第二章农机

农机第一节农机和农机的分类一、什么是农机？农机就是农业机械，是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。农业机械包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。广义的农业机械还包括林业机械、渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农村副业机械。农业机械属于相对概念，指用于农业、畜牧业、林业和渔业所有机械的总称，农业机械属于农机具的范畴。推广使用农业机械称为农业机械化。二、农机分类农业机械一般按用途分类。其中大部分机械是根据农业的特点和各项作业的特殊要求而专门设计制造的，如土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、作物收获机械、畜牧业机械以及农产品加工机械等。另一部分农业机械则与其他行业通用，可以根据农业的特点和需要直接选用，如农用动力机械、农田排灌机械中的水泵等；或者根据农业的特点和需要把这些机械设计成农用变型，如农业运输机械中的农用汽车、挂车和农田建设机械中的土、石方机械等。农业机械还可按所用动力及其配套方式分类。农业机械应用的动力可分为两部分：一部分用于农业机械的行走或移动，据此可分为人力（手提、背负、胸挂和推拉）、畜力牵引、拖拉机牵引和动力自走式等类型；另一部分用于农业机械工作部件的驱动，据此可分为人力(手摇、脚踏等)驱动、畜力驱动、机电动力驱动（利用内燃机、风力机、电动机等）和拖拉机驱动等类型。在同一台农业机械上，这两部分可以使用相同的或不同的动力。按农业机械与拖拉机的配套方式，可分为牵引、悬挂和半悬挂等类型。按照作业方式，农业机械可分为行走作业和固定作业的两大类。在行走作业的农业机械中，又有在连续行进过程中作业的连续行走式和行进与作业过程交替进行的间歇行走式两类。在固定作业的农业机械中，则有在非作业状态下可以转移作业地点的可移动式和作业地点始终固定的不可移动式两类。按照作业地点，农业机械分为野外作业（田间、牧场和果园等）、场院作业、室内作业（厂房、机房、库房、温室和禽畜舍等）、水中或水上作业（河流、渠道、水库和水井等）、道路作业和航空作业等类型。第二节农机发展农业机械的起源可以追溯到原始社会使用简单农具的时代。在中国，新石器时代的仰韶文化时期（约公元前5000～前3000）就有了原始的耕地工具──耒耜。公元前13世纪就已使用铜犁头进行牛耕。到公元前3世纪的春秋战国时代，已经拥有耕地、播种、收获、加工和灌溉等一系列铁、木制农具。公元前90年前后，赵国发明的三行耧，即三行条播机，其基本结构至今仍被应用。到9世纪已形成结构相当完备的畜力铧式犁。在《齐民要术》(约540)、《耒耜经》(约880)、王祯《农书》(约1310)、《天工开物》(1637)等古籍中，对各个时期农业生产中使用的各种机械和工具都有详细的记载。在西方，原始的木犁起源于美索不达米亚和埃及，约公元前1000年开始使用铁犁铧。19世纪至20世纪初，是发展和大量使用新式畜力农业机械的年代。1831年，美国的C.H.麦考密克创制成功马拉收割机。1836年出现了第一台马拉的谷物联合收获机。1850～1855年间，先后制造并推广使用了谷物播种机、割草机和玉米播种机等。20世纪初，以内燃机为动力的拖拉机开始逐步代替牲畜，作为牵引动力广泛用于各项田间作业，并用以驱动各种固定作业的农业机械。20世纪30年代后期，英国的H.G.弗格森创制成功拖拉机的农具悬挂系统，使拖拉机和农具二者形成一个整体，大大提高了拖拉机的使用和操作性能。由液压系统操纵的农具悬挂系统也使农具的操纵和控制更为轻便、灵活。与拖拉机配套的农机具由牵引式逐步转向悬挂式和半悬挂式，使农机具的重量减轻、结构简化。40年代起，欧美各国的谷物联合收获机逐步由牵引式转向自走式。60年代，水果、蔬菜等收获机械得到发展。自70年代开始，电子技术逐步应用于农业机械作业过程的监测和控制，逐步向作业过程的自动化方向发展。中华人民共和国成立初期，广为发展新式畜力农具，如步犁、耘锄、播种机、收割机和水车等。50年代后期，中国开始建立拖拉机及其配套农机具制造工业。洛阳第一拖拉机厂于1959年建成投产。1972年创制成功的船式拖拉机（机耕船），为中国南方水田特别是常年积水的沤田地区提供了多种用途的牵引动力。到1984年底，全国（除台湾省外）大、中型拖拉机保有量达到85.4万台，小型和手扶拖拉机达到329.8万台，农业用汽车达到35万辆，农用排灌动力机械达到615万台，农用水泵达到515.7万台，大、中型拖拉机配套农机具达到123.5万部，小型和手扶拖拉机配套农机具达到291.8万部，谷物联合收获机达到35861台，饲料粉碎机达到113.9万台，磨面机、碾米机、轧花机和榨油机共388.1万台，农用动力总功率达1.95×10千瓦。1984年，机耕面积达5.24亿亩，占耕地面积的39%。机电灌溉面积达3.76亿亩，占灌溉面积的56.4%。第三节建设机械和耕作机械一、建设机械农田建筑设机械用于平整土地、修筑梯田和台田、开挖沟渠、敷设管道和开凿水井等农田建设的施工机械。其中推土机、平地机、铲运机、挖掘机（见挖掘机械）、装载机（见单斗装载机）和凿岩机等土、石方机械，与道路和建筑工程用的同类机械基本相同，但大多数(凿岩机除外)与农用拖拉机配套使用，挂接方便，以提高动力的利用率。其他农田建设机械主要有开沟机、鼠道犁、铲抛机、水井钻机等。1.铧式开沟机它的工作部件是带有犁铧式切土部件的开沟犁体，由拖拉机牵引，一次行程即可完成开沟作业，生产率较高，但牵引阻力大，须与大功率拖拉机配套，适用于较小沟渠的开挖作业。旋转开沟机用旋转的铣抛盘铣切并抛掷土壤，可与中等功率的拖拉机配套使用，经一次或多次行程完成开沟作业。其作业速度低，一般为50～400米/小时，因而配套拖拉机需要备有或附加超低速档，单元土方量的能耗大于铧式开沟机。它适用于大型沟渠的开挖作业。鼠道犁工作部件为类似炮弹形的锥端圆柱体，带有立柱和牵引装置，由拖拉机牵引在农田中开挖排水暗渠。开沟埋管机能在一次行程中完成开沟、埋管、覆土和压实等项作业。水井钻机有回转式、冲击式和复合式3大类。回转式应用较广，它由钻进装置和循环洗井装置两部分组成。钻进装置包括转盘、钻杆、钻头和驱动装置，可根据不同的岩层选用不同的钻头。循环洗井装置用以在钻进的同时将钻下的岩屑排出井外，可根据需要选用不同的类型。冲击式钻机是使上下往复运动的钻头冲击、破碎岩层，可用于较硬岩层和卵石层的钻井作业，但岩屑的清除与钻进不能同时进行，因而工效较低，一般用于250米以内浅井的开凿。复合式钻机是在回转式钻机上加装冲击机构，以回转钻进为主，当遇到卵石层时用冲击钻进通过，因而适应性较强。二、耕作机械土壤基本耕作机械用以对土壤进行翻耕、松碎或深松、碎土所用的机械，包括桦式犁、圆盘犁、凿式犁和旋耕机等。铧式犁土壤耕作最常用的机具。它的主要工作部件是由犁铧、犁壁等组成的犁体。犁铧和犁壁的工作面为连续、光滑的犁体曲面，其形状和参数根据不同的土壤和耕作要求选取，并与机组的行进速度有关。不同的犁体曲面具有不同的翻土、松土、碎土和覆盖杂草残茬等作用。图1为中国南方系列铧式犁中的悬挂水田六铧犁。80年代初出现的调幅犁是铧式犁传统结构的一个较大突破。调幅犁的调幅程度通过改变主梁与机器前进方向的夹角大小而变化，以适应在各种土壤条件下耕作时的不同阻力。双向犁是铧式犁的一种特殊形式，带有左翻和右翻两组犁体（普通铧式犁都用右翻犁体），或带有翻垡方向可以变换的一组犁体，使犁在耕作的来回行程都向同侧翻土，耕后地表不留沟埂。这种犁常用于斜坡地、灌溉地、小块地和形状不规则地块的耕翻作业。圆盘犁圆盘犁的工作部件是与铅垂面约成20°倾角、而与前进方向成40°～50°偏角的凹面圆盘。作业时，圆盘在土壤反力作用下转动前进，由圆盘刃口切下的土垡沿凹面升起并翻转下落。圆盘犁能切碎干硬土块，切断草根和小树根。它适用于多石、多草和潮湿粘重的土壤以及高产绿肥田的秸秆还田后的耕翻作业，但在一般土壤条件下，其翻土、碎土和覆盖性能均不如铧式犁。旋耕机工作部件旋耕刀滚是在一根水平横轴上按多头螺纹均匀配置的一组切土刀片，由拖拉机动力输出轴通过传动装置驱动，旋转切土和碎土，一次作业即可达到种床准备要求。它主要用于水田、蔬菜地和果园的耕作。表土耕作机械表土耕作机械包括圆盘耙、钉齿耙、镇压器和中耕机等。圆盘耙由成组排列的凹面圆盘配置而成。圆盘的刃口平面与地面垂直，而与前进方向成一偏角（作业状态）。它用于翻耕后的碎土平整、收获后的浅耕灭茬和果园的松土除草等项作业。钉齿耙工作部件为等距、间隔配置在耙架上的若干排钉齿，可用于松碎耕地后的土壤、破碎雨后地表形成的硬壳和作物苗期除草等作业。镇压器用于耙后或播种后的表层碎土和压实作业，工作部件为镇压轮。镇压轮有圆筒形、环形或V形等，工作时活套在轮轴上。中耕机用于作物生长期间的松土、除草、开沟和培土等项作业，常用的工作部件有除草铲、松土铲、通用铲和培土器等。在中耕机上加装施肥装置，可在中耕除草的同时施加肥料。水稻田的中耕可采用人力手推齿滚式水田中耕机，或由动力驱动的除草轮式水田中耕机。联合机械联合耕作机械能一次完成土壤的基本耕作和表土耕作──耕地和耙地。其形式可以是两台不同机具的组合，如铧式犁-钉齿耙、铧式犁-旋耕机等；也可以是两种不同工作部件的组合，由铧式犁犁体与立轴式旋耕部件组成的耕耙犁等。果园机械铧式犁和中耕机上常装有工作部件能自动避开树干并自动复位的装置。除树干周围的小块面积土壤外，可同时耕作果树行间和株间的土壤。第四节种植机械和收获机械一、种植机械种植机械按照种植对象和工艺过程的不同，可分为播种机、栽种机和秧苗栽植机3大类。播种机播种机种植的对象是作物的种子或制成丸粒状的包衣种子。它按播种方式可分为撒播机、条播机和穴播机3类。50年代开始大量发展的各类型精密播种机，能精确控制播种量、穴（株）距和播深。70年代开始发展的气力排种精密播种机，其排种器（气吸式、气压式或气吹式）利用正压或负压气流按一定的间隔排出一列种子，实现单粒精密穴播，与传统的机械式排种器相比，具有播量精确、不伤种子等特点。此外还有一种机械式精密排种器。为带施肥装置的悬挂式6行中耕作物播种机，能用于大豆、玉米和高粱等中耕作物的条播和穴播。栽种机栽种机种植的对象是马铃薯、甘薯和葱头等作物的种块和甘蔗的种段等。由于不同作物种块、种段的性状和栽种要求差异较大，大多数栽种机为专用栽种机，常用的有马铃薯栽种机、甘蔗栽种机等。秧苗机械秧苗栽植机的种植对象是水稻、棉花、烟草、蔬莱、果树和花卉等作物的秧苗和带营养钵或带土的秧苗。栽植机分为半机械化、机械化和自动化3种类型。半机械化秧苗栽植机是由机器完成开沟、覆土和镇压等工序，而取秧和栽秧则由坐在机器上的栽秧手完成。机械化秧苗栽植机的栽秧动作也由机器完成，但仍由栽秧手取秧并放入栽秧机构。自动化秧苗栽植机仅用人工把成盘的秧苗（通常为带营养钵的秧苗）装到机器的秧盘架上，机器在行进中自动完成全部栽植工序。施肥机械用以在田间施放各种化学肥料（颗粒肥、液肥）、厩肥、粪肥和堆肥等，主要用于在耕地前施放基肥，而种肥和追肥一般分别由附装在播种机和中耕机上的施肥装置施放。常用的施肥机械有厩肥撒肥机、撒肥挂车、液肥喷洒机、化肥撒肥机和氨水条施机等。二、收获机械作物收获机械包括用于收取各种农作物或农产品的各种机械。不同农作物的收获方式和所用的机械都不相同。谷物联合收获机由收割台、输送装置、脱粒装置、分离装置、清选装置、粮箱和传动装置等组成。按作物的喂入方式有全喂入式和半喂入式两种。欧美各国都使用全喂入式谷物联合收获机，主要用于收获小麦和其他麦类作物，经部分改装和调整后也能用于收获玉米、豆类、水稻和向日葵等。作业时，收割台前端的往复式切割器在拨禾轮的配合下，将带穗禾秆割倒在收割台上，经收割台输送装置和中间输送装置送入脱粒装置，在通过脱粒滚筒与凹板之间的间隙时受搓擦和打击作用而脱粒。大部分谷粒穿过凹板筛孔后进入清选装置，少量谷粒夹带在凹板上的脱出物中被抛送