农机应用与管理学(陈济勤

农机应用与管理学（陈济勤编）第一部分农业机械化的定义及发展简史第二部分农机化机组运用原理第三部分机组作业工艺方案的设计与组织第四部分农业机器系统的选型与配套第五部分农业机器系统的维护第六部分农业机械化的科学管理第七部分农机市场营销论绪论一、本学科的地位、目的、任务1、农业生产机械化是农业现代化的重要组成，农机应用和管理是农村农业机械化管理的重要组成部分，也是农业生产单位经营管理的重要组成。本学科是随着农业机械化事业的产生而产生，发展而发展的，并不断地得到充实、完善和发展。2、本学科的目的在于分析构成农业机器管理的诸因素，阐述农机运用的基本原理和方法，以利于有效地经济运用、管理农机，科学地制定经营决策的途径和步骤。本学科的主要任务是运用各种技术、经济和行政手段对农机化生产活动进行科学决策和有效的计划、组织、指导、监督，做到全面规划、合理配备、正确使用、安全运行、精心维护、适时修理、计划更新。做到“优质、高效、低耗、安全”的要求。二、本课程的性质、教学任务和教学内容本课程是农机化专业的必修课，是一门既有一定理论深度又有较丰富的实用技术的应用课程，涉及内容广泛。要求修完有关基础课和专业基础课，如：《汽车拖拉机学》、《农业机械学》《农学基础》等。本课程的教学任务是，通过本课程的学习，学生获得农机应用和管理的基本理论知识，掌握农业机组、机群应用和管理的原理和方法，具备机械化作业工艺方案的设计能力，掌握农业机器使用操作和技术维护的技能主要教学内容分为四个方面：1、农业机器（机组）运用原理；2、农业机械化作业工艺；3、农业机器技术保障；4、农业机器科学管理。三、学习方法及教学环节1、课堂教学与自学相结合；2、理论联系实际，重视实践性教学环节（机耕实习、实验、应用实习等）3、应与有关专业基础课（如“拖拉机汽车学”等）结合，才能学好本课程。教学环节：讲课、习题、实验、实习、考试。四、主要参考书及刊物《农业机器应用与管理学》陈忠慧编《农业机器应用与管理学》陈济勤等编《农业机械运用学原理》吴相淦、张松明编第一章农业机器应用与管理的概述第一节农业机械化的定义1、定义：农业机械化是根据农业生产发展的经济规律与现代生物科学技术措施紧密结合，因时因地制宜地采用半机械化与机械化农机具设备和相应的组织管理过程。2、农业机械化的发展概况美国：1930年以后，以内燃机为动力的机械化时代，至今已全面实现农业机械化；中国：农机事业随新中国诞生而发展。从70年代起全国已能生产10多种型号的拖拉机，同时，各地先后建立了很多农业机械厂，生产联合收获机、各种农业机械，初步建立起我国独立的农业机械制造体系。3、农业机械化的作用1、农业机械化极大提高劳动生产率和农产品商品率；2、农业机械化提高土地产出率与资源利用率；3、农业机械化促进了农业与非农业协调发展；4、农业机械化是农业可持续发展的必要条件；5、农业现代化是生产条件和手段的现代化；6、农业现代化是由现代工业装备起来的农业。（1）抗灾减害，稳定生产；（2）可持续、合理利用农业资源；（3）农业生产技术创新需要机械化；（4）可减少农产品的损失；（5）广辟食物来源，保障食物安全。4、农业机械化的发展特征我国农村经济正向专业化、商品化、现代化转变，进入商品生产的新阶段，农业机械化的发展将起到重要的作用。1、农业机械化已成为农村经济的重要物质基础；2、农业机械在农村生产性固定资产中占有四分之一的份额；3、农业机械动力已成为农村的第一动力；4、农业机械化促进了农村多种经营发展；5、农业机械化促进了农村工业化的发展；6、农业机械化创造了较大效益（1）农民致富；（2）国家增加税收；（3）为劳动力提供就业机会，如维修、服务、管理从业人员。5、农业机械化的科学体系包括以下方面：1、农机化发展战略研究；2、制定和建立农业机器系统；3、农村生产能源的研究和管理；4、农业机械化经营管理；5、农业机械化技术推广服务；6、农业机械化技术经济。第二节农业机器在农业生产中的运用一、机械化农业生产系统1、农业生产系统由农业生物要素、农业环境要素、农业技术要素和农业经济社会要素等组成。2、农业生产过程农业生产工艺过程，如耕作、播种、收获与贮藏等等；农业生产辅助过程，如种子、机器的准备等。二、农机作业系统农机作业系统也可称为人-机-对象-环境系统，其运行是机械技术、农业技术、与管理技术的结合，是实现机械化农业生产系统目标的过程和基础。影响农机作业系统运行的因素有：人、机器、作业对象、经营组织等方面。农业作业系统的几个概念：1、农业生产工艺系统2、机械化作业工艺系统3、机械化作业工艺方案三、农业机器系统1、农业机器系统定义完成农业生产过程所必须的互相协调的具有一定规模和品种的农业机器的组合。系统由各种农用动力和作业机械组成，包括机群、机组、组群等部分。①机群：某个农业企业所拥有的各种动力机械、作业机械、自走式机器以及用于维修、运输和油料贮存设施的总和。②机组：在一定条件下的具有一定作业任务期限的动力系统、传动系统、作业系统及其操作系统的有机组合。③组群：某个作业阶段的有关机组的群体。应从机组的群体结构来研究和协调相同的或相关的作业机组间的关系。第二章农业机器运用原理第一节概述一、农业机器的作业对象1、土壤2、物料输送3、农产品的加工二、农业机器的作用1、适时作业、保证作业质量2、节约能源、降低作业成本3、安全可靠、减轻劳动强度等等。第二节机组动力性能的利用一、机组动力利用的形式1、动力转换形式⑴牵引动力⑵旋转动力⑶液压动力NY=pQ⑷电动动力ND=IEφ⑴牵引动力牵引功率NT=)(3600RvkW式中：R—农业机器的作业阻力（N）v—作业速度（km/h）⑵旋转功率)(602kwnMNccMc—农业机器组扭矩（Kw·m）；n—动力输出轴转速（r/min）2、拖拉机的牵引效率ηTfmTeTTNNNT–拖拉机牵引功率Ne—拖拉机有效功率ηm-传动效率ηf-滚动效率ηδ-滑转效率3、拖拉机牵引作业同时兼有动力输出发动机的有效功率Ne=Nc+NT此时，拖拉机效率η：ecCceTTTNNNNececTeTecTNNNNNN设用于驱动的有效功率Nec与相应的Ne的比值为C，则Nec=CNe即NeT=（1-C）Neη=(1-C)ηT+Cηc----动力机组的全效率公式eeCNNC当C较大时，η接近于ηc；具有较大的驱动有效功率；当C=1时，拖拉机单纯驱动工作：此时：η=ηc=ηm当C=0时，拖拉机单纯牵引工作：此时：η=ηT在不同运用条件和作业工况下ηT、ηc都将不同。例：工农-12型12马力手扶拖拉机牵引二铧犁在茬地上进行耕地作业，若犁的水平阻力为300Kg，作业速度为4.5公里/小时；求作业时的牵引功率NT、拖拉机有效功率Ne。已知：ηT=0.6解：NT=)(3600RvkW=36005.48.9300=3.68(Kw)—为拖拉机消耗功率拖拉机有效功率为：Ne=NT/ηT=3.68/0.6=6.13(Kw)第三节发动机的动力性能动力性能——发动机工作对克服负荷而作功的能力基本指标——有效扭矩Me（N.m）有效功率Ne(kw)和转速n(r/min))(9550kwnMeNe)(2.716马力nMeNe式中：Me–N.m式中：Me–kg.m其三者关系为：一、标定功率（用NeN表示）发动机产品的铭牌和产品说明书标出的发动机的有效功率Ne，称为标定功率。国标规定我国发动机标定功率分为四级：15分钟功率1小时功率12小时功率持续功率1小时功率，12小时功率分别为拖拉机允许连续负荷运转12小时或12小时的最大功率，为拖拉机标定的功率，如手拖S195柴油机铭牌：12小时功率8.8kw(12马力)2000r/minge正常1小时功率9.7kw(13.2马力)2000r/minMe大些和ge也大些1小时功率为储备功率，可供短时间超负荷时，维持正常工作。一般要求柴油机应装有扭矩校正的装置（可短时间多供油，使Me↑）扭矩储备率u单缸机12%多缸机15%%100maxeNeNeMMMu1、使用条件下的有效功率由于发动机正常使用中的磨损、失调，工作阻力的波动，引起n波动，影响发动机工作性能，因此在使用条件下的有效功率NeNeN设Ne=λ·NeNλ—总修正系数λ=λt•λd•λVλt—时间系数，一般：λt=0.8～0.9由于机件磨损的可靠性等原因λd—动态系数，一般：λd=0.9～0.97λv—概率系数，λv=0.95～0.85在概率负荷特性条件下，发动机指标平均值随负荷被动程度的变化。因此，实际中发动机的有效功率Ne比NeN低15%左右，而耗油率ge提高10%以上。2、大气状况对Ne的影响（1）大气压的影响高原地区大气压力降低，空气密度小，充气量减小，气缸残余废气增加，使Ne↓,ge↑如S195柴油机，海拨上升1000米，Ne下降11%ge提高5%，在我国云南，西藏等地常感马力不足。解决的方法：安装增压器可增加充气量，改善发动机动力性、经济性。（2）大气温度的影响—主要影响发动机的充气密度试验表明：进气温度在29.4℃以上，进气温度每增加5.5℃，有效功率Ne下降2%二、发动机负荷程度与有效功率利用率1、发动机负荷程度neMMMMeMnM—发动机被利用的有效扭矩—发动机标定扭矩2、发动机有效功率利用NeNeNNN如上例：7.082.813.6)(13.6)(82.8)(12NeeNkWNkWN马力仅是额定功率的70%，负荷不足；在调速转速规范下负荷运转时，发动机转速n随外负荷变化而呈线性变化，且接近于标定转速nn，即NMNeNeNnnnMnM发动机负荷程度ξM及有效功率利用率ξN的应用：（1）在调速转速规范下负荷运转时发动机转速n随外负荷变化而呈线性变化，且接近于标定转速nn，ξN接近ξM（2）在非调速转速规范下负荷运转时Me＞MeN，ξM＞1，发动机转速急剧下降即ξN＜1。发动机超负荷运转，工作粗暴、过热、润滑差、零件磨损严重等等。第四节拖拉机的驱动力Pq和牵引力PT一、机组运动方程式机组受力分析：如下图为轮式拖拉机犁耕机组在坡地作业的受力情况在行驶方向作用于机组的外力有：1、Pq—机组驱动力（土壤反作用力的分力）是由拖拉机驱动装置与土壤相互作用而形成。2、阻力总阻力PΣ=R+Pf±Pα+Pi(±Pj)RPf总阻力为PΣ=R+Pf±Pα+Pi±Pj①R—机组内作业机械的牵引阻力（R=KBz）②Pf—拖拉机行驶阻力（滚动阻力）Pf=fGs③Pα—坡度阻力，Pα=±GsSinα；平地时Pα=0④Pi—空气阻力，因作业时速度较低，一般Vz小于15km/h可忽略不计；⑤Pj—惯性力，速度改变时的惯性阻力。∴P∑=R+Pf±Pα=KBz+fGs±GsSinα在垂直于行驶方向的外力有：1、拖拉机重力分力Gscosα(平地时α=0，重力=Gs)2、土壤对拖拉机、作业机械各部分的垂直反力Y=∑Yi因为Gscosα与Y均与动动方向垂直，所以它们所做的功为零。二、拖拉机的牵引平衡实际中除加速或制动外，可认为机组匀速运动，即=0，Pj=0∴Pq=R+Pf±Pαdtdv若在平地上工作时α=0，Pq=R+Pf在稳定运动条件下，拖拉机牵引力PT=R，牵引克服农具阻力，而驱动力Pq=P∑=R+Pf±PαPq及PT是拖拉机动力性能的指标。附：相同功率的拖拉机，履带式的Pq、PT大于轮式的Pq、PT，四轮驱动式的Pq、PT＞后轮驱动的。例：丰收-35拖拉机Gs=2000kg起步5秒钟内，V从0→5Km/h，求Pj若从0→5km/h，只需0.1秒时，可见起动时，惯性力很大，操作应特别注意。kgGsPj5655028.0惯性力(kg)式中：—拖拉机速度变化值(Km/h)t—速度变化所利用的时间秒tVGsPj028.0V三、机组驱动力Pq1、驱动力Pq：在驱动扭矩作用下，驱动轮与土壤相互作用，土壤反作用于驱动轮且平行于地面的作用力的分力，称