谈农业机械重量减轻及材料耗量降低

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摘要：近些年，我国一直在努力实现农业机械化发展。各类机械设备在农业生产中的应用，提高了农业生产效益与质量，不过也带来了新的问题，即机械重量和材料耗量，其可以有效提高机械设备的设计水平，也能促进农业生产效益的提升，因此要针对性地减轻机械重量，并降低油耗，节约能源，以增加农业经济效益。对此，文章针对减轻农业机械重量和降低材料耗量的方法进行了分析，并提出了建议，旨在促使农业机械升级，为我国农业发展作贡献。

关键词：农业；机械重量；材料耗量

要保证农业机械设备功能齐全，同时减轻重量、降低耗量，必须先了解机械设备的原理，并掌握零部件的构造，进而有效调整以保证机械设备拥有相应的强度，实现减轻机械重量的目标。大部分情况下，要从机械制造材料入手，使用新的制造技术与工艺针对机械设备进行设计，并更换其他类型的材料，满足现代机械设备的重量标准。这也是目前农业生产中亟需改进的部分，需要科研人员继续努力，探索新的农业技术，以降低生产成本，提高农业生产效益。

1减轻农业机械重量和降低材料耗量的重要意义

作为我国的关键产业，农业有较大的进步空间。就农业机械设备而言，减轻其重量，降低材料耗量，可以提高农业生产效益。在各类资源、能源匮乏的当下，节约理念早已进入农业生产，要降低农业生产成本，减轻农民的经济负担，就要减轻农业机械重量和降低材料耗量。其实在农业机械生产中，有很多零部件可以通过更换材质减轻重量，这样既保证了零部件应有的强度，又不会失去其中一些功能，能有效减轻重量、降低耗量。随着现代制造工艺的逐步提高，在农业机械制造中，保证功能齐全的情况下，做出适当的调整，也能促进农业机械的进步发展。

2减轻农业机械重量对机械设备的影响

2.1功能性上的影响

在减轻农业机械重量过程中，面临最大的问题就是功能调整，减轻机械重量，可能会涉及材料更换、零部件更换等，影响了农业机械设备的相关功能，甚至会舍弃某些功能，这就会导致机械减重失去意义，制造成本有所降低，最终对农业生产造成影响。因此，在减轻农业机械重量的同时，要保证机械设备的功能齐全，这样才不会影响实际生产，从而发挥减轻机械重量的作用。

2.2质量上的影响

有很多方法可以减轻农业机械的重量，但在实施过程中会面临设备的质量问题，尤其是材料的更新不一定会满足机械设备的强度需求，日后使用过程中可能会出现零部件损坏的现象，只能通过更换零部件进行维修，而这样就会导致成本增加。目前，减轻机械设备重量的方法大多都是更换材料，利用其他材料代替使用中的材料，因此新材料的强度就非常重要，如果其强度不足就会导致农业机械设备质量降低，需要加大维护、保养措施才能避免出现零部件损坏的问题。

2.3能耗上的影响

农业机械对能源的使用较多，减轻农业机械重量会面临能耗增加的情况，因此节约能源已经成为各行各业的首要发展理念，在农业生产过程中也是一样，这是降低生产成本的关键。虽然可以通过更换材料与零部件减轻农业机械设备的重量，但其会导致机械设备功率与油耗上升，从而农业生产成本的提高，为农民增加经济负担，该问题也需要受到重视。在减轻农业机械重量的同时也要降低功耗，以促进农业经济收益获得提高，让我国的农业发展有所突破。

3减轻农业机械重量和降低材料耗量的方法

3.1选择有效机械原理方法与零部件结构

农业机械设备的内部结构非常复杂，在设计过程中原理方案的选择至关重要，其会对减轻农业机械重量造成很大影响。为减轻农业机械的重量，可从以下方面处入手。通过改进机械设备的原理方案，设计通用性较广，配置科学、合理的机械设备，由于机械设备的内部结构发生改变，其自身的重量也会有所变化，这不仅能实现减轻农业机械重量的目标，还能有效提高材料使用效率，具有较明显的作用；还可以消除多余的零部件，但要注意必须在不影响机械设备功能的情况下消除。另外，多个零部件可以由一个零部件代替，改变机械设备内部结构，并有效减轻机械重量，节约更多材料，在制造上也能便捷不少。

3.2保证机械零部件最小的必需强度储备

保证机械零部件最小的必需强度储备，能实现减轻机械重量的目标，不仅可以减轻重量，也能降低制造材料的消耗。其实很多机械设备拥有过多的强度储备，与工作条件研究不足有很大关联，设备使用环境不同，工作条件差距自然较大，在设计制造时要按照最恶劣的条件来计算。不过也有很多零部件不需要进行强度计算，一般会按照内部结构来选择，并加大零件尺寸以提高机械设备安全性。这种情况下，就可以通过该方法来减轻重量，尤其是机械零部件的计算在制造零部件的时候，还可以节省更多材料消耗，因此在强度储备的选择中，可以有效节约材料。例如，机械设备中的机架完全可以按照强度储备进行选择，以设计更轻巧、轻便的结构，加上当下使用的少数量杆件，可以有效减轻农业机械重量，而且其通过合理的改进并不影响后续的使用。改变零部件断面与结构的方法，具有明显的效果，不仅可以减轻机械重量，还能节省更多材料耗量，因此该方法使用得越来越广泛。在设计某些机械设备时，需要承受较大负荷的零件，必须根据其强度计算来决定尺寸，不过生产过程中会出现一定困难，因为就算是相同的作用力之下，零部件断面应力也会存在较大差异。断面尺寸如果按照最大弯矩进行选择，就会出现较多的问题，像材料利用不够合理等，因此在机械设备中的大型零部件，可以利用断面来减轻重量，这种强度的零部件已经被使用在机械设备中，并且代替钢材零部件，从而节省更多制造成本。又如设计中耕机的机架时，由于强度储备的选择有理论依据，因此可以计算出一种轻小的机架结构，不仅运用少量的杆件，并针对断面进行合理的改进，可使机架的重量减轻22%，钢材耗量同样降低了21kg。但大部分情况下，缺乏分析计算方法与实验方法时，无法有效确定工作应力精确数值，需要对其进行改进，应用最小强度储备设计机器的计算方法，实验方法也被广泛应用其中，测定变形与应力的技术；应变测量和涂漆法测定零件表面的应力，光测法测定零件体积内各处的应力。通过应用这些方法，能够有效分析计算结构元件的适当尺寸，以设计出重量更轻、安全性更高的机器设备。除此之外，应变测量与涂漆法也能在特定的条件下，测量农业机械强度特性，确定收获机机架的应力，还有机架上超负荷与负荷不足的构件。

3.3应用有效材料

在减轻农业机械设备重量时，某些零部件制造需要用到的材料，在保证拥有相应强度、安全性的情况下，应该选择更为轻便的材料，以达到减轻机械设备重量的效果。在零部件的制造过程中，必须选择高强度材料制造承载零部件，可以通过减少断面尺寸，有效减轻机械重量，需要注意的是，这种材料价格比较贵，在使用时需要考虑经济适用性。另外，在低合金钢材料但使用中，可以选择价格较低但强度很高的硅锰合金钢，这种材料不但符合强度需求，还能实现减轻自身重量的目标。除此之外，碳素钢也可以用其他材料代替，如低合金钢，其不但可以保证零部件的内部结构，还能有效减小断面的厚度，从而降低机械重量，如果需要改变结构，可以利用板材冲压代替，不但可以减轻重量，而且能降低更多材料消耗。在农业机械制造过程中，开始使用更多轻金属，以减轻农业机械自身的重量，比如利用铝合金制造复杂的壳体零件，像液泵、气缸等，都能起到不错的减重效果，当然除了是材料的原因，与铸件的精准度提升也有一定关联，其中永久性的铸型在满足相应强度条件下，可以制造出薄壁铸件。需要注意的是，轻合金成本略高，虽然其强度与其他材料一致，但成本始终是首要考虑的问题，在应用过程中必须以经济实用为主，这才是减轻农业机械重量的目的，如果成本更高，反而会舍本逐末，无法给农业生产提高经济效益。因此，机械材料更换时必须考虑其应用的经济性[1]。

3.4应用现代制造工艺技术

在当下科技发达的时代，现代制造工艺不仅可以提高材料强度，还能增加零部件制造的精准度，并简化内部结构，减小零部件的断面，这是当下最有效的方法。例如目前使用较多的热处理以及热化学处理，都有明显的表面强化效果，包括焊接与铸造都属于现代化的工艺技术，可以促使材料的使用效率获得提升，同时有效延长了零部件的使用寿命，这也是节约成本的关键因素，减少金属部件的替换，就能节省更多成本。大多数情况下，承载零件的表层必须得到强化，加工方法一般会分为两种，一种是常见的热处理方法，通过高频淬火、渗碳等方式进行处理；另一种是机械加工过程，利用钢球滚压、喷丸等工具加工。目前大多数方法中，只有表面淬火效果较为显著，该方法增加了零部件强度，零部件的使用寿命更久，其性能也会得到一定提高，比如常见的普通碳钢零部件，在利用高频淬火处理后，其性能会得到很大的提高，甚至不低于全部淬火的合金钢零部件。除此之外，该方法还被应用于其他农业机械中，包括制造工作零部件、切割以及承受磨损的零部件等。值得注意的是，如果使用热处理方法，那么钢材可以替换成铸铁，其在质量上并没有较大差别，并且可以降低成本，因此如今有很多零部件都是钢材制造[2-5]。

4结束语

近些年，我国农业生产已经成为社会经济发展的有利支持。为了继续提高农业生产效益，我国投入很多资源开展农业技术研发工作，其中就包括农业机械重量与材料耗量研究方面。这是非常重要的环节，不仅可以实现农业生产增收的目标，也能从根本上提高经济效益。目前，我国正朝机械自动化方向发展，在农业生产过程中会使用大量机械设备，如果可以在保证其功能齐全的情况下，适当减轻重量并降低制造材料的消耗，就能减少农业生产成本，带来更高的经济效益。

参考文献：

[1]王超凡,王飞.农业机械环保节能设计探讨[J].山东农业工程学院学报,2019,36(6):5-6.

[2]邓乐.农业生产中金属材料的选用[J].农家顾问,2015(2):134.

[3]杨兴旺,高刚毅.农业机械自动化控制技术应用分析[J].南方农机,2019,50(23):55+78.

[4]祁春媛,方东辉,任小杰.木塑复合材料在农业机械上的应用[J].黑龙江水利科技,2014,42(5):149-151.

[5]苏怡燕.农业机械装备制造中的节材途径[J].湖南农机,2014,41(3):16-17.

作者：战雨蒙 单位：齐齐哈尔工程学院