聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究

劉福林

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電子機(jī)械設(shè)備也隨之不斷進(jìn)步與發(fā)展，在科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)齊頭并進(jìn)的當(dāng)下，機(jī)械設(shè)備的作用和意義被接受與認(rèn)可，而聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)用，受到了相關(guān)農(nóng)業(yè)工作者的高度重視。時(shí)至今日，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為我國(guó)支柱性產(chǎn)業(yè)之一，我國(guó)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中的生產(chǎn)效率和科學(xué)性非常重視。但經(jīng)過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依然非常依賴(lài)傳統(tǒng)手工種植方式，部分農(nóng)業(yè)工作者對(duì)新型機(jī)械設(shè)備具有抵觸情緒。這一方面不僅極大降低了生產(chǎn)效率，增加了勞動(dòng)成本，并且對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積和開(kāi)荒面積也會(huì)造成極大影響。而此時(shí)聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)用則顯得尤為重要。

1 聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

市場(chǎng)需求是農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展與研發(fā)的基本條件，對(duì)于聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而言亦是如此，唯有滿(mǎn)足民眾日常耕作需求，對(duì)改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率具有積極正面作用，才能快速為農(nóng)機(jī)設(shè)備打開(kāi)市場(chǎng)，為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)福利。聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足當(dāng)下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，并且為方便工作人員操作，提升生產(chǎn)效率，聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)滿(mǎn)足幾大準(zhǔn)則。

1.1 技術(shù)性能原則

技術(shù)性能原則即機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿(mǎn)足日常耕作需求，其包括兩大板塊，即靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。例如，聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)必須能夠傳遞功率、效率、強(qiáng)度、抗摩擦磨損性能、震動(dòng)穩(wěn)定性等[1]。簡(jiǎn)而言之，此類(lèi)農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)性能準(zhǔn)則是指，相關(guān)技術(shù)性能能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)定要求，并在具有安全保障范圍內(nèi)，高效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則

標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則是確保聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備能夠完全適用于所有參加相關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)人民，并且具有極高的容錯(cuò)率，且操作過(guò)程簡(jiǎn)單易懂，從而讓民眾主動(dòng)運(yùn)用此類(lèi)設(shè)備提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。而標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而言，分為概念標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)物形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化以及方法標(biāo)準(zhǔn)化。而聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則便是在機(jī)械設(shè)計(jì)的全過(guò)程中，均要滿(mǎn)足上述的所有標(biāo)準(zhǔn)化要求[2]。根據(jù)目前對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的劃分，可將其分為三大類(lèi)，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 可靠性準(zhǔn)則

顧名思義，聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性準(zhǔn)則即產(chǎn)品或零部件在規(guī)定的使用條件下，在預(yù)期的壽命內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率?？煽啃詼?zhǔn)則就是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品、部件或零件應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)定的可靠性要求。簡(jiǎn)而言之便是農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者在使用此類(lèi)機(jī)械設(shè)備期間，機(jī)械設(shè)備具有可靠性，確保只要農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者操作得當(dāng)，便不會(huì)輕易出現(xiàn)機(jī)械事故。

2 機(jī)械電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)電子信息技術(shù)的發(fā)展，目前機(jī)械設(shè)備與信息技術(shù)的巧妙融合成為了我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備發(fā)展的大趨勢(shì)，并且信息技術(shù)控制下的機(jī)械設(shè)備具備更高的精確性、科學(xué)性、有效性。而在聯(lián)合一體化機(jī)械電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)載電子設(shè)備的可靠性則顯得尤為重要，設(shè)計(jì)開(kāi)始前，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)行大量社會(huì)調(diào)研，采訪大量相關(guān)從業(yè)者，而后將調(diào)研和采訪所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，再結(jié)合市場(chǎng)實(shí)際需求設(shè)計(jì)相應(yīng)機(jī)械設(shè)備。而時(shí)至今日，我國(guó)電子產(chǎn)品和信息技術(shù)已然比較成熟，并且隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，信息技術(shù)適應(yīng)的外部環(huán)境范圍越來(lái)越廣，通過(guò)信息電子設(shè)備控制農(nóng)用機(jī)械設(shè)備顯然更加精準(zhǔn)、可靠并高效[3]。

2.1 簡(jiǎn)化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)對(duì)我國(guó)大量機(jī)載電子設(shè)備進(jìn)行研究分析發(fā)現(xiàn)，其在進(jìn)行結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)過(guò)程中，各大零部件多以串聯(lián)的方式進(jìn)行連接組合，其內(nèi)部可靠性模型多以串聯(lián)模式為主。故而為確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的安全穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)安全隱患，在聯(lián)合一體化機(jī)械電子設(shè)備結(jié)構(gòu)一體化的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)性增強(qiáng)各零件之間的串聯(lián)可靠性，并且應(yīng)適當(dāng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)模式，使用一些簡(jiǎn)單并可靠的零部件，減少使用一些實(shí)用價(jià)值不大，僅為美觀的零部件，確保機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性，降低農(nóng)業(yè)工作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 損傷容限失效安全設(shè)計(jì)

在對(duì)聯(lián)合一體化機(jī)械電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)中，如若設(shè)備的某一部位出現(xiàn)裂痕，或者零部件出現(xiàn)損壞，此種硬件設(shè)備的毀壞將會(huì)直接對(duì)整體設(shè)備的可靠性帶來(lái)巨大影響。而與之相悖的是，設(shè)備部分零部件內(nèi)部出現(xiàn)裂紋又不會(huì)對(duì)整體機(jī)械設(shè)備造成過(guò)大影響，而此時(shí)設(shè)計(jì)人員對(duì)于失效安全設(shè)計(jì)的工作則顯得極其重要。設(shè)計(jì)人員可利用好失效安全設(shè)計(jì)技術(shù)，此類(lèi)技術(shù)在航空領(lǐng)域運(yùn)用廣泛，能夠有效利用產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)特性，確保機(jī)載電子設(shè)備能夠有效運(yùn)行。

3 聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備必須滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者的日常需求，例如施肥、翻土等工作，故而聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也必須滿(mǎn)足此類(lèi)需求，其設(shè)計(jì)完成后應(yīng)能夠在一定程度上解放農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力，從而讓其運(yùn)用此類(lèi)機(jī)械設(shè)備，降低日常農(nóng)工對(duì)其自身勞損的同時(shí)，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

3.1 種子肥料播撒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為保障種子成活率，在種子已經(jīng)播種完畢后，其中施肥環(huán)節(jié)尤為重要，其直接決定了種子的成長(zhǎng)速度和成功率。故而在種子肥料播撒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可使用上位排種器和上位排肥器結(jié)構(gòu)，以此構(gòu)成種子與肥料區(qū)分播施，避免同穴內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)種子，或一穴內(nèi)沒(méi)有種子，以及部分穴內(nèi)沒(méi)有肥料，部分穴內(nèi)肥料過(guò)剩的情況發(fā)生。而對(duì)于上位排種器而言，采用的是窩眼式排種器，此種設(shè)計(jì)方式可保證播種和施肥過(guò)程中，避免一個(gè)穴內(nèi)出現(xiàn)多粒種子。從而最大程度上提升肥料供應(yīng)需求，增加種子發(fā)芽率，并且能夠確保每顆種子皆能夠獲得生長(zhǎng)所需肥料。

3.2 仿形整平器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

施肥過(guò)后便是覆膜，而種植過(guò)程中，為確保覆膜工作能夠高效順利地完成，仿形整平器的設(shè)計(jì)成為其中重中之重。聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備在日常使用過(guò)程中，仿形整平器的設(shè)計(jì)能夠幫助設(shè)備滿(mǎn)足不同地形的不同需求。除此之外，在對(duì)仿形整平器設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)實(shí)地考察具體生產(chǎn)地形和生產(chǎn)需求，從而將其設(shè)置成為不同形狀，而后在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，還需要結(jié)合實(shí)際地形對(duì)其進(jìn)行安裝與調(diào)試，進(jìn)而在播種環(huán)節(jié)中，能夠整平土壤，為后續(xù)覆膜工作打好基礎(chǔ)。

3.3 覆土裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

利用仿形整平器整平土壤并覆膜后，便進(jìn)入了播種的最后一環(huán)，即為覆土。而由于覆蓋的地膜很輕，并且由于外部環(huán)境的變化，導(dǎo)致地膜不容易固定，因此，在進(jìn)行打孔時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地膜突然浮起的現(xiàn)象發(fā)生。故而在聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)覆土裝置，在覆膜工作完成后，便對(duì)其進(jìn)行覆土。覆土?xí)r，首先采用圓盤(pán)裝置取土，而覆土工作則利用滾筒實(shí)現(xiàn)，通過(guò)覆土滾筒在地膜上滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在地膜上覆土。

4 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一方面可與電子設(shè)備進(jìn)行巧妙結(jié)合，將時(shí)代背景下的電子信息技術(shù)融入其中，提升農(nóng)機(jī)設(shè)備的工作效率和精準(zhǔn)性。除此之外，聯(lián)合一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)還應(yīng)以滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)勞作需求為第一主旨，確保機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中具備技術(shù)性能準(zhǔn)則、可靠性準(zhǔn)則以及標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則。而后再根據(jù)對(duì)實(shí)際環(huán)境的客觀考察，作出合理化改進(jìn)設(shè)計(jì)，以此滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)勞作需求，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。