基于设计链构建与推广农业机械新技术应用研究——以农机新技术免耕播种机应用为例

祁志伦

（即墨市农业综合行政执法大队，山东 即墨 266200）

基于设计链构建与推广农业机械新技术应用研究
——以农机新技术免耕播种机应用为例

祁志伦

（即墨市农业综合行政执法大队，山东 即墨 266200）

文章基于在传统农机产品开发模式下，开发的农机产品存在质量差、科技投入的效率不够高、研发周期长等问题，文章引入设计链开发农业机械新产品，并针对农机产品开发的特殊性，重点关注应用设计链开发农机新产品的适用性、设计链构建以及运作中存在的问题。

农业机械；农机推广；设计链；农产品

农业的稳定、快速发展，需要科技进步，科学技术要以有形商品形式为载体进入生产领域。农机产品作为现代科学技术的载体，一般是科研部门研究、工业部门生产、农业部门使用，其实现过程横跨三大产业。同时，农机产品的研发涉及到基础科学和应用科学、工学和农学等不同领域，基本上包容了工科的全部学科和部分农业学科以及经济学科。由于使用对象农业的基础产业和弱质产业特性，要求农业机械产品以低价或福利方式进入农业市场，即由国家以二次分配方式对农业机械产品的其余价值量给予补偿。简言之，就是对农机研发机构给予相应的政策资金投入。否则，农业机械产品的研发单位将不能实现其全部商品价值，不能进行“扩大再生产”而陷入困境中。

1 农业机械新产品与农业机械新产品开发

农业机械主要是指田间作业机具，包括部分场上作业机械——耕整机械、播种施肥机械、田间管理机械、植保机械、排灌机械、收获机械等。农业机械新产品是指在原理、用途、性能材质、结构以及元器件等某些方面比老产品有显著改进或提高，并在市场上初次出现的农业机械产品。企业中的农业机械新产品存在不同的创新程度，“新”字归结起来有两层含义：第一，对农机企业来说是新的。在这个层面上，公司从来没有制造或销售过该类产品，但其他公司也许做过；第二，对市场来说是新的，或是革新产品，该类产品第一次进入市场。

农业机械新产品开发就是指农机工业企业为了满足农业生产需求，挖掘潜在的市场需求和开拓未来的市场，在长期的市场竞争中保持与强化自己在市场中的竞争力与竞争地位，通过对某种农机新产品开发方式的选择，在企业总体规划与战略的指导下，以最小化的资金与人力投入，开发得到最具竞争力和最受农业生产所接受的新产品，从而获取最大化的社会与经济效益的活动。

2 产品设计链与农业机械产品开发的设计链

（1）产品设计链在农机新技术产品中的应用。相关学者将产品设计链定义为由制造商与供应商组成的协同设计网络。而Grady等人进一步拓展了设计链的概念，提出设计链应该包括制造商、供应商和客户等。但至今为止，产品设计链尚无一个公认的定义，一般认为，产品设计链是由一群组织(供应商、制造商和客户等）协同进行产品开发以满足用户需求的网络组织。从以上定义来看，产品设计链是基于市场需求，由产品价值形成过程中所涉及的主要技术相关者组成，通过利用一定的软硬件平台将地理上分散的组成一个协同开发网络，其协同过程主要由一些互不相同但又相互关联的设计活动构成。文章将农业机械新产品开发的设计链定义为由一群组织在一定环境和规则约束下协同开发农机产品以满足农业生产需要的动态网络组织形式。

（2）农机新产品开发的设计链探析。①农机新产品开发的设计链构建和运行以一定的环境和规则为基础。农机产品开发过程是一个复杂的系统工程，涉及到多个学科，如工程技术、农业科学和经济管理等领域的知识，同时，农机新产品开发主要是科研部门研究、工业部门生产和农业部门使用，具有跨学科、跨部门的特殊性。农机新产品开发的设计链构建和运行中的环境和规则基础包括制度环境和开发平台技术。前者表现为政府宏观政策、成员合作协议等，主要为设计链的构建提供政策支持，为设计链构建和有效运行提供保证；后者表现为产品开发的软硬件环境，如设计交流平台、知识共享平台、零件图纸库模块和构件库模块等，主要为设计链运行中开发成员的知识共享，特别是农机与农艺信息的充分共享提供条件。②产品设计链通过整合创新资源降低研发成本、提高产品质量。农机院校和科研机构拥有丰富的创新资源和优越的创新条件，充分利用这些资源，一方面，可以避免创新资源的重复投入；另一方面，通过整合各类创新优势资源能够实现优势互补、互利合作、充分利用现代各种先进设计理念和科学技术，如虚拟设计、并行工程、ERP等，迅速开发低成本、高质量的产品，以尽可能地获得更多的利润，其最终目标是缩短产品从概念构思到用户手中的时间，降低研发成本和风险，满足农业生产的多样化需求，使用户更加满意。

3 农业机械新技术应用以免耕播种机为例

在综合分析国内外保护性耕作技术及免耕播种机发展现状的基础上，对破茬入土部件圆盘破茬刀工作过程进行了分析，对三种圆盘破茬刀的田间工作性能进行了试验，对工作部件运动稳定性进行了分析，研究了破茬部件参数化设计及自动装配的关键技术并开发了相应的系统，利用虚拟样机技术对播种机仿形机构进行了参数优化。通过受力分析，得出了免耕条件下地表覆盖秸秆被破茬刀切断而不沿地面被推走的条件。结果表明，破茬刀入土深度能满足切开地表下根茬即可，不宜太大；增大圆盘破茬刀直径有利于切割地表上覆盖的秸秆。分析了破茬刀切茬过程中刀刃滑切角的变化。刀刃上任一点随着切割过程的进行，距沟底高度逐渐减小，其滑切角也随着减小。破茬刀入土深度相同的情况下，半径越大，滑切角越小，越不利于破茬刀入土和减小切茬阻力。因此，在条件允许的情况下，破茬刀半径应取小值。分析了破茬刀滑移对刀刃上任一点滑切角和速度变化的影响，结果表明:破茬刀滑移使得实际滑切角比理论滑切角要小，滑移程度越大，滑切角越小，切茬阻力越大。波纹圆盘破茬刀与平面圆盘破茬刀相比较，由于波纹与土壤紧密接触，破茬刀不易滑移，刀刃滑切作用较强，因此切断根茬效果较好。滑移率对破茬刀刃上任一点的速度影响与该点运动所处的位置有关，在破茬过程中的绝大多数时间内破茬刀滑移对切割速度产生不利影响，因此要尽量减小破茬刀的滑移。

对影响免耕播种机工作部件侧向位移和侧移速度的因素进行了分析，结果表明：机组作业速度和工作部件与拖拉机驱动轮轴线距离增加，都会使工作部件侧位移和侧移速度增大。为了保证垄作免耕作业质量，要求机组速度不宜过高。对免耕播种机设计而言，可以通过增加两下悬挂点距离来增大拖拉机两下拉杆之间的夹角，从而使播种机工作部件与驱动轮轴线距离减小。建立了四杆仿形机构安装拉力弹簧的免耕播种机单体受力模型及开沟深度稳定性数学模型，分析表明:增大机器质量、增加机器对通过重心轴线的转动惯量，有利于提高机器运行过程中的开沟深度稳定性，对免耕播种机的设计具有指导意义。增大拉力弹簧刚度系数有利于开沟深度稳定，但上仿形时会使仿形轮下陷深度增加而减小播深，增大阻力，因此要综合考虑。

［1］李凤芝，侯春玲.农用机械闲置期间的维护与保管［J］.吉林农业，2013，（7）.

Research on Application of New Technology in Construction and Promotion of Agricultural M achinery Based on Design Chain——Taking App lication of New Technology of No-tillage Planter for Agricultural M achinery as an Exam p le

QI Zhi-lun
（Jimo City Agricultural Comprehensive Administrative Law Enforcement Battalion，Jimo，Shandong 266200，China）

Based on the problem of poor quality of agricultural products，low efficiency of investment in science and technologyand long length of research and development under the development mode of traditional agricultural machinery，the paper introduces the design chain to develop new products of agricultural machinery and specializes in the development of agricultural machinery products，focuses on the problems in the application of design chain development of new agricultural products applicability，design chain construction and operation.

agricultural machinery；agricultural extension；design chain；agricultural products

F323.3

A

2095-980X（2017）06-0019-02

2017-05-26

祁志伦（1987-），男，山东德州人，助理工程师。