第二章农机.docx

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第二章农机

农机

第一节农机和农机的分类

一、什么是农机？

农机就是农业机械，是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。

农业机械包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。

广义的农业机械还包括林业机械、渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农村副业机械。

农业机械属于相对概念，指用于农业、畜牧业、林业和渔业所有机械的总称，农业机械属于农机具的范畴。

推广使用农业机械称为农业机械化。

二、农机分类

农业机械一般按用途分类。

其中大部分机械是根据农业的特点和各项作业的特殊要求而专门设计制造的，如土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、作物收获机械、畜牧业机械以及农产品加工机械等。

另一部分农业机械则与其他行业通用，可以根据农业的特点和需要直接选用，如农用动力机械、农田排灌机械中的水泵等；或者根据农业的特点和需要把这些机械设计成农用变型，如农业运输机械中的农用汽车、挂车和农田建设机械中的土、石方机械等。

农业机械还可按所用动力及其配套方式分类。

农业机械应用的动力可分为两部分：

一部分用于农业机械的行走或移动，据此可分为人力（手提、背负、胸挂和推拉）、畜力牵引、拖拉机牵引和动力自走式等类型；另一部分用于农业机械工作部件的驱动，据此可分为人力（手摇、脚踏等）驱动、畜力驱动、机电动力驱动（利用内燃机、风力机、电动机等）和拖拉机驱动等类型。

在同一台农业机械上，这两部分可以使用相同的或不同的动力。

按农业机械与拖拉机的配套方式，可分为牵引、悬挂和半悬挂等类型。

按照作业方式，农业机械可分为行走作业和固定作业的两大类。

在行走作业的农业机械中，又有在连续行进过程中作业的连续行走式和行进与作业过程交替进行的间歇行走式两类。

在固定作业的农业机械中，则有在非作业状态下可以转移作业地点的可移动式和作业地点始终固定的不可移动式两类。

按照作业地点，农业机械分为野外作业（田间、牧场和果园等）、场院作业、室内作业（厂房、机房、库房、温室和禽畜舍等）、水中或水上作业（河流、渠道、水库和水井等）、道路作业和航空作业等类型。

第二节农机发展

农业机械的起源可以追溯到原始社会使用简单农具的时代。

在中国，新石器时代的仰韶文化时期（约公元前5000～前3000）就有了原始的耕地工具──耒耜。

公元前13世纪就已使用铜犁头进行牛耕。

到公元前3世纪的春秋战国时代，已经拥有耕地、播种、收获、加工和灌溉等一系列铁、木制农具。

公元前90年前后，赵国发明的三行耧，即三行条播机，其基本结构至今仍被应用。

到9世纪已形成结构相当完备的畜力铧式犁。

在《齐民要术》（约540）、《耒耜经》（约880）、王祯《农书》（约1310）、《天工开物》（1637）等古籍中，对各个时期农业生产中使用的各种机械和工具都有详细的记载。

在西方，原始的木犁起源于美索不达米亚和埃及，约公元前1000年开始使用铁犁铧。

19世纪至20世纪初，是发展和大量使用新式畜力农业机械的年代。

1831年，美国的C.H.麦考密克创制成功马拉收割机。

1836年出现了第一台马拉的谷物联合收获机。

1850～1855年间，先后制造并推广使用了谷物播种机、割草机和玉米播种机等。

20世纪初，以内燃机为动力的拖拉机开始逐步代替牲畜，作为牵引动力广泛用于各项田间作业，并用以驱动各种固定作业的农业机械。

20世纪30年代后期，英国的H.G.弗格森创制成功拖拉机的农具悬挂系统，使拖拉机和农具二者形成一个整体，大大提高了拖拉机的使用和操作性能。

由液压系统操纵的农具悬挂系统也使农具的操纵和控制更为轻便、灵活。

与拖拉机配套的农机具由牵引式逐步转向悬挂式和半悬挂式，使农机具的重量减轻、结构简化。

40年代起，欧美各国的谷物联合收获机逐步由牵引式转向自走式。

60年代，水果、蔬菜等收获机械得到发展。

自70年代开始，电子技术逐步应用于农业机械作业过程的监测和控制，逐步向作业过程的自动化方向发展。

中华人民共和国成立初期，广为发展新式畜力农具，如步犁、耘锄、播种机、收割机和水车等。

50年代后期，中国开始建立拖拉机及其配套农机具制造工业。

洛阳第一拖拉机厂于1959年建成投产。

1972年创制成功的船式拖拉机（机耕船），为中国南方水田特别是常年积水的沤田地区提供了多种用途的牵引动力。

到1984年底，全国（除台湾省外）大、中型拖拉机保有量达到85.4万台，小型和手扶拖拉机达到329.8万台，农业用汽车达到35万辆，农用排灌动力机械达到615万台，农用水泵达到515.7万台，大、中型拖拉机配套农机具达到123.5万部，小型和手扶拖拉机配套农机具达到291.8万部，谷物联合收获机达到35861台，饲料粉碎机达到113.9万台，磨面机、碾米机、轧花机和榨油机共388.1万台，农用动力总功率达1.95×10千瓦。

1984年，机耕面积达5.24亿亩，占耕地面积的39%。

机电灌溉面积达3.76亿亩，占灌溉面积的56.4%。

第3节建设机械和耕作机械

一、建设机械

农田建筑设机械用于平整土地、修筑梯田和台田、开挖沟渠、敷设管道和开凿水井等农田建设的施工机械。

其中推土机、平地机、铲运机、挖掘机（见挖掘机械）、装载机（见单斗装载机）和凿岩机等土、石方机械，与道路和建筑工程用的同类机械基本相同，但大多数（凿岩机除外）与农用拖拉机配套使用，挂接方便，以提高动力的利用率。

其他农田建设机械主要有开沟机、鼠道犁、铲抛机、水井钻机等。

1.铧式开沟机

它的工作部件是带有犁铧式切土部件的开沟犁体，由拖拉机牵引，一次行程即可完成开沟作业，生产率较高，但牵引阻力大，须与大功率拖拉机配套，适用于较小沟渠的开挖作业。

旋转开沟机

用旋转的铣抛盘铣切并抛掷土壤，可与中等功率的拖拉机配套使用，经一次或多次行程完成开沟作业。

其作业速度低，一般为50～400米/小时，因而配套拖拉机需要备有或附加超低速档，单元土方量的能耗大于铧式开沟机。

它适用于大型沟渠的开挖作业。

鼠道犁

工作部件为类似炮弹形的锥端圆柱体，带有立柱和牵引装置，由拖拉机牵引在农田中开挖排水暗渠。

开沟埋管机

能在一次行程中完成开沟、埋管、覆土和压实等项作业。

水井钻机

有回转式、冲击式和复合式3大类。

回转式应用较广，它由钻进装置和循环洗井装置两部分组成。

钻进装置包括转盘、钻杆、钻头和驱动装置，可根据不同的岩层选用不同的钻头。

循环洗井装置用以在钻进的同时将钻下的岩屑排出井外，可根据需要选用不同的类型。

冲击式钻机是使上下往复运动的钻头冲击、破碎岩层，可用于较硬岩层和卵石层的钻井作业，但岩屑的清除与钻进不能同时进行，因而工效较低，一般用于250米以内浅井的开凿。

复合式钻机是在回转式钻机上加装冲击机构，以回转钻进为主，当遇到卵石层时用冲击钻进通过，因而适应性较强。

二、耕作机械

土壤基本耕作机械用以对土壤进行翻耕、松碎或深松、碎土所用的机械，包括桦式犁、圆盘犁、凿式犁和旋耕机等。

铧式犁

土壤耕作最常用的机具。

它的主要工作部件是由犁铧、犁壁等组成的犁体。

犁铧和犁壁的工作面为连续、光滑的犁体曲面，其形状和参数根据不同的土壤和耕作要求选取，并与机组的行进速度有关。

不同的犁体曲面具有不同的翻土、松土、碎土和覆盖杂草残茬等作用。

图1为中国南方系列铧式犁中的悬挂水田六铧犁。

80年代初出现的调幅犁是铧式犁传统结构的一个较大突破。

调幅犁的调幅程度通过改变主梁与机器前进方向的夹角大小而变化，以适应在各种土壤条件下耕作时的不同阻力。

双向犁是铧式犁的一种特殊形式，带有左翻和右翻两组犁体（普通铧式犁都用右翻犁体），或带有翻垡方向可以变换的一组犁体，使犁在耕作的来回行程都向同侧翻土，耕后地表不留沟埂。

这种犁常用于斜坡地、灌溉地、小块地和形状不规则地块的耕翻作业。

圆盘犁

圆盘犁的工作部件是与铅垂面约成20°倾角、而与前进方向成40°～50°偏角的凹面圆盘。

作业时，圆盘在土壤反力作用下转动前进，由圆盘刃口切下的土垡沿凹面升起并翻转下落。

圆盘犁能切碎干硬土块，切断草根和小树根。

它适用于多石、多草和潮湿粘重的土壤以及高产绿肥田的秸秆还田后的耕翻作业，但在一般土壤条件下，其翻土、碎土和覆盖性能均不如铧式犁。

旋耕机

工作部件旋耕刀滚是在一根水平横轴上按多头螺纹均匀配置的一组切土刀片，由拖拉机动力输出轴通过传动装置驱动，旋转切土和碎土，一次作业即可达到种床准备要求。

它主要用于水田、蔬菜地和果园的耕作。

表土耕作机械　表土耕作机械包括圆盘耙、钉齿耙、镇压器和中耕机等。

圆盘耙

由成组排列的凹面圆盘配置而成。

圆盘的刃口平面与地面垂直，而与前进方向成一偏角（作业状态）。

它用于翻耕后的碎土平整、收获后的浅耕灭茬和果园的松土除草等项作业。

钉齿耙

工作部件为等距、间隔配置在耙架上的若干排钉齿，可用于松碎耕地后的土壤、破碎雨后地表形成的硬壳和作物苗期除草等作业。

镇压器

用于耙后或播种后的表层碎土和压实作业，工作部件为镇压轮。

镇压轮有圆筒形、环形或V形等，工作时活套在轮轴上。

中耕机

用于作物生长期间的松土、除草、开沟和培土等项作业，常用的工作部件有除草铲、松土铲、通用铲和培土器等。

在中耕机上加装施肥装置，可在中耕除草的同时施加肥料。

水稻田的中耕可采用人力手推齿滚式水田中耕机，或由动力驱动的除草轮式水田中耕机。

联合机械

联合耕作机械能一次完成土壤的基本耕作和表土耕作──耕地和耙地。

其形式可以是两台不同机具的组合，如铧式犁-钉齿耙、铧式犁-旋耕机等；也可以是两种不同工作部件的组合，由铧式犁犁体与立轴式旋耕部件组成的耕耙犁等。

果园机械

铧式犁和中耕机上常装有工作部件能自动避开树干并自动复位的装置。

除树干周围的小块面积土壤外，可同时耕作果树行间和株间的土壤。

第四节种植机械和收获机械

一、种植机械

种植机械按照种植对象和工艺过程的不同，可分为播种机、栽种机和秧苗栽植机3大类。

播种机

播种机种植的对象是作物的种子或制成丸粒状的包衣种子。

它按播种方式可分为撒播机、条播机和穴播机3类。

50年代开始大量发展的各类型精密播种机，能精确控制播种量、穴（株）距和播深。

70年代开始发展的气力排种精密播种机，其排种器（气吸式、气压式或气吹式）利用正压或负压气流按一定的间隔排出一列种子，实现单粒精密穴播，与传统的机械式排种器相比，具有播量精确、不伤种子等特点。

此外还有一种机械式精密排种器。

为带施肥装置的悬挂式6行中耕作物播种机，能用于大豆、玉米和高粱等中耕作物的条播和穴播。

栽种机

栽种机种植的对象是马铃薯、甘薯和葱头等作物的种块和甘蔗的种段等。

由于不同作物种块、种段的性状和栽种要求差异较大，大多数栽种机为专用栽种机，常用的有马铃薯栽种机、甘蔗栽种机等。

秧苗机械

秧苗栽植机的种植对象是水稻、棉花、烟草、蔬莱、果树和花卉等作物的秧苗和带营养钵或带土的秧苗。

栽植机分为半机械化、机械化和自动化3种类型。

半机械化秧苗栽植机是由机器完成开沟、覆土和镇压等工序，而取秧和栽秧则由坐在机器上的栽秧手完成。

机械化秧苗栽植机的栽秧动作也由机器完成，但仍由栽秧手取秧并放入栽秧机构。

自动化秧苗栽植机仅用人工把成盘的秧苗（通常为带营养钵的秧苗）装到机器的秧盘架上，机器在行进中自动完成全部栽植工序。

施肥机械用以在田间施放各种化学肥料（颗粒肥、液肥）、厩肥、粪肥和堆肥等，主要用于在耕地前施放基肥，而种肥和追肥一般分别由附装在播种机和中耕机上的施肥装置施放。

常用的施肥机械有厩肥撒肥机、撒肥挂车、液肥喷洒机、化肥撒肥机和氨水条施机等。

二、收获机械

作物收获机械包括用于收取各种农作物或农产品的各种机械。

不同农作物的收获方式和所用的机械都不相同。

谷物联合收获机

由收割台、输送装置、脱粒装置、分离装置、清选装置、粮箱和传动装置等组成。

按作物的喂入方式有全喂入式和半喂入式两种。

欧美各国都使用全喂入式谷物联合收获机，主要用于收获小麦和其他麦类作物，经部分改装和调整后也能用于收获玉米、豆类、水稻和向日葵等。

作业时，收割台前端的往复式切割器在拨禾轮的配合下，将带穗禾秆割倒在收割台上，经收割台输送装置和中间输送装置送入脱粒装置，在通过脱粒滚筒与凹板之间的间隙时受搓擦和打击作用而脱粒。

大部分谷粒穿过凹板筛孔后进入清选装置，少量谷粒夹带在凹板上的脱出物中被抛送到分离装置，在链式分离装置的上下、前后往

复抖动下谷粒被分离出来进入清选装置，茎稿等大杂物则被向后输送而抛出机外。

进入清选装置的谷粒经风扇和筛子将细小的杂质清除，干净的谷粒被送入粮箱。

粮箱装满后，启动卸粮输送器，将谷粒卸入运粮车内。

70年代中、后期，在北美相继出现多种类型的轴流滚筒式全喂入谷物联合收获机，它将脱粒装置与分离装置结合为一体，从而免除庞大的链式分离装置，缩短整机长度。

在中国南方和日本先后发展了以收获水稻为主的半喂入式谷物联合收获机。

作业时，割下的水稻禾秆在夹持输送过程中仅穗头部分进入脱粒装置，脱粒后的秸秆比较完整，便于综合利用。

混杂在谷粒中的碎秸量少，一般可不设单独的分离装置，因而与全喂入式相比，结构简单而功率消耗较小。

采棉机

它用旋转的带齿摘锭，将绽开棉桃中的带籽纤维抓带出来并靠气流送入棉箱。

采棉机有两种主要类型：

在美国使用水平摘锭式采棉机，其采摘率较高，但结构复杂、制造精度要求和成本高；在苏联大多使用垂直摘锭式采棉机，其结构较简单、成本较低，但采摘率较低、落地棉较多、对棉株损伤较大。

机采籽棉的含杂率高，质量等级较手摘籽棉显著降低。

机采籽棉需要配备成套的清棉设备，采摘的棉花在轧花前后进行反复清理后才能用作纺织原料。

第五节排灌机械和加工机械

一、排灌机械

农田排灌机械用于农田、果园和牧场等灌溉、排水作业的机械,包括水泵、水轮泵、喷灌设备和滴灌设备等。

水泵

由电动机、内燃机或风力机等驱动，有离心泵、轴流泵、混流泵、活塞泵、隔膜泵、深井泵和潜水电泵等多种类型。

多级离心泵常用于丘陵山地的高扬程提水灌溉。

平原地区的大面积排灌多使用流量大而扬程小的大型轴流泵。

扬程较大的大面积灌溉宜用大型混流泵。

长轴深井泵和深井潜水电泵用于深井提水。

活塞泵和隔膜泵（见往复泵）的流量较小，在农业中一般仍用于提供畜禽用水。

喷灌设备

喷灌设备用水泵将水加压（或利用高位水源的落差）通过管道和喷头喷洒到空中，分散成均匀的细小水滴，成雨状沉降到地面和作物上。

与通过沟渠和地面管道灌溉的方法相比，使用喷灌设备可使灌水均匀、水的流失少，并易于实现灌溉管理的自动化。

这种设备对于缓坡地、起伏不平地和水源较少的地区尤为适合。

喷灌设备的类型很多，其中以圆形喷灌机或中心支轴式喷灌设备的自动化程度较高。

其支管装在一列带行走轮的支架上，各支架由电动机或其他动力驱动。

绕支管一端的中心支轴作圆周运动，压力水自中心沿支管通过各喷头喷出。

支管长度有的达500米以上，可控制灌溉面积1500亩以上。

支管转一周的时间由数小时至数天，可根据田间需水情况实现自动控制。

支管的运动类似钟表的时针，因而又称时针式喷灌设备。

为解决方形地块四角空白地段的灌水问题，在有的圆形喷灌机上加装地角喷洒装置，在运转到地角时自动开启喷水。

滴灌设备

这种设备能使低压水通过地下或地面管道，从安装在管道上的滴头持续而小量地向作物需水部位滴落，耗水量比喷灌设备小，常用于果园、苗圃和温室内的灌溉。

二、加工机械

农产品加工机械包括对收获后的农产品或采集的禽、畜产品进行初步加工，以及某些以农产品为原料进行深度加工的机械设备。

经加工后的产品便于储存、运输和销售，供直接消费或作为工业原料。

不同的农产品有不同的加工要求和加工特性，同一种农产品通过不同的加工过程可以得到不同的成品。

因此，农产品加工机械的品种很多，使用较多的有谷物干燥设备、粮食加工机械、油料加工机械、棉花加工机械、麻类剥制机械、茶叶初制和精制机械、果品加工机械、乳品加工机械、种子加工处理设备和制淀粉设备等。

为实现各工序之间的连续作业和操作自动化，常将前后工序的多台加工机械组合成加工机组、加工间或综合加工厂。

粮食加工

按工艺流程分为两大类：

一类用于将稻谷、高粱、粟和黍等原粮脱壳去皮，碾制成成品米。

例如稻谷原粮先经各种除杂清理设备清除各种杂质后，进入砻谷机并分离稻壳。

排出的谷糙混合物进入谷糙分离筛。

分离筛利用稻谷和糙米在粒度、密度和表面特性等方面的差异，将未脱壳的稻谷分离出来并送回砻谷机。

糙米则进入碾米机碾制成白米，然后经成品分级筛除去糠粞和碎米，即得成品白米。

另一类用于将小麦、玉米、大麦、荞麦和莜麦等原粮去掉皮层和胚芽，研磨成成品粉。

例如小麦原粮经各种除杂清理设备清除各种杂质和沾附在麦粒表面的泥土、灰尘后，进入磨粉机研磨成粉，并经一组平筛筛理提取成品面粉。

中间物料再进入另一台磨粉机研磨，如此反复提取面粉，最后经刷麸机将麸皮排出。

油料加工

制油工艺主要分压榨法、浸出法等。

不同的制油工艺采用不同的机械设备，但制油原料都先经油料清理机械清除杂质，并用各种类型的油料剥壳机剥去外壳并使壳仁分离，然后用轧胚机压制成胚料。

用浸出法时，将胚料浸在溶剂（己烷或轻汽油）中把油浸出，经过滤、蒸发和汽提等设备使油与溶剂分离，溶剂回收后可反复使用；用压榨法时，将胚料放在蒸炒锅内炒熟后，送入螺旋榨油机或液压榨油机内挤压出油。

浸出或榨出的毛油再由各种精炼设备过滤、水化、碱炼、酸炼、脱色和脱臭等炼制成精油或成品油。

三、牧业机械

畜牧业机械是在放牧和舍养禽、畜饲养业生产过程中使用的各种机械设备。

饲料加工机械

主要包括：

加工各种粗、精饲料的饲料粉碎机、锄草机和青饲料切碎机；配制混合饲料的饲料混合机；将粉状饲料制成颗粒状的饲料压粒机；处理秸秆饲料的茎秆调制机；用于加工薯类、瓜菜等多汁饲料的洗涤机、切片机、刨丝机、打浆机、菜泥机和饲粒蒸煮器等。

饲养管理机械

主要包括：

禽畜舍的通风换气、温度控制和照明等环境控制设备；禽畜喂饲和饮水设备；禽畜防疫设备；除粪和粪便处理设备，以及禽蛋收集和挤奶设备等。

现代化的蛋鸡舍包括从孵化育雏到鸡蛋装箱的成套机械化、自动化设备，在与外界隔绝的条件下，可按要求自动控制舍内环境。

按不同鸡龄和产蛋鸡的需要定量喂饲全价配合饲料，并装设自动饮水器和定期除粪设备。

鸡蛋则通过集蛋系统自动收集，经清洗、分级后装箱待运。