談農(nóng)業(yè)機械重量減輕及材料耗量降低
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摘要：近些年，我國一直在努力實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展。各類機械設(shè)備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益與質(zhì)量，不過也帶來了新的問題，即機械重量和材料耗量，其可以有效提高機械設(shè)備的設(shè)計水平，也能促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的提升，因此要針對性地減輕機械重量，并降低油耗，節(jié)約能源，以增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益。對此，文章針對減輕農(nóng)業(yè)機械重量和降低材料耗量的方法進行了分析，并提出了建議，旨在促使農(nóng)業(yè)機械升級，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展作貢獻。
關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)；機械重量；材料耗量
要保證農(nóng)業(yè)機械設(shè)備功能齊全，同時減輕重量、降低耗量，必須先了解機械設(shè)備的原理，并掌握零部件的構(gòu)造，進而有效調(diào)整以保證機械設(shè)備擁有相應(yīng)的強度，實現(xiàn)減輕機械重量的目標。大部分情況下，要從機械制造材料入手，使用新的制造技術(shù)與工藝針對機械設(shè)備進行設(shè)計，并更換其他類型的材料，滿足現(xiàn)代機械設(shè)備的重量標準。這也是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟需改進的部分，需要科研人員繼續(xù)努力，探索新的農(nóng)業(yè)技術(shù)，以降低生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。
1減輕農(nóng)業(yè)機械重量和降低材料耗量的重要意義
作為我國的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)有較大的進步空間。就農(nóng)業(yè)機械設(shè)備而言，減輕其重量，降低材料耗量，可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。在各類資源、能源匱乏的當下，節(jié)約理念早已進入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，要降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，減輕農(nóng)民的經(jīng)濟負擔，就要減輕農(nóng)業(yè)機械重量和降低材料耗量。其實在農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中，有很多零部件可以通過更換材質(zhì)減輕重量，這樣既保證了零部件應(yīng)有的強度，又不會失去其中一些功能，能有效減輕重量、降低耗量。隨著現(xiàn)代制造工藝的逐步提高，在農(nóng)業(yè)機械制造中，保證功能齊全的情況下，做出適當?shù)恼{(diào)整，也能促進農(nóng)業(yè)機械的進步發(fā)展。
2減輕農(nóng)業(yè)機械重量對機械設(shè)備的影響
2.1功能性上的影響
在減輕農(nóng)業(yè)機械重量過程中，面臨最大的問題就是功能調(diào)整，減輕機械重量，可能會涉及材料更換、零部件更換等，影響了農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的相關(guān)功能，甚至會舍棄某些功能，這就會導(dǎo)致機械減重失去意義，制造成本有所降低，最終對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響。因此，在減輕農(nóng)業(yè)機械重量的同時，要保證機械設(shè)備的功能齊全，這樣才不會影響實際生產(chǎn)，從而發(fā)揮減輕機械重量的作用。
2.2質(zhì)量上的影響
有很多方法可以減輕農(nóng)業(yè)機械的重量，但在實施過程中會面臨設(shè)備的質(zhì)量問題，尤其是材料的更新不一定會滿足機械設(shè)備的強度需求，日后使用過程中可能會出現(xiàn)零部件損壞的現(xiàn)象，只能通過更換零部件進行維修，而這樣就會導(dǎo)致成本增加。目前，減輕機械設(shè)備重量的方法大多都是更換材料，利用其他材料代替使用中的材料，因此新材料的強度就非常重要，如果其強度不足就會導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機械設(shè)備質(zhì)量降低，需要加大維護、保養(yǎng)措施才能避免出現(xiàn)零部件損壞的問題。
2.3能耗上的影響
農(nóng)業(yè)機械對能源的使用較多，減輕農(nóng)業(yè)機械重量會面臨能耗增加的情況，因此節(jié)約能源已經(jīng)成為各行各業(yè)的首要發(fā)展理念，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中也是一樣，這是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。雖然可以通過更換材料與零部件減輕農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的重量，但其會導(dǎo)致機械設(shè)備功率與油耗上升，從而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的提高，為農(nóng)民增加經(jīng)濟負擔，該問題也需要受到重視。在減輕農(nóng)業(yè)機械重量的同時也要降低功耗，以促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟收益獲得提高，讓我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展有所突破。
3減輕農(nóng)業(yè)機械重量和降低材料耗量的方法
3.1選擇有效機械原理方法與零部件結(jié)構(gòu)
農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在設(shè)計過程中原理方案的選擇至關(guān)重要，其會對減輕農(nóng)業(yè)機械重量造成很大影響。為減輕農(nóng)業(yè)機械的重量，可從以下方面處入手。通過改進機械設(shè)備的原理方案，設(shè)計通用性較廣，配置科學、合理的機械設(shè)備，由于機械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其自身的重量也會有所變化，這不僅能實現(xiàn)減輕農(nóng)業(yè)機械重量的目標，還能有效提高材料使用效率，具有較明顯的作用；還可以消除多余的零部件，但要注意必須在不影響機械設(shè)備功能的情況下消除。另外，多個零部件可以由一個零部件代替，改變機械設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并有效減輕機械重量，節(jié)約更多材料，在制造上也能便捷不少。
3.2保證機械零部件最小的必需強度儲備
保證機械零部件最小的必需強度儲備，能實現(xiàn)減輕機械重量的目標，不僅可以減輕重量，也能降低制造材料的消耗。其實很多機械設(shè)備擁有過多的強度儲備，與工作條件研究不足有很大關(guān)聯(lián)，設(shè)備使用環(huán)境不同，工作條件差距自然較大，在設(shè)計制造時要按照最惡劣的條件來計算。不過也有很多零部件不需要進行強度計算，一般會按照內(nèi)部結(jié)構(gòu)來選擇，并加大零件尺寸以提高機械設(shè)備安全性。這種情況下，就可以通過該方法來減輕重量，尤其是機械零部件的計算在制造零部件的時候，還可以節(jié)省更多材料消耗，因此在強度儲備的選擇中，可以有效節(jié)約材料。例如，機械設(shè)備中的機架完全可以按照強度儲備進行選擇，以設(shè)計更輕巧、輕便的結(jié)構(gòu)，加上當下使用的少數(shù)量桿件，可以有效減輕農(nóng)業(yè)機械重量，而且其通過合理的改進并不影響后續(xù)的使用。改變零部件斷面與結(jié)構(gòu)的方法，具有明顯的效果，不僅可以減輕機械重量，還能節(jié)省更多材料耗量，因此該方法使用得越來越廣泛。在設(shè)計某些機械設(shè)備時，需要承受較大負荷的零件，必須根據(jù)其強度計算來決定尺寸，不過生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)一定困難，因為就算是相同的作用力之下，零部件斷面應(yīng)力也會存在較大差異。斷面尺寸如果按照最大彎矩進行選擇，就會出現(xiàn)較多的問題，像材料利用不夠合理等，因此在機械設(shè)備中的大型零部件，可以利用斷面來減輕重量，這種強度的零部件已經(jīng)被使用在機械設(shè)備中，并且代替鋼材零部件，從而節(jié)省更多制造成本。又如設(shè)計中耕機的機架時，由于強度儲備的選擇有理論依據(jù)，因此可以計算出一種輕小的機架結(jié)構(gòu)，不僅運用少量的桿件，并針對斷面進行合理的改進，可使機架的重量減輕22%，鋼材耗量同樣降低了21kg。但大部分情況下，缺乏分析計算方法與實驗方法時，無法有效確定工作應(yīng)力精確數(shù)值，需要對其進行改進，應(yīng)用最小強度儲備設(shè)計機器的計算方法，實驗方法也被廣泛應(yīng)用其中，測定變形與應(yīng)力的技術(shù)；應(yīng)變測量和涂漆法測定零件表面的應(yīng)力，光測法測定零件體積內(nèi)各處的應(yīng)力。通過應(yīng)用這些方法，能夠有效分析計算結(jié)構(gòu)元件的適當尺寸，以設(shè)計出重量更輕、安全性更高的機器設(shè)備。除此之外，應(yīng)變測量與涂漆法也能在特定的條件下，測量農(nóng)業(yè)機械強度特性，確定收獲機機架的應(yīng)力，還有機架上超負荷與負荷不足的構(gòu)件。
3.3應(yīng)用有效材料
在減輕農(nóng)業(yè)機械設(shè)備重量時，某些零部件制造需要用到的材料，在保證擁有相應(yīng)強度、安全性的情況下，應(yīng)該選擇更為輕便的材料，以達到減輕機械設(shè)備重量的效果。在零部件的制造過程中，必須選擇高強度材料制造承載零部件，可以通過減少斷面尺寸，有效減輕機械重量，需要注意的是，這種材料價格比較貴，在使用時需要考慮經(jīng)濟適用性。另外，在低合金鋼材料但使用中，可以選擇價格較低但強度很高的硅錳合金鋼，這種材料不但符合強度需求，還能實現(xiàn)減輕自身重量的目標。除此之外，碳素鋼也可以用其他材料代替，如低合金鋼，其不但可以保證零部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還能有效減小斷面的厚度，從而降低機械重量，如果需要改變結(jié)構(gòu)，可以利用板材沖壓代替，不但可以減輕重量，而且能降低更多材料消耗。在農(nóng)業(yè)機械制造過程中，開始使用更多輕金屬，以減輕農(nóng)業(yè)機械自身的重量，比如利用鋁合金制造復(fù)雜的殼體零件，像液泵、氣缸等，都能起到不錯的減重效果，當然除了是材料的原因，與鑄件的精準度提升也有一定關(guān)聯(lián)，其中永久性的鑄型在滿足相應(yīng)強度條件下，可以制造出薄壁鑄件。需要注意的是，輕合金成本略高，雖然其強度與其他材料一致，但成本始終是首要考慮的問題，在應(yīng)用過程中必須以經(jīng)濟實用為主，這才是減輕農(nóng)業(yè)機械重量的目的，如果成本更高，反而會舍本逐末，無法給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高經(jīng)濟效益。因此，機械材料更換時必須考慮其應(yīng)用的經(jīng)濟性[1]。
3.4應(yīng)用現(xiàn)代制造工藝技術(shù)
在當下科技發(fā)達的時代，現(xiàn)代制造工藝不僅可以提高材料強度，還能增加零部件制造的精準度，并簡化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減小零部件的斷面，這是當下最有效的方法。例如目前使用較多的熱處理以及熱化學處理，都有明顯的表面強化效果，包括焊接與鑄造都屬于現(xiàn)代化的工藝技術(shù)，可以促使材料的使用效率獲得提升，同時有效延長了零部件的使用壽命，這也是節(jié)約成本的關(guān)鍵因素，減少金屬部件的替換，就能節(jié)省更多成本。大多數(shù)情況下，承載零件的表層必須得到強化，加工方法一般會分為兩種，一種是常見的熱處理方法，通過高頻淬火、滲碳等方式進行處理；另一種是機械加工過程，利用鋼球滾壓、噴丸等工具加工。目前大多數(shù)方法中，只有表面淬火效果較為顯著，該方法增加了零部件強度，零部件的使用壽命更久，其性能也會得到一定提高，比如常見的普通碳鋼零部件，在利用高頻淬火處理后，其性能會得到很大的提高，甚至不低于全部淬火的合金鋼零部件。除此之外，該方法還被應(yīng)用于其他農(nóng)業(yè)機械中，包括制造工作零部件、切割以及承受磨損的零部件等。值得注意的是，如果使用熱處理方法，那么鋼材可以替換成鑄鐵，其在質(zhì)量上并沒有較大差別，并且可以降低成本，因此如今有很多零部件都是鋼材制造[2-5]。
4結(jié)束語
近些年，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)成為社會經(jīng)濟發(fā)展的有利支持。為了繼續(xù)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，我國投入很多資源開展農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)工作，其中就包括農(nóng)業(yè)機械重量與材料耗量研究方面。這是非常重要的環(huán)節(jié)，不僅可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增收的目標，也能從根本上提高經(jīng)濟效益。目前，我國正朝機械自動化方向發(fā)展，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中會使用大量機械設(shè)備，如果可以在保證其功能齊全的情況下，適當減輕重量并降低制造材料的消耗，就能減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，帶來更高的經(jīng)濟效益。
參考文獻：
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作者：戰(zhàn)雨蒙 單位：齊齊哈爾工程學院
