Application变量执行设备收割机土壤采样车耕整机械喷药机施肥机播种机农药喷洒机械卫星GPS卫星卫星GPSGPSGPSGPSGPS作物生长信息采集精确农业过程示意图GPS耕地是大田农业生产中最基本也是最重要的工作环节之一。其目的就是在传统的农业耕作栽培制度中通过深耕和翻扣土壤，把作物残茬、病虫害以及遭到破坏的表土层深翻，从而使得到长时间恢复的低层土壤翻到地表，以利于消灭杂草和病虫害，改善作物的生长环境。2耕整地机械2.1耕地机械耕地机械的种类：由于其作业的工作原理不同类型主要分为三大类：铧式犁圆盘犁凿形犁铧式犁应用历史最长，技术最为成熟，作业范围最广，铧式犁是通过犁体曲面对土壤的切削、碎土和翻扣实现耕地作业的。圆盘犁是以球面圆盘作为工作部件的耕作机械，它依靠其重量强制入土，入土性能比铧式犁差，土壤摩擦力小，切断杂草能力强，可适用于开荒、粘重土壤作业，但翻垡及覆盖能力较弱，价格较高。凿形犁，又称深松犁。工作部件为一凿齿形深松铲，安装在机架后横梁上，凿形齿在土壤中利用挤压力破碎土壤，深松犁低层，没有翻垡能力。铧式犁的种类牵引式——运输状态下，机具的重量全部由机具本身来承担。悬挂式——运输状态下，机具的重量全部由拖拉机来承担。半悬挂犁——运输状态下，机具的重量前部分由拖拉机承担，后半部分由机具承担。组成：犁架、主犁体、耕深调节装置、支撑行走装置、牵引悬挂装置等。主犁体为铧式犁的核心工作部件。铧式犁的构造悬挂犁结构示意图1.调节手柄2.右支杆3.左支杆4.悬挂轴5.限深轮6.圆犁刀7.犁体8.犁架9.中央支杆铧式犁的构造上悬挂点左下悬挂点铧式犁的使用挂接农机机组在工作时，作用于工作部件上的土壤阻力的纵向水平分力与拖拉机的动力中心线共线，且牵引阻力与拖拉机牵引力大小相等，方向相反——正牵引。PRxyRxRy否则，将出现偏牵引、斜牵引、偏斜牵引。阻力中心与牵引点的连线------牵引线牵引点、动力中心、阻力中心正牵引斜牵引偏牵引偏斜牵引动力中心虚牵引点阻力中心B沟墙B两行程之间正常衔接BB重耕区BB漏耕区由不正常挂接造成的非正常衔接调整调整变耕宽、偏铧尖偏右窄、偏左宽耕深---不能随意增加耕深理想土垡的翻转过程：ab因为土垡在翻转过程中是要变形的，为了研究的方便，我们作了如下假设：1.土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面；2.始终有一个棱角与沟底相接触，既只有滚动而无滑动。FLASH土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地表杂草和病虫害，实现土垡的稳定铺放既彻底翻扣是犁体曲面设计和工作的关键。当土垡翻转结束，土垡在犁通过后又重新翻回到犁沟中，被称为回垡。是否出现回垡现象主要取决于曲面的形状，或者说是取决于曲面的设计参数。我们观察下面这样一种现象：设耕作的土垡断面深度为a，宽度分别为b1、b2、b3，在翻转到某个时刻时为土垡的临界状态。临界状态b2b1回垡状态b3稳定状态aaa当土垡翻转至最终位置时，如果支撑点在右侧，则可保证为稳定铺放，在正上方则为临界状态（不稳定状态），在左侧可产生回垡现象。很显然，在耕深不变的情况下，耕宽的改变可对土垡的稳定铺放产生重要的影响。通过正确的确定土垡的尺寸，决定犁体曲面的大小和形状，以保证土垡的稳定铺放。我们以临界状态为研究对象，确定土垡翻转过程中不产生回垡的基本条件，为犁体曲面的设计提供依据。整理得：4210,K1.27KK我们称b/a=K为理想土垡的宽深比。实际上土壤是不均质的，土垡在翻转过程中是要变形的，有的变形很严重，含水率高的粘重土壤变形较小，K≥1.27；对沙质土，土壤很难成形，犁体通过后立刻堆积，K≤1.27；一般取K=1。bKa设临界宽深比则有：21111KK整地机械的种类很多，根据不同作业的需要有以下几种类型：钉齿耙、圆盘耙、悬耕机、滚轧耙、镇压器等。其中，钉齿耙目前多用于蓄力作业，圆盘耙和悬耕机机械化应用较多。2.2整地机械圆盘耙的类型1.按与动力的连接方式分：牵引式、悬挂式和半悬挂式。牵引式园盘耙悬挂式园盘耙按耙组的配置方式分单列耙、双列耙、组合耙、偏置耙、对置耙偏置双列组合耙对置双列组合耙a.单列对称式b.双列对称式c.双列偏置式d.交错排列式圆盘耙的一般结构结构组成：耙组、耙架、牵引架、偏角调节装置等。悬挂式圆盘耙1.悬挂架2.横梁3.刮泥装置4.圆盘耙组5.耙架6.缺口耙组⑵工作过程：耙地机组在牵引动力的作用下，圆盘耙片受重力和土壤反力的作用边滚动边切入土壤并达到预定耙深，由于耙片偏角的作用，耙组同时完成了切割土壤，切断杂草和翻扣的工作。耙片运动分解示意图旋耕机——他是一种工作部件主动旋转，以铣切原理加工土壤的耕耘机械。旋耕机的基本构成组成：机架、传动装置、刀辊、挡土罩、平地拖板等。S△xABVm随着第一把刀在A点入土，刀片一面旋转，一面随机组直线前进，t时刻后，安装在同一个回转平面内的第二把刀开始在B点入土，那么，AB=S，定义为旋耕机刀片的切土节距。△x—一把刀在纵垂面内所能切土的厚度。ABSS=Vm·t播种是农业生产过程中六大环节之一，播种机械化是农业机械化过程中最为复杂，也是最为艰巨的工作。播种机械所面对的播种方式、作物种类、品种等变化繁多，这就需要播种机械有较强的适应性和能满足不同种植要求的工作性能。3.播种机械3.1经典播种方法及主要特点我国地域辽阔，作物生产的环境、条件、种植方式等多种多样，南北方有着明显的差异。北方表现为旱地作业，以向土壤中播入规定量的种子为主要种植手段，所用机具为播种机械，这样可充分利用土壤中的水分和温度使之出苗、生长，适时播种成为关键。南方表现为水田作业，种植方式主要是幼苗移栽，所用机械为栽植机械或插秧机械。现阶段农业生产的种植方式仍然是经典的和传统的，总结起来大致有以下几种方式：撒播、条播、穴播和精密播种等。1.撒播：将种子按要求的播量撒布于地表的方式。一般作物播种很少使用这种方法，多用于大面积种草、植树造林的飞机撒播。2.条播：将种子按要求的行距、播量和播深成条的播入土壤中，然后进行覆土镇压的方式。种子排出的形式为均匀的种子流，主要应用于谷物播种：小麦、谷子、高粱、油菜等。3.穴播：（点播）：按照要求的行距、穴距、穴粒数和播深，将种子定点投入种穴内的方式。主要应用于中耕作物播种：玉米、棉花、花生等。与条播相比，节省种子、减少出苗后的间苗管理环节，充分利用水肥条件，提高种子的出苗率和作业效率。4.精密播种：按精确的粒数、间距、行距、播深将种子播入土壤的方式。是穴播的高级形式。t4×t①②方形播种3.2播种机的类型及一般构造1.基本类型：播种机械主要是根据播种方法进行分类的，也有按照排种器形式进行分类的，但不常见。谷物条播机、中耕作物穴播机、精密播种机三种机型的辅助部件基本相同，