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谈农业机械重量减轻及材料耗量降低

所属栏目:机械论文 发布日期:2020-12-25 09:10 热度:

   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。

谈农业机械重量减轻及材料耗量降低

  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.

  《谈农业机械重量减轻及材料耗量降低》来源:《南方农机》,作者:战雨蒙

文章标题:谈农业机械重量减轻及材料耗量降低

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