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(安徽省蕪湖市南陵縣許鎮(zhèn)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心,安徽 南陵 241300)
隨著我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的推進(jìn),農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用程度不斷加深,我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)率也在不斷提高。近幾年,國(guó)家加大了農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼力度,特別是增加了對(duì)于大中型農(nóng)機(jī)的購(gòu)進(jìn)補(bǔ)貼,積極地推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式向現(xiàn)代化、機(jī)械化、智能化轉(zhuǎn)變。而農(nóng)業(yè)機(jī)械化最顯著的標(biāo)志就是農(nóng)機(jī)數(shù)量的增多及農(nóng)機(jī)從小型向大中型轉(zhuǎn)變,大中型農(nóng)機(jī)及其技術(shù)的推廣應(yīng)用也因此成為了推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)進(jìn)步和發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力量?,F(xiàn)代化農(nóng)機(jī)應(yīng)用過程中,拖拉機(jī)作為動(dòng)力機(jī)械始終承擔(dān)著極其重要的生產(chǎn)任務(wù)。拖拉機(jī)通過與各項(xiàng)農(nóng)機(jī)具聯(lián)結(jié)配套,構(gòu)成固定作業(yè)機(jī)組,幾乎出現(xiàn)在耕地、整地、播種、中耕、收獲、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)中。研究拖拉機(jī)配套農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)技術(shù)對(duì)推廣和發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)和提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平有著重要的意義。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的拖拉機(jī)一般指配帶各類農(nóng)機(jī)具的拖拉機(jī)機(jī)型。這類拖拉機(jī)一般由發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、電氣系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、牽引裝置等組成。發(fā)動(dòng)機(jī)是拖拉機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng),國(guó)內(nèi)的大部分拖拉機(jī)采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)。除發(fā)動(dòng)機(jī)及儀表設(shè)備以外,其他系統(tǒng)及裝置統(tǒng)稱為拖拉機(jī)底盤。拖拉機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)由離合器、變速箱、中央傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。其中中央傳動(dòng)、最終傳動(dòng)及差速器被統(tǒng)稱為拖拉機(jī)的后橋。拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具之間通常通過牽引裝置進(jìn)行聯(lián)結(jié)。部分拖拉機(jī)裝配有液壓懸掛裝置,通過懸掛的方式與配套農(nóng)機(jī)具進(jìn)行聯(lián)結(jié)[1]。
牽引聯(lián)結(jié)是通過拖拉機(jī)牽引裝置聯(lián)結(jié)配套農(nóng)機(jī)具的方式。常見的牽引聯(lián)結(jié)方式包括固定式和擺桿式兩種。固定式以小四輪為主,帶有牽引架、牽引叉裝置。其中牽引架的高度可以調(diào)節(jié),部分牽引叉可以適當(dāng)?shù)厮秸{(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)拖拉機(jī)的牽引架和牽引叉,可以使它們和需要聯(lián)結(jié)的配套農(nóng)機(jī)具保持合適的高度。拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具聯(lián)結(jié)完成后,二者的阻力中心處在同一水平線上即為最佳的聯(lián)結(jié)位置[2]。此時(shí)在拖拉機(jī)的后輪形成了新的牽引中心,用以平衡拖拉機(jī)和配套農(nóng)機(jī)具,使二者在固定作業(yè)狀態(tài)下保持穩(wěn)定的作業(yè)中心和合適的作業(yè)角度。
懸掛聯(lián)結(jié)主要用于帶有液壓懸掛裝置的拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具的聯(lián)結(jié)組合。不同類型的拖拉機(jī)的懸掛裝置各有特點(diǎn)。其中小馬力拖拉機(jī)一般采用三點(diǎn)懸掛設(shè)計(jì),大馬力拖拉機(jī)或重載機(jī)型拖拉機(jī)一般采用兩點(diǎn)懸掛設(shè)計(jì),這里的“點(diǎn)”指的拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具的懸掛連接點(diǎn)。三點(diǎn)懸掛連接具有穩(wěn)定性好的特點(diǎn),但缺乏靈活性;兩點(diǎn)懸掛連接可適當(dāng)擺動(dòng),具有較為靈活的牽引性。
犁耕是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的一種翻松整地方式,這種耕地方式有利于改善土壤結(jié)構(gòu),提高土壤透氣性,促進(jìn)種子萌發(fā)。犁耕作業(yè)主要由犁耕機(jī)完成,常見的犁耕方法包括環(huán)節(jié)套耕法、無環(huán)節(jié)套耕法、梭形耕法、梯形田塊耕法、三角形地塊耕法、聯(lián)耕法、回耕法、倒退移行法等。犁耕機(jī)可以更換不同的耕地刀具,具有耕地深度深、深度和寬度可靈活調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì),在開荒、翻地、開溝等生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用率較高[3]。
旋耕法是采用旋耕機(jī)進(jìn)行整地松土的一種方式。旋耕機(jī)的主要功能是碎土、起漿。旋耕機(jī)的翻地深度一般為12 ~13 厘米,最深為15 厘米。常用的旋耕方法包括梭形耕法、套耕法、回耕法等。
耙田作業(yè)由傳統(tǒng)的耙地作業(yè)發(fā)展而來,主要借助耙田機(jī)來完成。耙田機(jī)由拖拉機(jī)和耙具組成。耙田作業(yè)過程中耙具所需要的附著力較大,雙輪驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)在耙田作業(yè)中容易打滑,穩(wěn)定性較差,因此耙田機(jī)一般需要三輪驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)牽引帶動(dòng)。大部分耙田機(jī)需要對(duì)拖拉機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)、牽引裝置進(jìn)行改裝,在其機(jī)動(dòng)力輸出口位置采用螺栓連接大梁,并在梁上安裝駕駛座及控制裝置,梁下安裝尾輪、分動(dòng)箱,使尾輪通過傳動(dòng)裝置由主動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。在機(jī)械后部安裝一塊可升降平板。在前輪和尾輪之間安裝可升降耙滾,使耙滾寬度大于兩前輪間距,耙滾就可以由主動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng),形成三輪驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)耙具固定組合機(jī)。
播種機(jī)是由拖拉機(jī)和以種子播種為主的配套農(nóng)機(jī)具組合而成的固定作業(yè)機(jī)械。播種機(jī)類型多種多樣。根據(jù)作物種類可以劃分為棉花播種機(jī)、谷物條播機(jī)、牧草撒播機(jī)、玉米穴播機(jī)、油菜直播機(jī)等;根據(jù)播種方式劃分為撒播機(jī)、條播機(jī)、點(diǎn)播機(jī)和穴播機(jī)等;根據(jù)播量的單位精密程度及作業(yè)類型可分為精密播種機(jī)、覆膜播種機(jī)、免耕播種機(jī)。此外,根據(jù)其他一些播種需求,一些播種機(jī)還帶有種肥箱、排肥器、排種器等。隨著科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展,播種機(jī)的類型越來越多,功能也越來越多。近幾年,多功能一體化播種機(jī)發(fā)展較快,適應(yīng)各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的多功能一體化播種機(jī)的應(yīng)用極大地提高了播種作業(yè)的效率及標(biāo)準(zhǔn)化程度,同時(shí)也為農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化作業(yè)和全程機(jī)械化作業(yè)奠定了基礎(chǔ)[4]。
隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度越來越高,農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)涉及的范圍越來越廣,甚至已經(jīng)涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。這其中包括中耕作業(yè)、噴藥作業(yè)、收獲作業(yè)等。用于中耕作業(yè)的機(jī)械包括松土機(jī)、除草機(jī)、培土機(jī)、噴藥機(jī)等。根據(jù)生產(chǎn)需求,為拖拉機(jī)配套同等作業(yè)規(guī)格的松土機(jī)、除草機(jī)、培土機(jī)、噴藥機(jī)等,有利于提高農(nóng)作物全程機(jī)械化作業(yè)的程度,提高機(jī)械作業(yè)的精準(zhǔn)化程度。收獲機(jī)是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較早的一種農(nóng)機(jī)?,F(xiàn)階段,許多規(guī)?;N植產(chǎn)區(qū)以推廣大中型的聯(lián)合一體化收獲機(jī)為主,一些生產(chǎn)環(huán)境局限性較大的地方仍舊以中小型收獲機(jī)為主。小型拖拉機(jī)一般單獨(dú)配套收獲機(jī)和脫粒機(jī),分別完成農(nóng)作物的收獲作業(yè)和脫粒作業(yè),相對(duì)而言生產(chǎn)效率較低。大型聯(lián)合收獲機(jī)則具有收獲、脫粒、烘干、秸稈處理等一體化作業(yè)功能,作業(yè)效率高,有利于降低綜合作業(yè)的成本。
隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,大馬力拖拉機(jī)的市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大,大馬力拖拉機(jī)及其配套技術(shù)的研究成為農(nóng)機(jī)具研究的一個(gè)熱門方向。大馬力拖拉機(jī)動(dòng)能機(jī) ( 組 ),可以配套功能更加全面、寬幅更大、作業(yè)質(zhì)量更高、作業(yè)精準(zhǔn)度更高的農(nóng)機(jī)具裝備,甚至配套聯(lián)合整地、聯(lián)合播種、聯(lián)合收獲等作業(yè)機(jī)械,可一次性完成整地與播種作業(yè)、收割與脫粒作業(yè)等。聯(lián)合作業(yè)機(jī)械一方面可以預(yù)防農(nóng)機(jī)重復(fù)作業(yè)造成的土壤壓實(shí)問題,另一方面可以極大地提高農(nóng)機(jī)生產(chǎn)作業(yè)的效率和質(zhì)量,提高拖拉機(jī)配套農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)的精量化程度,最大化提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。目前,已經(jīng)投入使用的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械包括聯(lián)合整地機(jī)、高速精量播種機(jī)、聯(lián)合收獲機(jī)等。以高速精量播種機(jī)為例,采用大馬力拖拉機(jī)配套寬幅高速氣吸式播種機(jī)。氣吸式播種機(jī)采用了全新的播種設(shè)備及信息化、智能化的新型技術(shù),與大馬力拖拉機(jī)配套可以同時(shí)完成精量播種、覆土、覆膜,且播種進(jìn)度、破損率、播種效率較常規(guī)播種機(jī)得到極大的改善[5]。
開展拖拉機(jī)配套農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)前,應(yīng)根據(jù)拖拉機(jī)的類型、聯(lián)結(jié)方式等選配與之相適應(yīng)的農(nóng)機(jī)具?,F(xiàn)階段我國(guó)最常見的拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具聯(lián)結(jié)方式包括懸掛式和牽引式,還有一部分拖拉機(jī)采用半懸掛式聯(lián)結(jié)。選配或改裝固定作業(yè)機(jī)組前,應(yīng)先做好懸掛設(shè)計(jì),確定好懸掛參數(shù),再根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)選擇農(nóng)機(jī)具的規(guī)格、尺寸,確保拖拉機(jī)的尺寸類型與所配套的農(nóng)機(jī)具的尺寸相適應(yīng),聯(lián)結(jié)高度合適,聯(lián)結(jié)完成后拖拉機(jī)和農(nóng)機(jī)具的縱垂面、水平面都能保持在同一水平線上,確保固定作業(yè)的深度、寬度參數(shù)具有較好的穩(wěn)定性。
協(xié)調(diào)好配套農(nóng)機(jī)具與拖拉機(jī)的動(dòng)力是保證固定作業(yè)低耗能、穩(wěn)定的必然要求。這就要求在選配農(nóng)機(jī)具時(shí)應(yīng)充分考慮拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率和配套農(nóng)機(jī)具的最大功率。一般要求配套農(nóng)機(jī)具所需要的牽引力應(yīng)該達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)能的四分之三??紤]到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)機(jī)具作業(yè)在不同環(huán)境下所受到的阻力差異,一般為拖拉機(jī)選配農(nóng)機(jī)具時(shí)應(yīng)該預(yù)留發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的10%~20%。一般在選配農(nóng)機(jī)具時(shí),大多數(shù)農(nóng)機(jī)具都配有相應(yīng)的作業(yè)說明,包括詳細(xì)的作業(yè)技術(shù)參數(shù)、適合作業(yè)的環(huán)境、適合作業(yè)的作物、所需的牽引力及牽引速度等[6]。農(nóng)戶在選配農(nóng)機(jī)具時(shí)要將這些因素都納入考慮范圍,來保證拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具聯(lián)結(jié)后在動(dòng)力方面具有較好的協(xié)調(diào)性,確保固定作業(yè)狀態(tài)的穩(wěn)定性,同時(shí)也有利于降低拖拉機(jī)作業(yè)的油耗。
5.3.1高度調(diào)控
配套農(nóng)機(jī)具與近地面之間的高度是影響拖拉機(jī)與其聯(lián)結(jié)可靠性的重要因素。在進(jìn)行高度調(diào)節(jié)時(shí),需要總體考慮配套農(nóng)機(jī)具作業(yè)的需求。以犁耕、旋耕作業(yè)為例,高度調(diào)控需要考慮耕地的實(shí)際深度。耕地深度一般通過升降限深輪來調(diào)節(jié)。拖拉機(jī)工作狀態(tài)下內(nèi)部液壓油缸始終活躍,帶動(dòng)農(nóng)機(jī)具跟隨地面情況進(jìn)行作業(yè)。在聯(lián)結(jié)耕地工具時(shí),拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)只做垂直運(yùn)動(dòng),不具備自動(dòng)調(diào)節(jié)耕地深度的功能。要使配套農(nóng)機(jī)具耕地深度保持均勻,就需要保證拖拉機(jī)牽引性能處于最佳狀態(tài),即拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具聯(lián)結(jié)完成后二者的阻力中心應(yīng)該處在同一水平線上。通過調(diào)節(jié)高度來調(diào)控農(nóng)機(jī)具作業(yè)狀態(tài)的方式,多適用于阻力較小的土壤,而阻力較大的土壤中阻力會(huì)影響拖拉機(jī)的牽引性能,從而導(dǎo)致耕作深度不均勻問題的發(fā)生。
5.3.2位置調(diào)控
調(diào)節(jié)拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具的位置能夠在一定程度上改善拖拉機(jī)的牽引性能。帶有液壓懸掛裝置及其系統(tǒng)的拖拉機(jī)聯(lián)結(jié)地上作業(yè)的配套農(nóng)機(jī)具時(shí),可以采用位置調(diào)控法調(diào)控作業(yè)狀態(tài)。這是由于帶有液壓懸掛裝置的拖拉機(jī)的液壓油缸與其配套農(nóng)機(jī)具固定作業(yè)是互不關(guān)聯(lián)的,配套農(nóng)機(jī)具作業(yè)狀態(tài)不受土壤阻力影響或所受影響較小。常用的可通過位置調(diào)控法改善拖拉機(jī)牽引狀態(tài)的配套農(nóng)機(jī)具有收割機(jī)、噴藥機(jī)等。這類配套農(nóng)機(jī)具與帶有液壓懸掛裝置的拖拉機(jī)在平坦的地勢(shì)上作業(yè)不受阻力,但地勢(shì)有起伏時(shí)則會(huì)受到一定的阻力。地勢(shì)起伏越大,發(fā)動(dòng)機(jī)牽引裝置所受阻力越大,拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具固定作業(yè)的穩(wěn)定性所受到的影響越大[7]。因此,帶有液壓懸掛裝置的拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具在地勢(shì)起伏較大的地塊作業(yè)時(shí)發(fā)生農(nóng)機(jī)具損壞的幾率較大,且固定作業(yè)穩(wěn)定性易受到影響,如耕地深度、噴藥狀態(tài)、收割速度等會(huì)受到影響。該方法主要用于地勢(shì)平坦的地塊作業(yè)。
5.3.3狀態(tài)平衡與阻力調(diào)控
拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具在進(jìn)行固定作業(yè)時(shí),易受土壤阻力影響而發(fā)生牽引力及作業(yè)狀態(tài)的變化。在操作過程中土壤阻力較大的狀態(tài)下,可以通過調(diào)控拖拉機(jī)操作手柄來平衡機(jī)身,起到平衡拖拉機(jī)牽引力狀態(tài)的作用,進(jìn)而控制耕作深度,使耕作深度保持相對(duì)均勻和穩(wěn)定的狀態(tài)。這種調(diào)節(jié)控制方法多用于帶有液壓懸掛系統(tǒng)的拖拉機(jī)來控制固定作業(yè)時(shí)的牽引狀態(tài)[8]。
綜上所述,拖拉機(jī)配套農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)的關(guān)鍵在于確保拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具在型號(hào)、尺寸、規(guī)格、牽引力方面的協(xié)調(diào)性,確保固定作業(yè)過程中拖拉機(jī)與農(nóng)機(jī)具作業(yè)的穩(wěn)定性。為確保拖拉機(jī)配套農(nóng)機(jī)具田間作業(yè)全面協(xié)調(diào),需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求為拖拉機(jī)配套農(nóng)機(jī)具,并根據(jù)不同拖拉機(jī)與農(nóng)機(jī)具聯(lián)結(jié)的方式做好高度調(diào)節(jié)、位置調(diào)節(jié)、狀態(tài)平衡與阻力調(diào)節(jié),保證拖拉機(jī)與配套農(nóng)機(jī)具固定作業(yè)的最佳狀態(tài)。