联合一体化农机设备机械结构设计分析

郭箫玥

（河南农业职业学院，河南 郑州 451450）

1 联合一体化农机设备机械结构设计原则与注意事项

1.1 联合一体化农机设备机械结构设计原则

为保证联合一体化农机设备质量，设计人员要严格遵循技术性原则、标准化原则、可靠性原则三大原则，对机械结构进行科学化设计[1]。

1.1.1 技术性原则

在进行设备机械结构设计时，设计人员要严格遵循技术性原则，结合农户实际耕作需求，突出设备的静态性能和动态性能。例如，为保证联合一体化农机设备设计质量，要重视对设备传递功率、抗摩擦磨损性能的提升[2]，保证联合一体化农机设备的可靠性和安全性，大幅度提高农业生产效率。

1.1.2 标准化原则

在设计联合一体化农机设备时，设计人员要遵循标准化原则，促使所设计的设备完全满足农户的实际使用需求，使得该设备表现出容错率高、操作简单、安全可靠等特点，便于农业劳动者积极主动地使用和推广该设备，为提高联合一体化农机设备利用率创造了良好的条件。在进行设备机械结构设计时，标准化原则主要包含概念标准化原则、方法标准化原则。因此，所设计的联合一体化农机设备要满足以上所有标准化原则，从而提高该设备的使用性能，延长其使用寿命。

1.1.3 可靠性原则

顾名思义，联合一体化农机设备机械结构设计的可靠性原则即产品或零部件在正常的使用条件下，在预期寿命内能完成规定功能的概率[3]。可靠性原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。

1.2 联合一体化农机设备机械结构设计注意事项

通过研发和分析大量的机械电子设备，不难发现在进行联合一体化农机设备结构设计时，要采用串联的方式，连接组合各个零部件，确保该设备内部模型连接为统一整体。所以，为保证农业生产的高效性和安全性，降低生产安全风险[4]，要做好对该设备内部各个零件的串联设计。同时，还要重视对简单、适用性零部件的使用和组合，以达到简化该设备内部结构的目的。只有这样，才能有效地提高设备机械结构设计的规范性和可靠性，为保证农业作业人员的安全性提供重要的设备支持。

2 联合一体化农机设备结构设计中新技术的应用

2.1 传感器监测技术的应用

传感器在联合一体化农机设备系统中起着重要的作用，通过传感器的应用可以有效地获取农业机械和周围环境的信息。现阶段农业机械正逐渐向复杂化和大规模发展，对这些部件的工作状态和相关参数的监测需要具有不同功能的传感器，以确保控制系统能够实时获取和分析农业机械的工作状态[5]。农业机械产品中常用的传感器包括温度传感器、速度传感器、计量传感器、动态传感器、转速传感器、扭矩传感器等，传感器技术的应用使驾驶员对农业机械的内部工作状态和外部环境状态有了更直观的了解，便于及时调整机械的运行方案，或通过机电自动控制，防止故障问题的发生，可以提高农业机械运行的可靠性。

2.2 自动控制技术的应用

自动控制是指应用控制装置自动、有目的地控制或操作机器设备和运行过程，通过可控元件实现对农业机械重要结构位置和运行部件的控制，自动控制的任务是控制一些物理量按照预定的规律变化。在自动控制技术中，农业机械借助电气控制元件对农业机械液压系统实现精确控制，这是农业机械自动控制技术中应用最广泛的技术，与传统的手柄控制相比，利用电子技术大大提高了液压系统的精度，扩展了液压系统功能，减少了人为操作带来的误差问题。

2.3 智能导航技术的应用

通过在农业机械中放置GPS 终端，可以实时显示农业机械的工作位置，并通过卫星导航系统引导农业机械工作[6]。目前，智能导航技术在农业机械中的功能应用主要包括两个方面，一是利用导航对农业机械驾驶员进行监控和引导，例如，在机械化耕作和整地作业中，导航技术可以及时检测到农业机械偏离路径或行驶速度异常等问题，使驾驶员能够及时调整驾驶程序；二是利用导航引导智能农业机械实现自动驾驶和操作，为自动驾驶提供准确的坐标和位置信息，为无人农业机械操作提供技术支持[7]。

3 联合一体化农机设备机械结构设计

所设计的联合一体化农机设备要满足施肥、翻土等农业劳作需求，取代日常农业工具的使用，减少农业劳动力消耗，促使农业生产向智能化、高效化、数字化方向不断发展，为保证农业生产的高效性和质量打下坚实的基础[8]。为充分发挥和利用机械自动化技术的应用优势，提高联合一体化农机设备的稳定性和实用性，设计人员必须严格按照如图1 所示的农机设备机械结构设计示意图，完成对种子肥料播撒装置、仿形整平器、土地整平装置、覆盖膜装置等结构的设计。

图1 联合一体化农机设备机械结构设计示意图

3.1 种子肥料播撒装置设计

为提高种子成活率，当种子播撒结束后，要重视施肥环节的实施，一旦施肥环节落实不到位，会直接影响种子的成长速度。所以，在设计种子肥料播撒装置时，要重视对上位排种器和排肥器的使用，然后，采用分区播施的方式[9]，将种子科学播撒到同穴内，避免同穴播撒多个种子或无种子现象。在应用上位排种器时，要采用窝眼式排种法，进行科学播种和施肥，避免同一地穴出现多个种子现象。同时，还能提高种子发芽率和成活率，保证肥料供应的充足性和及时性，为所有种子正常生长提供足够的肥料。

种子肥料播撒装置主要是由双环带轮盘、肥料、入土器等部分组成。其中，双环带轮盘含有以下两个环道：1）内环道。内环道口径较宽，主要放置种子。2）外环道。外环道相对较窄，主要放置颗粒较小的肥料。在进行机械运转时，在弹簧作用下，鸭舌始终处于闭合状态，当双环带轮盘稳定旋转后，入土器会为种子施加一定的推动力[10]，使其推动至鸭舌内，确保鸭舌处于完全撑开状态，然后，将存储到不同环道的种子和肥料直接压入到土壤中，确保整个播种工作全部完成。

3.2 仿形整平器设计

施肥结束后，要进入到覆膜环节。在进行种植时，为更好地开展覆膜工作，要重视对仿形整平器的设计。在使用联合一体化农机设备时，通过设计和应用仿形整平器，可以确保该设备有效满足不同地形处理需求。另外，在设计仿形整平器时，要结合不同地形和生产需求，将其有针对性地设置为相应形状。在后期农业生产实践中，还要结合实际地形情况，科学安装和调试仿形整平器。仿形整平器形状相对简单，主要包含“M”“V”等形状，用户可以结合自身实际使用需求，科学改装和加工模具，从而保证模具应用效果。通过使用仿形整平器，可以打碎处理土质结构中的大块土壤凝结，从而保证最终播种效果，用户通过将仿形整平器与机架悬载点进行固定，可以借助机械牵引力，进行土地平整操作。

3.3 土地整平装置设计

土地整平装置在实际设计中，要将水平仪装置设置到前支架上，并利用农机处理系统，获取和分析设备相关状态数据，并采用数字形式，将这些数据形象、直观地呈现在用户面前，引导用户选用合适的整平方式，依次完成播种、施肥、整平工作。

3.4 覆盖膜装置设计

地膜覆盖操作是否规范，直接影响种子播种成活率。处于播种初期的种子生命力相对脆弱，在酷暑、暴雨等恶劣天气影响下，会对出芽成功率产生直接性的影响。另外，覆盖地膜操作在某种程度上可以避免肥料出现挥发现象。同时，还能避免杂草、昆虫直接侵害农作物。所以，在联合一体化农机设备中，要重视对覆盖膜装置的设计。

覆盖膜装置主要是由地膜支架、覆土器、地轮、自动切膜机等部分组成。该装置在实际运行时，要利用动力设备的牵引力，促使地膜轴稳定旋转，确保土地表面自动敷设一层地膜。另外，通过地轮，可以对覆盖处理后的地膜进行压实处理，当地膜完全释放到田间地头后，采用自动切膜的方式，截断地膜，确保地膜敷设工作落实到位。另外，为确保模孔与种子之间能够有效衔接，要进行加载覆膜组件处理时，需要在入土器前端放置相应的轮轴，并进行轮轴覆土压膜处理。

3.5 覆土装置设计

在进行覆膜工作时，要同步进行覆土操作。在覆土环节中，覆盖地膜相对较轻，在外部环境的不良影响下，增加了地膜固定难度，最终造成打孔操作出现地膜浮起现象，而覆土装置的设计可以有效地解决以上问题，通过设计和应用覆土装置，可以保证覆土操作的高效性和规范性。在进行覆土操作时，要先利用全盘装置取出所需要的土壤，然后利用滚筒，开展覆土工作，最后，通过将覆土滚筒滚动在地膜上，可以保证地膜覆土效果。

在设计覆土装置时，要结合覆膜工序开展情况，将取土圆盘搭建在机架两侧，然后，将松散的泥土传输到覆土滚筒中，对其进行粉碎打散处理。在农机迁移下，将土壤从滚筒内翻出，并将其均匀散落到地膜表面，然后，对滚筒进行压实处理，在滚筒压实处理后，对地膜进行覆盖处理。

4 联合一体化农机设备机械结构的具体应用

为有效验证联合一体化农机设备的功能效果，本文将该设备应用到农作物生产中。首先，结合耕种需求，合理利用机械空间，降低农民生产工作量，同时，还能结合该设备的可操作空间能力，结合种植需求，自行改装和加载农机功能组件，保证农机设备一体化应用水平。其次，利用机架装置，将固定板等部件安装和固定到下梁位置，并统一悬挂播种装置、覆土机、覆盖膜装置、整地装置等多种功能组件。在此基础上，利用螺栓，对机架的伸长距离进行自动调整和设置，便于用户结合自身耕种需求，有针对性地调整农机作业模式。

5 小结

综上所述，在设计联合一体化农机设备机械结构时，要做好与电子设备的有效结合，重视对电子信息技术的应用，确保农机设备表现出工作效率高、精确性高等特点。应结合农业劳作需求，严格遵循技术性原则、标准化原则、可靠性原则，规范设计机械设备。此外，还要结合实际环境特点，针对性地设计联合一体化农机设备，提高农业生产效率和效果，满足农业生产需求。