聯(lián)合一體化農機設備機械結構設計分析

郭簫玥

（河南農業(yè)職業(yè)學院，河南 鄭州 451450）

1 聯(lián)合一體化農機設備機械結構設計原則與注意事項

1.1 聯(lián)合一體化農機設備機械結構設計原則

為保證聯(lián)合一體化農機設備質量，設計人員要嚴格遵循技術性原則、標準化原則、可靠性原則三大原則，對機械結構進行科學化設計[1]。

1.1.1 技術性原則

在進行設備機械結構設計時，設計人員要嚴格遵循技術性原則，結合農戶實際耕作需求，突出設備的靜態(tài)性能和動態(tài)性能。例如，為保證聯(lián)合一體化農機設備設計質量，要重視對設備傳遞功率、抗摩擦磨損性能的提升[2]，保證聯(lián)合一體化農機設備的可靠性和安全性，大幅度提高農業(yè)生產效率。

1.1.2 標準化原則

在設計聯(lián)合一體化農機設備時，設計人員要遵循標準化原則，促使所設計的設備完全滿足農戶的實際使用需求，使得該設備表現出容錯率高、操作簡單、安全可靠等特點，便于農業(yè)勞動者積極主動地使用和推廣該設備，為提高聯(lián)合一體化農機設備利用率創(chuàng)造了良好的條件。在進行設備機械結構設計時，標準化原則主要包含概念標準化原則、方法標準化原則。因此，所設計的聯(lián)合一體化農機設備要滿足以上所有標準化原則，從而提高該設備的使用性能，延長其使用壽命。

1.1.3 可靠性原則

顧名思義，聯(lián)合一體化農機設備機械結構設計的可靠性原則即產品或零部件在正常的使用條件下，在預期壽命內能完成規(guī)定功能的概率[3]。可靠性原則就是指所設計的產品、部件或零件應滿足規(guī)定的可靠性要求。簡而言之，便是農業(yè)勞動者在使用此類機械設備期間，機械設備具有可靠性，確保只要農業(yè)勞動者操作得當，便不會輕易出現機械事故。

1.2 聯(lián)合一體化農機設備機械結構設計注意事項

通過研發(fā)和分析大量的機械電子設備，不難發(fā)現在進行聯(lián)合一體化農機設備結構設計時，要采用串聯(lián)的方式，連接組合各個零部件，確保該設備內部模型連接為統(tǒng)一整體。所以，為保證農業(yè)生產的高效性和安全性，降低生產安全風險[4]，要做好對該設備內部各個零件的串聯(lián)設計。同時，還要重視對簡單、適用性零部件的使用和組合，以達到簡化該設備內部結構的目的。只有這樣，才能有效地提高設備機械結構設計的規(guī)范性和可靠性，為保證農業(yè)作業(yè)人員的安全性提供重要的設備支持。

2 聯(lián)合一體化農機設備結構設計中新技術的應用

2.1 傳感器監(jiān)測技術的應用

傳感器在聯(lián)合一體化農機設備系統(tǒng)中起著重要的作用，通過傳感器的應用可以有效地獲取農業(yè)機械和周圍環(huán)境的信息?，F階段農業(yè)機械正逐漸向復雜化和大規(guī)模發(fā)展，對這些部件的工作狀態(tài)和相關參數的監(jiān)測需要具有不同功能的傳感器，以確?？刂葡到y(tǒng)能夠實時獲取和分析農業(yè)機械的工作狀態(tài)[5]。農業(yè)機械產品中常用的傳感器包括溫度傳感器、速度傳感器、計量傳感器、動態(tài)傳感器、轉速傳感器、扭矩傳感器等，傳感器技術的應用使駕駛員對農業(yè)機械的內部工作狀態(tài)和外部環(huán)境狀態(tài)有了更直觀的了解，便于及時調整機械的運行方案，或通過機電自動控制，防止故障問題的發(fā)生，可以提高農業(yè)機械運行的可靠性。

2.2 自動控制技術的應用

自動控制是指應用控制裝置自動、有目的地控制或操作機器設備和運行過程，通過可控元件實現對農業(yè)機械重要結構位置和運行部件的控制，自動控制的任務是控制一些物理量按照預定的規(guī)律變化。在自動控制技術中，農業(yè)機械借助電氣控制元件對農業(yè)機械液壓系統(tǒng)實現精確控制，這是農業(yè)機械自動控制技術中應用最廣泛的技術，與傳統(tǒng)的手柄控制相比，利用電子技術大大提高了液壓系統(tǒng)的精度，擴展了液壓系統(tǒng)功能，減少了人為操作帶來的誤差問題。

2.3 智能導航技術的應用

通過在農業(yè)機械中放置GPS 終端，可以實時顯示農業(yè)機械的工作位置，并通過衛(wèi)星導航系統(tǒng)引導農業(yè)機械工作[6]。目前，智能導航技術在農業(yè)機械中的功能應用主要包括兩個方面，一是利用導航對農業(yè)機械駕駛員進行監(jiān)控和引導，例如，在機械化耕作和整地作業(yè)中，導航技術可以及時檢測到農業(yè)機械偏離路徑或行駛速度異常等問題，使駕駛員能夠及時調整駕駛程序；二是利用導航引導智能農業(yè)機械實現自動駕駛和操作，為自動駕駛提供準確的坐標和位置信息，為無人農業(yè)機械操作提供技術支持[7]。

3 聯(lián)合一體化農機設備機械結構設計

所設計的聯(lián)合一體化農機設備要滿足施肥、翻土等農業(yè)勞作需求，取代日常農業(yè)工具的使用，減少農業(yè)勞動力消耗，促使農業(yè)生產向智能化、高效化、數字化方向不斷發(fā)展，為保證農業(yè)生產的高效性和質量打下堅實的基礎[8]。為充分發(fā)揮和利用機械自動化技術的應用優(yōu)勢，提高聯(lián)合一體化農機設備的穩(wěn)定性和實用性，設計人員必須嚴格按照如圖1 所示的農機設備機械結構設計示意圖，完成對種子肥料播撒裝置、仿形整平器、土地整平裝置、覆蓋膜裝置等結構的設計。

圖1 聯(lián)合一體化農機設備機械結構設計示意圖

3.1 種子肥料播撒裝置設計

為提高種子成活率，當種子播撒結束后，要重視施肥環(huán)節(jié)的實施，一旦施肥環(huán)節(jié)落實不到位，會直接影響種子的成長速度。所以，在設計種子肥料播撒裝置時，要重視對上位排種器和排肥器的使用，然后，采用分區(qū)播施的方式[9]，將種子科學播撒到同穴內，避免同穴播撒多個種子或無種子現象。在應用上位排種器時，要采用窩眼式排種法，進行科學播種和施肥，避免同一地穴出現多個種子現象。同時，還能提高種子發(fā)芽率和成活率，保證肥料供應的充足性和及時性，為所有種子正常生長提供足夠的肥料。

種子肥料播撒裝置主要是由雙環(huán)帶輪盤、肥料、入土器等部分組成。其中，雙環(huán)帶輪盤含有以下兩個環(huán)道：1）內環(huán)道。內環(huán)道口徑較寬，主要放置種子。2）外環(huán)道。外環(huán)道相對較窄，主要放置顆粒較小的肥料。在進行機械運轉時，在彈簧作用下，鴨舌始終處于閉合狀態(tài)，當雙環(huán)帶輪盤穩(wěn)定旋轉后，入土器會為種子施加一定的推動力[10]，使其推動至鴨舌內，確保鴨舌處于完全撐開狀態(tài)，然后，將存儲到不同環(huán)道的種子和肥料直接壓入到土壤中，確保整個播種工作全部完成。

3.2 仿形整平器設計

施肥結束后，要進入到覆膜環(huán)節(jié)。在進行種植時，為更好地開展覆膜工作，要重視對仿形整平器的設計。在使用聯(lián)合一體化農機設備時，通過設計和應用仿形整平器，可以確保該設備有效滿足不同地形處理需求。另外，在設計仿形整平器時，要結合不同地形和生產需求，將其有針對性地設置為相應形狀。在后期農業(yè)生產實踐中，還要結合實際地形情況，科學安裝和調試仿形整平器。仿形整平器形狀相對簡單，主要包含“M”“V”等形狀，用戶可以結合自身實際使用需求，科學改裝和加工模具，從而保證模具應用效果。通過使用仿形整平器，可以打碎處理土質結構中的大塊土壤凝結，從而保證最終播種效果，用戶通過將仿形整平器與機架懸載點進行固定，可以借助機械牽引力，進行土地平整操作。

3.3 土地整平裝置設計

土地整平裝置在實際設計中，要將水平儀裝置設置到前支架上，并利用農機處理系統(tǒng)，獲取和分析設備相關狀態(tài)數據，并采用數字形式，將這些數據形象、直觀地呈現在用戶面前，引導用戶選用合適的整平方式，依次完成播種、施肥、整平工作。

3.4 覆蓋膜裝置設計

地膜覆蓋操作是否規(guī)范，直接影響種子播種成活率。處于播種初期的種子生命力相對脆弱，在酷暑、暴雨等惡劣天氣影響下，會對出芽成功率產生直接性的影響。另外，覆蓋地膜操作在某種程度上可以避免肥料出現揮發(fā)現象。同時，還能避免雜草、昆蟲直接侵害農作物。所以，在聯(lián)合一體化農機設備中，要重視對覆蓋膜裝置的設計。

覆蓋膜裝置主要是由地膜支架、覆土器、地輪、自動切膜機等部分組成。該裝置在實際運行時，要利用動力設備的牽引力，促使地膜軸穩(wěn)定旋轉，確保土地表面自動敷設一層地膜。另外，通過地輪，可以對覆蓋處理后的地膜進行壓實處理，當地膜完全釋放到田間地頭后，采用自動切膜的方式，截斷地膜，確保地膜敷設工作落實到位。另外，為確保?？着c種子之間能夠有效銜接，要進行加載覆膜組件處理時，需要在入土器前端放置相應的輪軸，并進行輪軸覆土壓膜處理。

3.5 覆土裝置設計

在進行覆膜工作時，要同步進行覆土操作。在覆土環(huán)節(jié)中，覆蓋地膜相對較輕，在外部環(huán)境的不良影響下，增加了地膜固定難度，最終造成打孔操作出現地膜浮起現象，而覆土裝置的設計可以有效地解決以上問題，通過設計和應用覆土裝置，可以保證覆土操作的高效性和規(guī)范性。在進行覆土操作時，要先利用全盤裝置取出所需要的土壤，然后利用滾筒，開展覆土工作，最后，通過將覆土滾筒滾動在地膜上，可以保證地膜覆土效果。

在設計覆土裝置時，要結合覆膜工序開展情況，將取土圓盤搭建在機架兩側，然后，將松散的泥土傳輸到覆土滾筒中，對其進行粉碎打散處理。在農機遷移下，將土壤從滾筒內翻出，并將其均勻散落到地膜表面，然后，對滾筒進行壓實處理，在滾筒壓實處理后，對地膜進行覆蓋處理。

4 聯(lián)合一體化農機設備機械結構的具體應用

為有效驗證聯(lián)合一體化農機設備的功能效果，本文將該設備應用到農作物生產中。首先，結合耕種需求，合理利用機械空間，降低農民生產工作量，同時，還能結合該設備的可操作空間能力，結合種植需求，自行改裝和加載農機功能組件，保證農機設備一體化應用水平。其次，利用機架裝置，將固定板等部件安裝和固定到下梁位置，并統(tǒng)一懸掛播種裝置、覆土機、覆蓋膜裝置、整地裝置等多種功能組件。在此基礎上，利用螺栓，對機架的伸長距離進行自動調整和設置，便于用戶結合自身耕種需求，有針對性地調整農機作業(yè)模式。

5 小結

綜上所述，在設計聯(lián)合一體化農機設備機械結構時，要做好與電子設備的有效結合，重視對電子信息技術的應用，確保農機設備表現出工作效率高、精確性高等特點。應結合農業(yè)勞作需求，嚴格遵循技術性原則、標準化原則、可靠性原則，規(guī)范設計機械設備。此外，還要結合實際環(huán)境特點，針對性地設計聯(lián)合一體化農機設備，提高農業(yè)生產效率和效果，滿足農業(yè)生產需求。