追溯農(nóng)用機(jī)械發(fā)明

孟昭寧

拖拉機(jī)

拖拉機(jī)是與各種作業(yè)機(jī)械配套的自走式動(dòng)力機(jī)械。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，它主要用以牽引和驅(qū)動(dòng)多種類農(nóng)機(jī)具完成各項(xiàng)田間作業(yè)和農(nóng)業(yè)運(yùn)輸。

自古以來，有很多人試圖以機(jī)械力代替人力和畜力進(jìn)行耕作。但直到19世紀(jì)歐洲進(jìn)入蒸汽機(jī)時(shí)代后，才使動(dòng)力型農(nóng)業(yè)機(jī)械的誕生成為可能。

19世紀(jì)30年代，已有人開始研究用蒸汽車輛牽引農(nóng)機(jī)具進(jìn)行田間作業(yè)。但當(dāng)時(shí)所能造出的蒸汽機(jī)牽引車輛(即蒸汽拖拉機(jī)的前身)猶如一個(gè)火車頭，它即使不陷在田里，也會(huì)把土壓得很實(shí)，根本無法耕種。1851年，英國的法拉斯和史密斯首次用蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田機(jī)械耕作。有人把這看作是農(nóng)業(yè)機(jī)械化的開端，但當(dāng)時(shí)他們的辦法是把蒸汽機(jī)安放在田頭，用鋼絲繩遠(yuǎn)遠(yuǎn)地牽引在田里翻耕的犁鏵。后來隨著蒸汽機(jī)制造技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了小型化的蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)，把它安裝在車輛底盤上驅(qū)動(dòng)車輪行駛，使它能夠從地頭開進(jìn)田里直接牽引農(nóng)機(jī)具，這才誕生了拖拉機(jī)。法國的阿拉巴爾特和美國伊利諾斯州的R·c·帕爾文分別在1856年和1873年發(fā)明了最早的蒸汽動(dòng)力拖拉機(jī)。當(dāng)時(shí)的拖拉機(jī)與早期的蒸汽機(jī)汽車很相似，但馬力更大，行駛速度較慢。

最初的拖拉機(jī)笨重而昂貴，使用不便，往往需數(shù)人操作，適用于廣泛的原野上耕作，一般個(gè)體農(nóng)民難以負(fù)擔(dān)。1889年，美國芝加哥的查達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)公司制造出了世界第一臺(tái)使用汽油內(nèi)燃機(jī)農(nóng)用拖拉機(jī)——“巴加”號(hào)拖拉機(jī)。由于內(nèi)燃機(jī)比較輕便，易于操作，而且工作效率高，故它的出現(xiàn)為拖拉機(jī)的推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

20世紀(jì)初，瑞典、德國、匈牙利和英國等國幾乎同時(shí)制造出以柴油內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的拖拉機(jī)，第一次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的原因，勞動(dòng)力不足和農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格上漲，促進(jìn)了農(nóng)田拖拉機(jī)的發(fā)展。1910—1920年間，以蒸汽機(jī)和以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的拖拉機(jī)之間展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)，后者顯示了更大的優(yōu)越性，逐漸淘汰了前者。于是今天的拖拉機(jī)都使用柴油內(nèi)燃機(jī)。

拖拉機(jī)分為輪式和履帶式兩種。最早的拖拉機(jī)使用的是鐵輪，不僅笨重、容易陷車，而且經(jīng)常會(huì)壓傷植物的根，早在蒸汽汽車誕生后不久的19世紀(jì)30年代，就有人設(shè)想給汽車輪子套裝木頭和橡膠制作的“履帶”，讓沉重的蒸汽汽車能在松軟的土地上行走，但是早期的履帶性能和使用效果并不好，直到1901年美國的倫巴德在研制林業(yè)用牽引車輛時(shí)，才發(fā)明出第一條使用效果較好的履帶。3年后，加利福尼亞的工程師霍爾特應(yīng)用倫巴德的發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)制造了“77”型蒸汽拖拉機(jī)。這是世界上第一臺(tái)履帶式拖拉機(jī)。1904年11月24日，這臺(tái)拖拉機(jī)進(jìn)行了首次試驗(yàn)，后來又投入批量生產(chǎn)。1906年，霍爾特創(chuàng)辦的拖拉機(jī)制造公司又制造出世界上最早的以汽油內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的履帶式拖拉機(jī)，這種拖拉機(jī)翌年開始批量生產(chǎn)，是當(dāng)時(shí)最成功的拖拉機(jī)，并成為數(shù)年后英國研制世界第一種坦克時(shí)的參考樣車。

在輪式拖拉機(jī)的發(fā)展上，最初人們是將鋼制的車輪加寬，加大著地面積。減少壓強(qiáng)，但效果并不好。后來又想出了在鋼輪外加一層橡膠保護(hù)層的辦法，汽車輪胎誕生后，人們先后給拖拉機(jī)使用了實(shí)心和充氣胎。但汽車輪胎并不完全適用于拖拉機(jī)．一是汽車輪胎的溝紋過于淺細(xì)，二是人們發(fā)現(xiàn)拖拉機(jī)在輪胎氣不足時(shí)反而比氣很足時(shí)的軟地行駛性能更好。1932年，美國的菲爾斯當(dāng)輪胎和橡膠公司生產(chǎn)出一種大尺寸的高花紋低壓充氣橡膠輪胎。這是第一種真正適用于農(nóng)用拖拉機(jī)的輪胎，它極大提高了輪式拖拉機(jī)的行駛和牽引性能。

到20世紀(jì)40年代末，在北美、西歐和澳大利亞等地，拖拉機(jī)已取代了牲畜，成為農(nóng)場(chǎng)的主要?jiǎng)恿Γ撕?，拖拉機(jī)又在東歐、亞洲、南美和非洲得到了推廣使用。

水稻插秧機(jī)

插秧機(jī)是將水稻秧苗定植在水田中的種植機(jī)械。

中國是最早種植水稻的國家。為了提高插秧的效率和減輕農(nóng)民的插秧勞作之苦，中國早在約1000年前的宋代就已發(fā)明使用了最早的插秧工具—“秧馬”和“蒔扶”。北宋著名的詩人蘇軾就曾作《秧馬歌》記敘了湖北農(nóng)民使用秧馬的情景，使用的蒔扶可代替手工分秧，并將秧苗梳入泥中定植。它直至20世紀(jì)50年代仍在某些地區(qū)使用。

現(xiàn)代插秧機(jī)的研制開始于19世紀(jì)末。1898年日本發(fā)表了世界上第一個(gè)水稻插秧機(jī)的專利。意大利從1915年開始生產(chǎn)能夠栽苗的插秧機(jī)。至50年代，已有與拖拉機(jī)配套的插秧機(jī)上市出售，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、作業(yè)時(shí)需輔助勞力多，而未能推廣。日本于60年代開始研制帶土小苗的栽植技術(shù)和相應(yīng)的水稻插秧機(jī)。1966年后，工廠化水稻育秧設(shè)備研制成功，才使插秧機(jī)械得以迅速推廣。

中國的水稻插秧機(jī)研制工作始于1953年。1956年在蒔扶分秧方式的啟發(fā)下，首次提出群體逐次分格取秧、直接栽插的秧苗分插原理，從而在水稻插秧機(jī)的研制上取得了突破，研制出水稻拔取苗移栽的第一代樣機(jī)。到1960年，各地推薦生產(chǎn)上使用的人力、畜力插秧機(jī)已達(dá)21種。1967年，第一臺(tái)自走式機(jī)動(dòng)插秧機(jī)“東風(fēng)2S”型通過鑒定定型并投入生產(chǎn)，每天可插15～20畝。

谷物聯(lián)合收割機(jī)

收割機(jī)是用來割倒麥、稻等作物的禾稈，并將其鋪放在田間的谷物收獲機(jī)械。谷物聯(lián)合收割機(jī)簡(jiǎn)稱聯(lián)合收割機(jī)，又根據(jù)它的英文名稱Combune稱為“康拜因”。它是能夠一次完成谷類作物的收割，脫粒、分離莖稈、清除雜物等工序，從田問直接獲取谷粒的谷物收獲機(jī)械。

早在1828年，美國的貝斯特就提出了把收割機(jī)和可行走的脫粒機(jī)結(jié)合在一起的設(shè)計(jì)方案，并獲得美國第一個(gè)聯(lián)合收割機(jī)的專利，但貝斯特一直未能實(shí)現(xiàn)他的設(shè)想。1834年，美國有人制作出了用畜力牽引，通過地輪驅(qū)動(dòng)收割器等工作部件的聯(lián)合收割機(jī)的樣機(jī)。但這臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)重達(dá)15噸，要用40匹騾馬牽引，不具有實(shí)用價(jià)值。

1841年，美國人丘奇在總結(jié)借鑒了他人比較成功的收割機(jī)和脫粒機(jī)的基礎(chǔ)上，發(fā)明了一種馬拉式“收割——脫粒聯(lián)合裝置”，盡管它的性能還不完善，但已具備了現(xiàn)代聯(lián)合收割機(jī)的雛形。

在美國以外，俄國的弗拉森柯于1861年也曾發(fā)明過一種聯(lián)合收割裝置，并在當(dāng)年的9月8日為政府官員作了表演，曾引起許多人的興趣。但由于還存在一些缺陷，而沒有推廣開來。

1880年，最早的可供實(shí)用的聯(lián)合收割機(jī)在美國誕生。這種聯(lián)合收割機(jī)用畜力牽引，但裝有蒸汽動(dòng)力裝置來帶動(dòng)脫粒部分的運(yùn)轉(zhuǎn)。由于蒸汽機(jī)過于笨重，影響了聯(lián)合收割機(jī)在田間的作業(yè)，不久后將其改進(jìn)為小型汽油機(jī)。1890年，美國出現(xiàn)了拖拉機(jī)牽引的聯(lián)合收割和最早的由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的自走式聯(lián)合收割機(jī)。聯(lián)合收割機(jī)真正開始普及使用是1920年前后，美國的小麥產(chǎn)區(qū)首先推廣了汽油拖拉機(jī)牽引的聯(lián)合收割機(jī)。這時(shí)的聯(lián)合收割機(jī)已出現(xiàn)風(fēng)選和裝袋等功能。蘇聯(lián)于1926年，英、法、德等國于1928年起，分別從美國引進(jìn)聯(lián)合收割機(jī)并加以改進(jìn)，1938年前后，美國開始推廣使用自走式聯(lián)合收割機(jī)，到60年代中后期，自走式聯(lián)合收割機(jī)已占到美國全部聯(lián)合收割機(jī)總產(chǎn)量的90％～95％，而蘇聯(lián)也停止了牽引式聯(lián)合收割機(jī)的生產(chǎn)，并逐步用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)取代汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。

田地越廣闊，聯(lián)合收割機(jī)的使用效率越高。目前在各國的大型農(nóng)場(chǎng)里，隨處都可以看到聯(lián)合收割機(jī)在豐收的田野里縱橫馳騁，真正實(shí)現(xiàn)了收割、打捆、脫粒和脫殼，風(fēng)選過程的機(jī)械化。