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1、动力农业机械发展走势论文 1电动力技术优势 燃油动力农业机械体积大质量大不利于小空间环境作业;而电动力农业机械结构紧凑体积小质量轻呈现“小、灵、巧”特点工作回转半径小尤其适用于南方丘陵与山地等小面积地块作业和温室大棚环境工作中小功率传统动力农业机械燃油发动机效率低机械变速传动机构复杂特别是燃油发动机工作在大余量恒功率输出状态不利于低碳节能电动力农业机械具有良好的调速和灵活的功率控制能力可使系统保持在高效状态特别是分散式多电机控制的实现代替了传动机构进一步简化了农机结构减小了农机的质量和体积随着世界一次能源进一步枯竭近年来国际油价的涨幅明显高于电价而电能也可以从可再生能源中获得目前无论从能耗的成
2、本上看还是从未来的能源取向来看以电能作为最终利用形式的新能源取代一次能源是未来发展趋势电动机结构简单使用与维护成本低于燃油发动机传动链短易于控制在整体机械结构上电动力农业机械也较为简单可靠初步估算使用电动农业机械的成本相当于燃油发动机动力的1/31/5燃油动力农业机械具有较严重的废气污染和油污染对空气和土壤有不良影响特别在温室大棚环境中燃油动力农业机械的噪音污染也不得不考虑以上因素对人体和环境影响较大1特别是小功率的二冲程汽油机尾气排放和噪音污染更为严重而电动力农业机械均不存在以上问题或影响较小是真正节能、环保与绿色的农业机械 2我国电动力农业机械发展现状 21有线电动力农业机械 随着电动机技
3、术的应用和发展该技术被较早地引入到固定式有线电动力农业机械领域此类机械主要包括农产品加工机械、农业排灌机械和部分畜牧机械交流感应电机具有结构紧凑、控制方便、功率转速特性较好、成本低廉和便于维护等特点在利用电网电源农业机械中应用最多技术较为成熟图1为近20年我国农村排灌电动机总功率的情况图2为农用水泵数量2根据我国农村生产和生活特点农网用电水平基本反应以电网电源农业机械为主的动力电使用规模图3为1995年来农用电动机总功率情况;图4为1952年来我国农村用电量情况近年来自动化温室大棚技术发展较快该技术的应用为有线电动农机提供了作业环境文献4所描述的一种单相交流电机为动力的多用途温室机械具有一定的
4、代表性该机械采用电缆供电电机功率为22kW额定转速2850r/min配以变速箱和执行机构总质量为45kg可以实现自行走、翻地、卷帘和播种施肥等功能该电动机械体积和质量较小适合棚室作业而且没有尾气和噪音污染具有较高的应用价值综上所述自改革开放以来我国农村电气化水平得到迅速发展特别是近年来中央对农村的重视和农村电网的改造为我国农村电动力农业机械的发展提供了巨大的动力 22移动式电源电动力农业机械 农产品加工和设施农业可以方便地获得电网电源其加工机械及作业机械宜优先采用电动力;而移动式电动农业机械多选用蓄电池电源或小型发电机组由于容量和输出功率等技术现状该类农业机械的应用集中在中小功率范围 221园
5、林植保电动力机械 小型喷雾机械输出功率较小多采用人力肩背式对于整体质量和体积提出小型化的要求适合电动力的引入特别是随着超低量喷雾技术和静电喷雾技术的发展电控方式成为必然选择1972年我国引进英国技术仿制了一系列手持式电动喷雾机械5我国最早研发生产电动喷雾剂的一批科研单位或企业主要有唐山地区农科所、上海明光仪表厂、上海崇明县红星农场、石家庄红旗五金塑料厂、天津农机所和北京怀柔农机厂等6当时此类产品采用干电池或蓄电池为动力源整机质量为24kg生产效率在4667hm2/d目前电动喷雾器技术已很成熟国内生产企业在300家以上产品已大量走进农村农户20世纪80年代我国从美国和日本等国家批量进口电动割草机
6、;年日本本田技研工业株式会社在我国申请了发明专利采用充电电池组动力驱动割草机7;年我国推出了“家用和类似用途电器的安全步行控制的电动割草机的特殊要求”(GB470678)进一步规范了电动割草机的生产8直到目前国内涉及电动割草机的各种专利44项生产厂家主要集中在广东、江苏、北京和上海等地区1998年牡丹江林业科学研究所、黑龙江省森林工业总局和大海林林业局机械厂等单位联合研制了一款便携式电动园林整枝机并申请了国家专利9该机械采用汽油发电机组提供电源480W异步交流电机作为动力输出最大输出转速达10000r/min整机直径达到100mm由于电机驱动减少了变速传动机构工作头质量只有3kg四川省农科院蚕
7、业研究所与江苏省电气机械设计院合作开发了电动桑剪10采用24V蓄电池供电连续工作45h整体质量小于6kg1994年肖家彪农艺师研发了一款电动采粉授粉器与人工相比效率提高30倍11;年中棉种业科技股份有限公司研发了的一款电动棉花电动采粉器解决了过滤装置由于花粉常常堵塞滤网而增加了电能消耗等问题并申请了实用新型专利12 222大田作业电动力机械 田间农业机械需要克服复杂地况和恶劣环境等问题输出动力大多在千瓦级以上由于蓄电池的容量和输出功率在近几十年里没有革命性技术的出现使得田间电动力农业机械发展较为缓慢最早出现具有代表性的电动力大田作业机械是1912年德国西门子公司生产的368kW乘坐式电动拖拉机
8、后续又推出29kW手扶式电动拖拉机该系列产品主要耕地作业1941年瑞典研发了一款可换耕具的多用途电动拖拉机13对我国电动拖拉机影响较大的是前苏联在20世纪三四十年代研发的系列电动拖拉机1420世纪50年代东北农学院、哈尔滨工业大学和松江拖拉机厂联合研发了“电牛”系列电动拖拉机15以上电动机械均采用电缆供电方式20世纪70年代美国通用电气公司推出了ElecTrak系列电动拖拉机采用铅酸蓄电池供电和永磁无刷电机作动力源由于当时国际能源危机电动力拖拉机的研究得到追捧加拿大、英国、意大利和日本等国家相继开展了电动拖拉机的研究推出的产品功率大多在10kW左右后续也有采用燃料电池等新技术目前我国南京农业大
9、学等单位正在开展电动拖拉机的研究1617长治市农业机械试验鉴定站研制出直流电动微耕机电动机功率为380W采用36V蓄电池供电可连续使用354h18该款机型中耕除草作业时耕深24cm耕深稳定性为89%耕层地表平整度35cm碎土率60%该设计采用直流电机很好地解决了调速问题在小型棚室作业中具有一定的应用价值广西荔浦县顺风微型农机厂研制生产的一款多功能电动收割机采用1216V蓄电池供电连续工作13h可收割水稻和小麦等农作物00671hm2也可用来割杂草和园林花卉整形该产品已申请国家专利19;江西亚泰特种电源电器厂研发的电动割禾器体积小、质量轻每小时可收割0067hm220;安徽农业大学设计了一款微型
10、电机驱动采茶机质量1kg背负电池质量5kg电机功率129W效率可达手采的35倍适用于各类茶园采茶21年11月在广东惠州召开的“水稻生产机械化技术研讨会”上华南农业大学展示了一款步进式两行电动插秧机采用10Ah锂电池供电额定电压36V直流永磁电机最大功率135W连续工作时间4h插秧频率090r/min可调 3面临的主要问题 31动力电池 采用电缆供电方式的农业机械作业环境受到限制而采用蓄电池动力可以更大地增加使用灵活性但蓄电池的容量、体积质量、输出功率和价格之间的优比是目前国际性问题随着电动汽车产业的快速发展动力电池问题也指日可待由于农业机械作业环境恶劣蓄电池的绝缘和防护问题要比电动汽车更加严格
11、废旧电池的回收或处理不当会对土壤和环境造成污染但严格按照相关程序进行处理可以避免这一问题 32驱动电机 与电动汽车比较电动农业机械行走速度低、路况较差、地面阻力大且不均衡所以需要选择适合农业机械工作特性的驱动电机永磁直流电机控制系统简单调速范围宽在小功率农业机械上较为实用;鼠笼式异步交流电机机械强度大有较大的过载能力价格便宜但需要直交变频系统驱动适合较大功率的电动农业机械包括整个电路系统在绝缘防护上要求较高的工艺 33配套设施 虽然电动力农业机械在核心部件或整体结构上比燃油农业机械较简单便于低成本维护和维修但由于能量传递系统不同于以往需要专业的人员和设备对于大功率的电动农业机械还需要配套的充电
12、设施今后可以借鉴电动力汽车充电站示范工程有关技术和管理模式建立农村充电站 4发展趋势 在现有农业机械基础上对动力系统进行电气化改进技术上没有不可逾越的障碍如何发挥和利用电动机调速范围宽、控制灵活和精准定位等特点是今后研究的主要技术点具体措施如下:1)利用多电机控制技术可以进一步简化机械传动和联动机构从而减轻农业机械整体质量这将是研究方向之一2)由于目前蓄电池容量平均水平有限而高能蓄电池成本较高高效节能的电源管理技术和电机驱动控制技术也是电动力农业机械关键技术之一 5结语 综上所述无论在技术条件和能源发展方向还是市场需求都有必要大力开展电动力农业机械的研究电动力农业机械能源清洁没有噪音和尾气排放整体机构简约便于维护维修使用成本较低适合我国新农村建设和农业现代化的需要
