联合一体化农机设备机械结构的设计研究

刘福林

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

随着我国经济的飞速发展，电子机械设备也随之不断进步与发展，在科学技术和信息技术齐头并进的当下，机械设备的作用和意义被接受与认可，而联合一体化农机设备在实际生产中的运用，受到了相关农业工作者的高度重视。时至今日，农业生产作为我国支柱性产业之一，我国对于农业生产作业过程中的生产效率和科学性非常重视。但经过调查研究发现，目前我国部分地区农业生产依然非常依赖传统手工种植方式，部分农业工作者对新型机械设备具有抵触情绪。这一方面不仅极大降低了生产效率，增加了劳动成本，并且对农业生产面积和开荒面积也会造成极大影响。而此时联合一体化农机设备的运用则显得尤为重要。

1 联合一体化农机设备机械结构的设计原则

市场需求是农业机械发展与研发的基本条件，对于联合一体化农机设备机械结构的设计而言亦是如此，唯有满足民众日常耕作需求，对改善农业生产效率具有积极正面作用，才能快速为农机设备打开市场，为农业发展带来福利。联合一体化农机设备机械结构的设计应满足当下农业生产需要，并且为方便工作人员操作，提升生产效率，联合一体化农机设备机械结构在设计过程中还应满足几大准则。

1.1 技术性能原则

技术性能原则即机械的设计应首先满足日常耕作需求，其包括两大板块，即静态性能和动态性能。例如，联合一体化农机设备的设计必须能够传递功率、效率、强度、抗摩擦磨损性能、震动稳定性等[1]。简而言之，此类农机设备机械结构的设计技术性能准则是指，相关技术性能能够达到相关规定要求，并在具有安全保障范围内，高效提升农业生产效率。

1.2 标准化准则

标准化准则是确保联合一体化农机设备能够完全适用于所有参加相关农业生产的劳动人民，并且具有极高的容错率，且操作过程简单易懂，从而让民众主动运用此类设备提升农业生产效率。而标准化准则对于机械结构的设计而言，分为概念标准化、实物形态标准化以及方法标准化。而联合一体化农机设备机械结构设计的标准化准则便是在机械设计的全过程中，均要满足上述的所有标准化要求[2]。根据目前对于标准化的划分，可将其分为三大类，即国家标准、行业标准以及企业标准。

1.3 可靠性准则

顾名思义，联合一体化农机设备机械结构设计的可靠性准则即产品或零部件在规定的使用条件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应满足规定的可靠性要求。简而言之便是农业劳动者在使用此类机械设备期间，机械设备具有可靠性，确保只要农业劳动者操作得当，便不会轻易出现机械事故。

2 机械电子设备的结构一体化设计

随着我国电子信息技术的发展，目前机械设备与信息技术的巧妙融合成为了我国农业机械设备发展的大趋势，并且信息技术控制下的机械设备具备更高的精确性、科学性、有效性。而在联合一体化机械电子设备的结构一体化设计过程中，机载电子设备的可靠性则显得尤为重要，设计开始前，相关设计人员应进行大量社会调研，采访大量相关从业者，而后将调研和采访所得数据进行整合分析，再结合市场实际需求设计相应机械设备。而时至今日，我国电子产品和信息技术已然比较成熟，并且随着互联网的普及，信息技术适应的外部环境范围越来越广，通过信息电子设备控制农用机械设备显然更加精准、可靠并高效[3]。

2.1 简化农机设备机械结构设计

经过对我国大量机载电子设备进行研究分析发现，其在进行结构一体化设计过程中，各大零部件多以串联的方式进行连接组合，其内部可靠性模型多以串联模式为主。故而为确保农业生产过程中的安全稳定性，降低生产安全隐患，在联合一体化机械电子设备结构一体化的设计过程中，应针对性增强各零件之间的串联可靠性，并且应适当简化结构模式，使用一些简单并可靠的零部件，减少使用一些实用价值不大，仅为美观的零部件，确保机械结构设计的可靠性，降低农业工作人员的安全风险。

2.2 损伤容限失效安全设计

在对联合一体化机械电子设备的结构一体化设计中，如若设备的某一部位出现裂痕，或者零部件出现损坏，此种硬件设备的毁坏将会直接对整体设备的可靠性带来巨大影响。而与之相悖的是，设备部分零部件内部出现裂纹又不会对整体机械设备造成过大影响，而此时设计人员对于失效安全设计的工作则显得极其重要。设计人员可利用好失效安全设计技术，此类技术在航空领域运用广泛，能够有效利用产品自身结构特性，确保机载电子设备能够有效运行。

3 联合一体化农机设备机械的结构设计

联合一体化农机设备必须满足农业劳动者的日常需求，例如施肥、翻土等工作，故而联合一体化农机设备的机械结构设计也必须满足此类需求，其设计完成后应能够在一定程度上解放农业劳动力，从而让其运用此类机械设备，降低日常农工对其自身劳损的同时，提升农业生产效率。

3.1 种子肥料播撒结构的设计

为保障种子成活率，在种子已经播种完毕后，其中施肥环节尤为重要，其直接决定了种子的成长速度和成功率。故而在种子肥料播撒结构的设计过程中，可使用上位排种器和上位排肥器结构，以此构成种子与肥料区分播施，避免同穴内出现多个种子，或一穴内没有种子，以及部分穴内没有肥料，部分穴内肥料过剩的情况发生。而对于上位排种器而言，采用的是窝眼式排种器，此种设计方式可保证播种和施肥过程中，避免一个穴内出现多粒种子。从而最大程度上提升肥料供应需求，增加种子发芽率，并且能够确保每颗种子皆能够获得生长所需肥料。

3.2 仿形整平器的结构设计

施肥过后便是覆膜，而种植过程中，为确保覆膜工作能够高效顺利地完成，仿形整平器的设计成为其中重中之重。联合一体化农机设备在日常使用过程中，仿形整平器的设计能够帮助设备满足不同地形的不同需求。除此之外，在对仿形整平器设计时，还应实地考察具体生产地形和生产需求，从而将其设置成为不同形状，而后在农业生产中，还需要结合实际地形对其进行安装与调试，进而在播种环节中，能够整平土壤，为后续覆膜工作打好基础。

3.3 覆土装置的结构设计

利用仿形整平器整平土壤并覆膜后，便进入了播种的最后一环，即为覆土。而由于覆盖的地膜很轻，并且由于外部环境的变化，导致地膜不容易固定，因此，在进行打孔时，经常会出现地膜突然浮起的现象发生。故而在联合一体化农机设备机械结构设计过程中，可对设备设计覆土装置，在覆膜工作完成后，便对其进行覆土。覆土时，首先采用圆盘装置取土，而覆土工作则利用滚筒实现，通过覆土滚筒在地膜上滚动，从而实现在地膜上覆土。

4 结语

简而言之，联合一体化农机设备的机械设计结构一方面可与电子设备进行巧妙结合，将时代背景下的电子信息技术融入其中，提升农机设备的工作效率和精准性。除此之外，联合一体化农机设备的机械设计还应以满足农业劳作需求为第一主旨，确保机械设备设计过程中具备技术性能准则、可靠性准则以及标准化准则。而后再根据对实际环境的客观考察，作出合理化改进设计，以此满足农业劳作需求，提升农业生产效率。