機(jī)具的合理選型與配備

蘇禮春

目前，我國農(nóng)機(jī)具配備具有如下特點(diǎn)：動(dòng)力機(jī)具多、配套機(jī)具少，小型機(jī)具多、大中型機(jī)具較少。特別是在南方水田區(qū)，表現(xiàn)得更加顯著。在國外，美國和加拿大等實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化的國家，動(dòng)力配備通常為1～1.2 kW/hm2；以中小型機(jī)械為主的意大利，基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，動(dòng)力配備平均為5 kW/hm2左右。而2015年，我國動(dòng)力配備為6.5 kW/hm2，跟歐美國家相比，仍存在很大的差距。另外，在機(jī)具配備上仍缺乏有效的理論指導(dǎo)，特別是在農(nóng)機(jī)具選型方面，主要依靠使用者的經(jīng)驗(yàn)，而且在配備過程中也缺乏全局思維，導(dǎo)致農(nóng)機(jī)具出現(xiàn)過剩和短缺兩個(gè)極端現(xiàn)象，造成農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)的整體生產(chǎn)率不高。因此，本文將從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)模式和機(jī)具選型兩方面展開討論，為生產(chǎn)模式選擇及機(jī)具選型提供決策參考。

1 機(jī)械化生產(chǎn)模式的選擇原則

機(jī)具選擇首先要與當(dāng)?shù)厮捎玫臋C(jī)械化生產(chǎn)模式相適應(yīng)，而生產(chǎn)模式的選擇須遵循以下原則。

（1）因地制宜原則。一定的農(nóng)藝總是與當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、作物種植制度及農(nóng)民的種植習(xí)慣相聯(lián)系。合理的機(jī)械化技術(shù)模式的選擇，必須遵循因地制宜原則，才能在同樣的投入下，保證高產(chǎn)出，從而使農(nóng)民的收益最大化。

（2）節(jié)約燃油原則。我國正處于農(nóng)業(yè)機(jī)械化快速發(fā)展階段，按目前發(fā)展速度，燃油消耗增長量持續(xù)上升，這對資源相對不足的我國來說，是一個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)。燃油消耗的大幅度增長也將成為阻礙農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的一大障礙，不利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)。降低燃油消耗是當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要求，因此，選取節(jié)油性機(jī)械化技術(shù)模式至關(guān)重要。

（3）效益明顯原則。合理的機(jī)械化技術(shù)模式，必須效益明顯，即以最小的投入，得到盡可能大的產(chǎn)出，才能使農(nóng)民樂于接受。這不僅僅是局限于眼前利益，更重要的是從全面、長遠(yuǎn)、系統(tǒng)的觀點(diǎn)去考慮。

2 配套機(jī)具選型方法

農(nóng)機(jī)具配備，是指將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程機(jī)械化所需要的各種動(dòng)力和作業(yè)機(jī)械有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)給定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，包括選型、配套及機(jī)組數(shù)量的確定。作為一個(gè)系統(tǒng)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)的機(jī)具應(yīng)具有較好的適應(yīng)性，在結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)用參數(shù)和作業(yè)工序之間存在一定的協(xié)調(diào)關(guān)系，既能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)要求，又能達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效果。農(nóng)機(jī)具系統(tǒng)選型配套應(yīng)考慮農(nóng)機(jī)具的適應(yīng)性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性。

2.1 作業(yè)機(jī)具選型原則

對已選定的機(jī)械化生產(chǎn)模式，選取與其相對應(yīng)的作業(yè)機(jī)具。首先，應(yīng)從因地制宜性來考慮，選取的機(jī)具能適應(yīng)各典型區(qū)域的自然條件和農(nóng)業(yè)條件，滿足各種農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)節(jié)的農(nóng)藝要求及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的要求。如在丘陵山區(qū)，應(yīng)逐步推廣小型聯(lián)合收獲機(jī)、水稻步進(jìn)式插秧機(jī)和小型的小麥保護(hù)性耕作種植機(jī)械；在平原地區(qū)，機(jī)具配備應(yīng)趨于大型化，應(yīng)加大高速乘坐式插秧機(jī)，集開溝、滅茬、播種、施肥、覆土、鎮(zhèn)壓等多道工序于一體的大型小麥保護(hù)性種植機(jī)械和帶秸稈粉碎的大型聯(lián)合收獲機(jī)等機(jī)具所占的比例，特別在水旱輪作區(qū)，可配備兼收水稻和小麥的水旱聯(lián)合收獲機(jī)。

其次，從燃油節(jié)約性原則來看，應(yīng)盡量選取復(fù)式作業(yè)機(jī)具和多功能作業(yè)機(jī)具，從而降低油耗，也可避免因拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù)多帶來的土壤壓實(shí)，同時(shí)機(jī)具技術(shù)結(jié)構(gòu)先進(jìn)、能耗低、損失小。如在經(jīng)濟(jì)條件較好的平原地區(qū)，在機(jī)具配備呈大型化的同時(shí)，有能力發(fā)展高性能和節(jié)油型機(jī)具。

另外，還應(yīng)該滿足以下條件：

（1）農(nóng)機(jī)具性價(jià)比高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，零部件通用性和互換性較好。

（2）農(nóng)機(jī)具工作穩(wěn)定可靠，操作簡單、方便和安全，可維護(hù)性好。

（3）機(jī)型少而精，以滿足經(jīng)濟(jì)合理的需求為度。

2.2 動(dòng)力機(jī)具與配套機(jī)具之間的合理配備

在做機(jī)具選型時(shí)，進(jìn)行動(dòng)力與配套機(jī)具的組合中，也必須遵循一定的原則。從發(fā)動(dòng)機(jī)工作負(fù)荷的特性曲線可以看出，在一定的使用范圍內(nèi)，拖拉機(jī)的耗油率是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加而下降，在接近滿負(fù)荷狀態(tài)下工作，耗油率最低。這就說明動(dòng)力機(jī)械與作業(yè)機(jī)具的配套不但要求在尺寸上協(xié)調(diào)，而且要求在功率上匹配，能夠充分利用動(dòng)力機(jī)械的功率。因此，選定動(dòng)力機(jī)械和作業(yè)機(jī)具之后，需要進(jìn)行二者的功率匹配驗(yàn)算。作業(yè)機(jī)具所需要功率可按以下公式計(jì)算：

式中：NT為拖拉機(jī)牽引功率，kW；ηT為牽引效率；v為機(jī)組作業(yè)的最適宜的工作速度，km/h；k為機(jī)組牽引工作中的比阻，N/m；b為農(nóng)機(jī)具的作業(yè)幅寬，m。

用上式算出的Ne與所選的拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率NeH對照，應(yīng)使Ne＜NeH，且接近，就算是合理匹配了；但是應(yīng)留有一定的功率儲(chǔ)備以防止超負(fù)荷。Ne與NeH之比，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)ζN,即：

負(fù)荷系數(shù)因作業(yè)而異，一般負(fù)荷系數(shù)在0.8左右，則稱為動(dòng)力機(jī)械與作業(yè)機(jī)械功率匹配。如果功率不相匹配，則應(yīng)調(diào)整農(nóng)機(jī)具工作幅寬，或改變拖拉機(jī)類型，也可以采用不同作業(yè)速度進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)可采用大小拖拉機(jī)搭配的方式組成配套機(jī)具，但必須經(jīng)濟(jì)合理。

下面舉一個(gè)例子說明機(jī)具的功率匹配。例如：要給型號為1GN-175的旋耕機(jī)配備動(dòng)力機(jī)，該機(jī)具幅寬為1.8 m，已知該旋耕機(jī)作業(yè)速度為6 km/h，作業(yè)比阻為11 kN/m，若牽引效率ηT為0.85，則

因此，選取的拖拉機(jī)動(dòng)力應(yīng)當(dāng)超過38.8 kW，且超過幅度不大。若功率不匹配，可在作業(yè)過程中調(diào)整作業(yè)速度，從而使機(jī)組在接近滿負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行作業(yè)，達(dá)到省油的目的。