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1輕量化是地質環境的要求

貴州以高原山地為主，素有“八山一水一分田”之說。全省地貌可概括分為高原、山地、丘陵和盆地四種基本類型，其中92.5%的面積為山地和丘陵。境內山脈眾多，重巒疊嶂，綿延縱橫，山高谷深，梯田縱橫，這樣的地理環境給貴州旅游業帶來如此蓬勃發展的同時，也給貴州的農業現代化進程造成了較大的阻礙，使得貴州的農業現代化落后于全國其他發達地區[1]。當前的貴州公路網雖然很發達，實現縣縣通高速的同時，鄉村公路也建成了以村村通為交流通道的互聯互通式的道路環境。但是要想在農民的田間地頭實現機械化暢通道路非常難，一是修筑耗資太高，二是耕地的平坦面積相對不均，大型、自動化、智能化農耕機械作業也不能有效施展。因此就需要因地制宜將設備輕型化，重量最好控制在50kg以內，方便農民在使用的時候能輕松搬運。

2輕量化的實現途徑

農機在制造上要求性能有保障，在農戶使用的過程中各部件不至于發生疲勞斷裂或者塑性變形，因此在設計加工前需要充分做好載荷、剛度、強度、疲勞等多項分析校核及優化設計。農業機械的輕量化設計屬于農業機械優化設計的范疇，優化設計涉及自變量、優化目標、二者間的函數關系以及約束條件等要素[2]。這項工作常用于其他重要的設備設計，但是在農機設計的時候一般都做得不夠全面，往往都是根據設計人員的設計經驗或者參照相關的設備做選擇，這樣就容易出現幾個問題。1）設備重量超重，因為每個人的設計經驗不同，對同一個部件的設計經驗往往存在差異，就會出現設計零件尺寸偏大，重量偏重的情況。2）富余動力過剩，造成大馬拉小車的現象，從而導致浪費能源和資源。在材料選擇上也應該考慮滿足性能使用的情況下選用密度較小、重量較輕的如碳纖維、鋁合金等材料制作零部件。在設計時，從材料選取、框架結構、聯接設計等方面著手，使得設備在滿足低成本、輕量化的前提下實現了較高的結構強度[3]，且盡量減少零部件的數量，并多花一點時間對材料零部件進行強度校核，選取合適的材料后，參考下列安全系數公式進行校核。

3輕量化的目的

3.1減少人力輸出

因為貴州的田地多屬于梯田和山地，在沒有鄉村道路的田地里作業，對于農機的使用受很大限制，如果設備質量很笨重，那農戶就無法采用機械化作業。輕量小型化后，其重量在合理化范圍內能得到有效控制，農戶在崎嶇田間地頭使用起來會很輕便，最好一個人就能完成搬運和掌舵，可以采用隨身懸掛式和手扶牽引式。

3.2降低驅動能耗

設備的重量和結構直接決定著整機動力配置，農用機械的輕量化，就是在保證設備的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低設備的整備質量，從而降低設備的動力輸出，減少燃料消耗或者能源消耗，降低排氣污染。以汽油機為例，實驗證明，整機重量降低1%，油耗可降低0.7%。

3.3提高安全性

農機設備一般都具有旋轉運動、沖擊或直線運動，農戶在操作使用過程中對自身安全存在一定的風險。這樣的風險與設備的重量存在正比關系，隨著設備質量的加大，人的操控能力就會被相應削弱，就會使自身的傷害風險加大。因此，對農機設備輕量化設計是很有必要的，在一定程度上是為了農戶的安全著想，是降低操作風險的有利途徑。

參考文獻：

[1]蔡明勇.貴州山區農業機械化發展現狀及對策[J].農家科技,2017(5):165.

[2]董鋼,李耀明.農業機械輕量化設計方法的初探[J].農機化研究,2006(1):125-126+131.

[3]李碧政.大型五軸仿真轉臺的總體機械結構設計與分析[J].內燃機與配件,2018(9):1-5.

[4]潘群林,廖敏,陶金京,等.丘陵山地拖拉機整機輕量化技術研究[J].農機化研究,2020,42(3):254-258.

作者:付江 單位:貴州城市職業學院