农机运用管理指标

1、农机化管理,孟为国 Email:weiguom 2009.8,绪论,一、农业机械化的定义与内涵 二、我国农业机械化的发展 三、发展农业机械化的需要 四、我国农业机械化的特点 五、我国农业机械化发展存在的问题 六、农机化管理主要任务及课程内容,一、农业机械化的定义与内涵,（一）农业机械化的定义 1、用机器进行农业生产活动的过程 2、农业机械设计、制造、鉴定、推广、应用、使用、修理、环节的总称。 3、包括种植业、养殖业、加工业、贯穿其产前、产后、产中的服务的全过程。 现在较为接受的定义是： 用机器逐步代替人、畜力进行农业生产的技术改造和经济发展的过程。农业机械化应当是一个不断发展和完善的代替人力和

2、畜力进行农业上产的过程。手段是用机械化进行，目的是提高农业劳动生产率、土地产出率、资源利用率、进行生态环保，减轻劳动强度。进行促进经济、社会的发展。,（二）农业机械化的层次,1、政府行政主管、综合管理部门对要不要发展农业机械化，农业机械化的作用地位，发展农业机械化的资金、技术、农业劳动力转移是否具备，以及发展方针、步骤的研究。 2、高层农业机械化管理部门对如何发展农业机械化制定战略方针、政策法规、标准、科研试验，进行试验点、推广等的事项。 3、机务管理部门、生产单位、如何具体实施取得效益。 4、正确维护、保养、使用农业机器。,分别体现： 1、社会经济战略研究 2、宏观管理与组织 3、微观进经营

3、与管理 4、机器的技术支持,二、我国农业机械化的发展,（一）发展 19世纪20年代出现农具制造 40年代出现机械化农场 大规模发展：1957年1982年，机械化程度为20%，与70%的目标相差甚远，发展失败 1982年1990年，水平降低 90年代，乡镇企业发展，劳动力的分化为农业机械化提供了前提， 1994年掀起了农业机械化的高潮。,（二）我国农机现状 1.建国六十年来，我国的农业机械化事业从无到有，取得了巨大的进展，为我国农村经济体制改革，繁荣农村经济乃至全国经济建设起到巨大的作用。 2.现今，我国已经拥有农业机械如拖拉机、联合收割机、到各类农机具的比较完整的工业生产体系。有了一套从农机管

4、理到科研、技术推广、试验鉴定、培训教育、供应、维修、安全监理等专业农机管理和服务的机构。,三、发展农业机械化的必要,（一）发展农业综合生产力，资源紧张，为16亿人口口粮做准备。 （二）提高农民收入，发展农村经济。（就是要提高单位面积的产值） （三）降低成本，提高国际竞争力 （四）保护环境,四、我国农业机械化的特点,1、人多地少发展农业机械化应同时提高劳动生产率和土地生产率 2、作业地块小，应当具有自己的组织和服务形式 3、幅员辽阔，自然条件和社会条件差异较大，在统一思想的前提下，不能统一标准应当因地制宜。 4、资源相对缺乏，生态环境恶化，必须发展节能、环保农业机械化生产道路。,五、我国农业机械

5、化发展存在的问题,1、农业机械化发展缺乏宏观指导，农机动力机械增长速度过快，尤其是小型机械增加多，大中型机械和农田作业机械增加少。 2、农机利用率低，农用油料供应不足 3、农业机械中相当数量已经陈旧，技术经济指标落后，技术状态差，更新缓慢，农业机械化经济效益差。 4、农机管理和农机社会化服务体系比较薄弱，不能适应现阶段的农机化发展需要。,六、农机化管理主要任务及课程内容,农机化管理的主要任务和目的是研究农业机械化生产中机器运用管理的基本原理和方法，分析其构成因素，科学制定农业机械化发展经营管理的决策。 农机化管理的内容结构：人的管理+机器管理+实施条件 农机化管理课程是农业机械化及其自动化专业

6、的主干课程，属于专业必修课。 主要内容： 1农业机器的运用原理 2机械化作业工艺 3农业机器的技术保障 4农业机器管理 实验+课堂学习,参考教材：,陈济勤主编.农业机器运用与管理学（第二版 ）农业出版社,1995年。 农业机器运用 . 南京农业机械化学校主编，北京-农业出版社 1991.10 农业机器运用学.黑龙江八一农垦大学主编，北京-中国农业出版社 1983.5,第一章：农业机组及其运用指标,在农业机械化生产中，农业机器主要是以机组和机群的形式出现，农机化管理研究的对象的主要内容就是农业机器。农机化管理的指标大多也就是农业机器的运用指标。,第一节农业机械化生产及农业机组,一、农业机械化生产

7、工程 农业上生产某种农产品必须进行的各种各样的工作，所有和生产直接有关的工作综合起来就成为该农产品的生产过程。 农业机械化生产工艺：按照一定的农业技术要求利用机械工具对作物、土壤等作业对象进行加工以达到预期的效果的方法和措施，按照一定顺序组合起来的生产过程。,二、机组,机组:是进行农机械化业生产的基本作业单位，主要有发动机、传动机构、和作业机具组成。 主要分类方式及其分类： 按照作业的生产方式：可分为移动式机组和固定式机组。 按照动力的种类：可分为柴油机机组、汽油机机组及电动机机组等。 按照作业机械的组成和同时完成农业作业的项目，可分为单式作业机组、复式作业机组、联合作业机组及通用作业机组。

8、按作业机械与动力机械的联接方式:分为牵引式、悬挂式、半悬挂式机组。 按照机械作业部件的驱动方式：可分为用拖拉机的发动机驱动的机组、用作业机械的行走轮驱动的机组及用自身发动机驱动的机组。,按照机械作业部件相对于机组纵向中心线位置，可分为对称式和非对称式机组。 按照所完成农业作业的种类，可分为耕地机组、靶地机组、旋耕机组等。 按照机组作业幅宽的大小，可分为宽幅机组和窄幅机组。 按照机组的速度范围，可分为低速机组和高速机组。 通常，机组名称是选其主要的或必须强调的分类特征来命名。拖拉机机组的动力部分一般是指装内燃机的拖拉机，因而不再指明能源种类。当提到机组的作业机械时，常常不需要说明它与动力机械的联

9、接方式，所完成工序的数量和农业作业的名称。,三、机械化生产对农业机器的要求：,1、在符合机器自身规律的情况下结合农艺要求，能相辅相成。 2、减少消耗 3、保证质量和生产效率 4、安全 所以是一句话：优质为前提、高效为基础、低耗为核心、安全作保证。,第二节拖拉机的动力性能,(一)拖拉机牵引性能 在拖拉机挂钩上用来牵引农具工作的力称为拖拉机的牵引力PT。 这个力是有拖拉机发动机的扭矩通过传动装置，使驱动轮上产生推动力Pd，减去拖拉机在行驶中出现的各种阻力以后获得的。 拖拉机在行驶中产生的阻力有拖拉机的滚动阻力Pf，上坡阻力Pa，惯性阻力Pj等，将上述各种力与拖拉机的牵引阻力列成等式，就构成拖拉机的

10、牵引平衡方程式： 拖拉机在平地上匀速运动：Pa=0,Pj=0则上式为：,1、拖拉机驱动轮的受力分析 作用在驱动轮上的力和转矩如图1-1。作用早驱动轮上的力和力矩有：驱动轮上的垂直载荷Qd，土壤的垂直反力N，二者大小相等方向相反的作用在一条直线上；作用在驱动轮上转矩Md，可用一个力偶来表示，这个力偶其中一个力作用于轮心上Pt，另一个力作用在轮缘上Pt，彼此距离与驱动轮半径R相同，二者大小相等方向相反都与地面平行；还有驱动轮受土壤的水平反力。,土壤切线反力的产生与作用： 切线力： Ne：发动机有效功率。 Nn：发动机额定转速。 Ir：在该档位是拖拉机总传动比。 ：拖拉机传动装置的机械效率。,2、拖

11、拉机驱动轮上的附着力,地面之所以能够产生对驱动轮的水平反力，主要依靠两种作用，一是地面与驱动轮的接地表面之间的摩擦作用，二是土壤与压入土壤中的驱动轮轮胎花纹或链刺之间的剪切作用，这两种作用总称为附着作用，把土壤对驱动轮的附着作用所产生的水平力称为附着力。附着力是一种潜在的力，当它被利用而表示出来的时候就变成拖拉机的推动力。,通常把在允许滑转率下，土壤受切线力作用时，对驱动装置产生的最大反力称为最大附着力。Fmax 影响驱动装置和土壤间的附着性能的主要因素主要有：驱动装置的结构形式和接地面积；拖拉机的附着重量，土壤类型、土壤水分和地表状态等。 由于影响附着力的因素很多，情况也比较复杂，所以，在实

12、际应用中常常实验方法来确定附着力的值。 农业技术要求的附着系数：链轨式拖拉机不超过7%,轮式拖拉机不超过16%。附着系数可以通过查表获得。,3、拖拉机驱动轮上的驱动力,拖拉机的动力来源是发动机，但作为行驶中驱动力还要受附着力的限制。 （1）在坚实路面上，拖拉机与额定功率时在某档位下驱动轮上可得到的切线力为Ptn，附着条件好， （2）松软地面上，附着性较差： 所以：在坚实路面，拖拉机推动力受发动机额定功率限制，当拖拉机负荷大于额定功率时，将发生熄火现象。松软路面条件下，拖拉机推动力受土壤条件限制，拖拉机符合大于土壤提供的最大附着力时，拖拉机发生打滑现象，拖拉机不能充分发挥其动力性。,4、拖拉机行

13、走阻力,（1）滚动阻力： （2）上坡阻力： （3）惯性力：,5、拖拉机的牵引力计算,1、先计算额定牵引力和最大附着力，比较大小，得到牵引力的计算公式。 2、 Pd：由地面条件和拖拉机动力决定。,（二）拖拉机功率,发动机功率的大小用KW来表示，表示发动机功率的有指示功率和有效功率。 指示功率是发动机气缸内工质（可燃混合气）燃烧后使气体膨胀，活塞能得到的功率。即工质单位时间对活塞所作的功。主要受气缸型号、燃油质量、曲轴转速、进气状况、空气质量发动机技术状态等的影响。 有效功率是在发动机曲轴上对外输出的功率。实验中可以用仪器测量获得。也可根据发动机曲轴转速和曲轴上扭矩来计算。 Ne=Me.ne/95

14、50,拖拉机功率平衡方程式,拖拉机在工作过程中，发动机的有效功率Ne有相当大一部分损失掉了。其主要损失功率包括：拖拉机传动装置中机械摩擦所造成的功率损失Nt；拖拉机自身移动时所消耗的功率损失Nf；拖拉机滑转功率损失N；拖拉机克服上坡所消耗的功率损失N；拖拉机克服惯性力功率损失Nj。发动机的有效功率减去上诉各项功率损失后就是用于拖拉机牵引农具工作时挂钩上的功率，称为牵引功率NT。则其平衡方程式为：,影响拖拉机功率的因素,1、传动损失 Nd为驱动轮功率 2、自身移动损失：Vp：机器实际作业速度。 3、坡度损失： 4滑转损失 np：负荷状态驱动轮平均转速 n0：空行状态驱动轮平均转速,5、牵引功率计

15、算,可以通过测量计算得到 提高牵引效率的措施： 提高发动机指示功率，按技术要求保养和技术维护机器。个档位下牵引力和作业速度不同，在拖拉机一定的情况下应根据土壤条件选择合理的作业档位。,四、农机具的牵引阻力与编组,1、农具牵引阻力的构成 农具的牵引阻力是影响机组运用效果的重要参数，可分为空行阻力和工作阻力，实际工作中的工作阻力也含有空行阻力。综合起来农具阻力主要由以下几部分组成： 滚动阻力 摩擦阻力 使加工对象运动或变形阻力 传动机构摩擦阻力 农具上坡阻力等,各项阻力构成农具的工作阻力，可以通过实验测定（现有表可查），可以用比阻进行表示，所谓比阻就是农具单位工作幅宽或单位工作断面所受的阻力： 犁

16、的比阻： RM：犁的工作阻力 K0：单位断面所受的阻力 a：耕深 b：一个犁铧的工作幅宽 n：犁体个数,2、影响农具牵引阻力的因素,土壤湿度 耕作深度 工作部件的技术状态 作业速度,3、拖拉机牵引力的利用,为保证机组顺利的进行作业，要求拖拉机额定牵引力应略大于牵引阻力，有一定的牵引力储备，客服外界阻力的波动。可以用牵引力利用系数来表示。 一般在0.750.96。,4、机组编制,编组步骤： 1、根据作业要求（速度），确定作业档位的额定牵引力 2、确定农具作业比阻（实验测定或查表获得） 3、计算牵引农具的工作幅宽和农具数量,耕地机组： G：拖拉机使用重量 gm：犁单位幅宽重量（Kg/cm）,耕地外

17、的单式机组： GH：连接器重量 fH：连接器滚动阻力系数。,第三节农业机器生产指标,一、生产率 1、定义：农业机器在单位时间内按照一定质量标准完成的作业量称为其生产率。 2、计量单位： 时间：小时、班、日、旬、季、年 作业量：亩、千克、吨千米、立方米、米。为统一计数：标准亩、千瓦小时、小时 农业机器计数：混合台、标准台、等。,3、研究农业机器生产率的目的：,进行生产率分析，为实际工作中分析和挖掘生产率的潜力采取技术措施服务。 进行生产率估算为在具体生产条件下确定有科学根据的生产率以便制定机器的配备、选型计划等正确的决策。 进行实际生产率的核算。实际生产率是在已经完成去作业量和已经消耗时间的基础

18、上进行统计核算的，以评价机组或机群的实际水平。,二、移动式机组生产率基本公式,设计组的构造幅宽为B（m），以某一理论速度vl（km/h）在1小时内，没有空行和停歇的情况下进行作业，则所完成的作业面积W为一矩形，这块面积即为机组的理论小时生产率。 Wl=1000Bvl（/h） =1.5Bvl（亩/小时） （11） 如果在上述条件下工作一个班次，则得到机组的理论班生产率。 Wlb=1.5Bvl T（亩/班） （12） 式中 T :每班的时数（h）。,但在实际生产中，机组生产率的各个主要因素，如作业幅宽、行驶速度和作业时间，都将随具体情况而变化，不可能达到理论值。 用机组幅宽利用率表示机组构造幅宽的

19、利用程度： =Bz/B (1-3) 机组作业时的实际行驶速度vz（即班内平均使用速度）常小于理论速度vl。 用机组速度利用率表示速度的变化：=vz/vl (1-4) 考虑机组班内作业时间利用率： =Tz/T （1-5） 如果我们在计算中，考虑具体条件下机组的技术性能能够达到的、和值，并将它们代入式（1-1）和（1-2）中，便得出机组的技术生产率。 Wj =1.5Bvl =1.5Bzvz （亩/小时） （1-6） Wjb=1.5Bvl T =1.5BzvzTz（亩/班） （1-7） 应当指出，机组的技术生产率并不等于机组的实际生产率。机组的实际生产率Wz是在机组作业结束后实测而得，即将机组实际完

20、成的作业面积U（亩），除以实际作业小时数Tz。 Wz=U/Tz（亩/小时） (1-8),三、机组生产率与拖拉机或发动机功率的关系,拖拉机牵引或悬挂机械作业时，如作业机械的幅宽为Bz（m），单位幅宽的工作阻力为k（N/m），则作业机械的工作阻力R（N）为： R=kBz 拖拉机克服作业机械的工作阻力R，并以行驶速度vz（km/h）前进时，所消耗的牵引功率NT(kW)为： NT = R vz/3600 如果式中的计量单位：R:kgf，vz:km/h， 则NT:马力，NT = R vz/270.,拖拉机发动机发出的有效功率Ne为： Ne=NT/T 式中 T 拖拉机的牵引效率。 拖拉机作业的负荷程度可用

21、拖拉机牵引功率利用率NT表示： NT = NT/NTN (19) 式中 NTN 拖拉机额定牵引功率（kW） 而拖拉机发动机的负荷程度可用发动机有效功率利用率Ne表示： Ne= Ne/NeN (110) 式中 NeN 发动机标定有效功率（kW）。 如果拖拉机同时兼有动力输出以驱动机械的工作部件作业时，则发动机的有效功率为： Ne = NeT + Ned (111) 式中 NeT 发动机用于牵引部分的有效功率； Ned 发动机用于驱动部分的有效功率。,这种工况下，发动机的功率利用是用拖拉机效率来表示： = =T（1-d）+dd (112) 式中：Nd 动力输出轴功率（kW）； NT/ NeT =T

22、 拖拉机牵引动力； Nd/ Ned =d 动力输出轴功率； Ned/ Ne=d 动力输出轴功率利用率。,是拖拉机的全效率，如果： （1）只用于牵引式作业，即Ned=0，Ne=NT 则： =T =NT/ Ne （2）只用于驱动时作业，即NT =0，T=0， Ned= Ne ，d=1 则： =d =Nd/ Ne,用拖拉机牵引功率或发动机有效功率来表示的机组生产率,Wj =1.5Bvl = = （亩/小时） (113),由上式可以看出，机组生产率与发动机标定有效功率，有效功率利用率，拖拉机牵引效率及时间利用率成正比，而与作业机械的比阻成反比。,机组生产率和机组的能量消耗,机组的作业过程，实质是消耗能

23、量的过程，表现为对加工对象做机械功。能量的一部分转化为有用功，如克服机械的牵引阻力所作的功；另一部分转化为无用功，如发动机、拖拉机工作的各种损失。,机组在单位面积上所消耗的有用机械功为： A=RSz=104k/15（牛顿米/亩） (115) 式中： R 机组内作业机械的牵引阻力（N）； R=kBz Sz 每亩面积上的工作行程长度（m）。 Sz=104/15Bz 机械功还常用“kWh”的单位表示，已知： 1 kWh=36x105Nm 于是，可以换算成下式： A= k/5400 （千瓦小时/亩） (116) 由上式可见，完成单位面积农业作业所消耗的有用机械能，只取决于作业机械单位幅宽的牵引阻力值。而与动力机械的种类、编组方案等因素无关。,根据式(1-16)的关系， 并令 机组生产率系数 可以将式(1-13)简化为： Wj=NeNW/A(亩/小时) (1-17) 上式中，分子代表机组每小时能发出的有用机械能值，分母代表每亩面积上作业机械消耗的机械能值。,提高机组生产率的途径,机组生产率公式实质上是由机械能的关系转化而来，提高机组生产率的根本措施：一方面是充分发挥机组的有用机械能，例如及时地和高质量地对拖