農業機械通過性設計與環境適應性的分析

潘濱 衛武霄

1、山西省運城市農機發展中心 2、山西省運城市農業科學院棉花研究所

隨著我國社會經濟發展，居民消費也不斷增長，為此需要采取有效措施不斷提升我國農業生產的現代化水平，從而更好滿足我國各個方面的發展需求。當下我國農業正處于現代化發展建設當中，農業生產逐漸朝著機械化方向發展，機械水平不斷提升，進而在農業機械設計方面的要求也相繼擴大。在近幾年，為了進一步優化農業機械適應性，迎合不斷擴展的農機作業要求，需要進行合理設計。

1 農業機械制造和現代化制造技術分析

1.1 農業機械制造的基礎特點

在現代化背景下，隨著科學技術的不斷發展，農業機械相關制造產業擁有以下特征：第一是農業技術和農業機械之間的聯系較為緊密，同時農業制造和農業機械設計兩項工作的終極目標都是服務于農業生產，由此能夠看出農業發展和農業機械生產技術之間具有緊密聯系。而在全新的農業需求下相繼誕生出各種基礎設施，包括免割播種機和滴水灌溉裝置等，都是在融入農業技術條件下進行設計制造的，其中農業機械在實際操作中，農機通過性是影響生產效率的主要因素，為此需要聯系生產區域內的實際需求和地質特征，對農機通過性進行優化設計，保障農機在田地中的順暢行走。第二是農業機械設計制造能夠體現出時代特點，隨著科技發展，為農業提供了有利支持，進一步提升了農業生產力，同時也促進了農業機械制造從原本的簡易器具進一步朝著多元化和現代化的復雜設備方向發展，其具體功能不斷完善，能夠有效減少人工投入，突出農業時代發展特征[1]。

1.2 現代化制造技術

現代制造技術能夠反映出某個國家的發展水平和發展實力。而當下現代主流制造技術主要包括數控機床技術和數字化技術。其中的數控機床技術主要是利用過程程序控制，屬于一種自動化裝置，能夠在數控裝置內有效導入各種信息，同時對相關命令進行邏輯性處理，對機械實際運行進行合理控制，并嚴格按照相應的尺寸和形狀要求，對各個零部件進行批量生產。數字化技術主要是利用數據運算和計算機相關集成系統，把制造業相關文字、圖片、音頻、視頻等信息直接轉化為二進制字符，隨后對相關字符實施壓縮和編碼，實現信息的存儲、加工和傳播[2]。

2 農業機械制造特征

2.1 時代特征

因為我國農業產業是整個社會經濟發展中的基礎性產業，關系到人民的生活水平和生活狀態。我國地域遼闊，農業基數相對較大，隨著科技實力提升，農業生產水平也不斷發展，基于該種背景下，國內農業機械制造產業維持著良好的發展趨勢，促進農業生產工作從原本的人力主導下的生產作業逐漸朝著機械化生產方向發展，而農業機械化發展能夠幫助農民減輕勞作負擔，在確保生產質量的基礎上，提升農業生產效率，解放勞動力。由此能夠看出，農業機械在農業生產中的有效應用不但能夠進一步加速農業產業的轉型發展，同時還可以促進農業生產環境變化。農業機械在實際應用中也暴露出各種問題，其中最為突出的問題便是農業機械通過性影響，為此需要結合新時期的農業生產要求，針對農業機械通過性進行優化設計，優化農機的生產作業水平。

2.2 區域特征

我國屬于農業大國，不同農業種植區域內的地形、土壤、地質環境、地勢地貌和氣候等方面存在較大差異，在經濟水平、文化差異方面也各不相同，因此不同地區內的農業機械生產廠家應該聯系具體種植區域內的實際發展狀況，考慮到不同地區的空間差異，進行靈活轉化設計。盡管當下國內農業機械品種在我國不同地區資源影響下呈現出多樣化發展，品種較多，但我國想要實現農業的機械化發展目標還存在較大差距，為此需要不斷努力，改善農機通過性，確保其滿足相應的農地耕種要求，提升農機作業率，保障農業生產質量和產量。對于部分文化和經濟水平較低的地區，還需提供充足的資金支持，組織農戶學習各種農業機械的操作技術，使其認識到農業機械通過性和環境之間的關系，親自動手，進行生產環境調整，為農業機械的順暢操作奠定良好基礎[3]。

2.3 和農業技術密切聯系

農業生產技術和農業機械制造之間也具有密切聯系。其中農業機械制造生產屬于農業技術和機械制造融合的產物，能夠針對傳統模式下的農業生產技術現有問題進行合理調整與改善，二者之間屬于一種互相促進和互相補充的關系，能夠進一步提升農業生產質量和生產效率，促進農業發展中可以將機械制造的價值全面激發出來。除了農業技術之外，農業環境同樣會影響農業機械制造，而農業機械在設計制造中需要聯系具體的種植區域特征，包括地形、土壤、農作物生長規律以及操作目標等因素進行綜合考慮，確保相關農業機械滿足農業生產的各項要求，提高農業機械通過性，使其能夠在目標種植區域內穩定運行，不會受到各種阻礙和限制，保障生產質量。

3 農業機械通過性發展現狀

3.1 輪式機構

傳統模式下的農業機械相關行走機構通常包括輪式機構和履帶式機構兩種形式。其中輪式機構主要涵蓋電機驅動形式為主以及內燃機驅動的輪式機構。輪式機構相關操作技術較為成熟，整體運行靈活。而應用內燃機驅動的輪式機構因為發展時間較早，在農業機械整個領域中獲得了廣泛的推廣和應用。在當下各種新型技術能源不斷發展背景下，不斷衍生出各種電機驅動模式的農業機械設備。輪式農業機械相關通過性會受到最小轉向半徑、縱向通過半徑、離去角、接近角、離地最小間隙等諸多參數的影響和限制，為此在實際設計過程中，需要結合不同因素影響進行綜合考慮。

3.2 履帶式結構

履帶式的農業機械行走機構在某些起伏較大的區域內中具有較強的適應能力，履帶式農業機械對于障礙的跨域能力也遠遠超出輪式農業機械。但同時履帶式農業機械相關行走機構在實際操作中也存在某些缺陷，如在轉彎時過程中，因為行走機構兩端履帶速度存在一定差異，進而增加了農業機械的滑動概率，同時也面臨較大的阻力，實際應用中存在靈活性不足的問題[4]。

4 農業機械通過性設計和具體工作環境之間的關系

4.1 地理環境在動力方面的影響

針對農業機械相關通過性能力開展設計活動中，應該結合其所應用的工作環境影響進行系統分析，具體包括地理環境和地表特性兩種影響。其中地理環境會對農業機械動力選擇產生一定影響。針對相對平整且覆蓋面積較大的農田而言，在進行農業機械操作中，因為整體條件良好，沒有太多的影響和限制，因此可以選擇污染程度較低的親環境汽油機充當農業機械的操作驅動力。而在滿足相應條件的情況下，相關地區可以針對農業機械實施電機驅動專門設計，從而提升農業機械的作業效率和作業質量。針對農田地面起伏較大、高低不平的區域，進行農業機械相關設計中，可以選擇柴油機提供驅動力。

4.2 地表特性在行走機構方面的影響

地表特性同樣會對農業機械行走機構的選擇產生某種影響。因為農業機械在實際操作中擁有和地表進行直接接觸的特征，為此需要聯系行走機構這一特點，對行走機構類型進行合理的確定與選擇。接觸地表類似于某種十分堅硬的土壤表層時，為需要考慮農業機械整體行動過程中所受到的地表阻力影響以及農業機械的運行靈活度。如果農業機械工作區域面對的是比較松軟的土壤，則需要聯系該種類型土壤的彈性、塑性以及黏性等因素進行綜合考慮，準確把握其對于農業機械運行活動的影響。通過相關研究工作針對土壤創建八面單元體形式的模型，并通過相關模型分析彈塑性力學特征，獲得農業機械所受到的土壤應力的影響，最終確定到底該選擇何種行走機構類型。

5 農業生產環境改造

農業機械相關生產企業通過進行優化設計，進一步改善農業機械實際操作中的通過性，而具體的農業生產單位還需要針對當地農業生產環境進行靈活調整，幫助農業機械減輕工作阻礙，促進農機通過能力的有效提升。比如針對起伏較大的種植區可以采取減少坡度、平整地面等措施優化作業環境，而對于軟質土壤種植區域，可以選擇改善土壤性能，因地制宜，采取針對性措施有效提升農機通過性能。農業生產環境改造中除了自然環境方面的改造，治理水土之外，還需做好經濟環境改造，進一步提升農業地區的教育水平，確保相關種植人員熟悉和了解農業機械具體操作，提高其環境改造能力，提升環境意識，認識到環境對農業生產的影響。

6 農業機械通過性優化的技術創新發展方向

農業是國家發展中的基礎性產業，同時也受到了全世界各國的高度重視，而國內相關領域通過深入研究農業機械自身通過性，提出了眾多價值較高的改善方案，其中部分方案甚至已經開始正式投入運行中。為了進一步優化農業機械自身的通過性，促進技術創新，應該對傳統技術的應用潛力進行深入挖掘，同時針對傳統模式下的農業機械行走機柜實施全面改造升級，例如如果選擇履帶和輪式兩者結合的復合型機構，針對履帶式農業機械在轉向方面的缺陷進行優化設計，相關改良方案應該在傳統技術基礎上，擴大機械設備的推廣應用范圍。行走腳技術通常是在機械人的設計制造中進行合理應用。而在農業機械行走機構當中順利引入行走腳技術，能夠促進現代機器和傳統農業機械的全面融合，推動農業機械實現智能化發展。

7 結語

綜上所述，在現代化發展背景下，隨著農機作業要求的不斷提升，需要采取有效措施對農機應用性能進行優化設計，使其能夠在不同環境下發揮出應有的效能。本文就此針對農業機械相關通過性設計以及環境適應性相關內容進行了系統研究，并提出了有效的改進方向和科學的設計思路，幫助農機進行優化設計，改善農機應用性能。