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电动农业机械研究现状

2020-01-29 14:38 来源:农业机械论文 人参与在线咨询

摘要:电动化是当前全国研发农业机械的主要方向,实现农业机械电动化有利于促进农业进一步发展,并推动农业走上绿色发展道路。中国农业机械电动化研究较晚,当前总体电动化水平落后于西方国家,且存在一系列问题,要明确下一阶段农业机械电动化研发前景,从借鉴国外经验、提高电池性能、促进生态保护、研发履带机械、研发控制系统等方面着手,提高全国电动农业机械的自动化与智能化水平。

关键词:电动农业机械;研究现状;研发前景

一、电动农业机械研究现状分析

1、电动农业机械研究背景

农业机械,即农业生产及对农产品进行初步加工和处理过程中所使用的各类机械,燃油是农业机械最主要的动力[2]。当前,以异步交流电、无刷永磁电机以及有线电动机械技术为代表的电机技术,已推动电力成为全国农业机械的一大重要动力,逐步取代了传统的燃油动力,为电动农业机械的发展创造了广阔的空间和可能性。电能属于二次能源中的清洁能源,相较于石油这种不可再生且污染排放较严重的一次能源而言具有独到优势,成为机械能转化时的首选能源。值得强调的是,以履带电动作业机械为主的移动式电动农业机械已成为全国研究电动农业的主要方向。

2、国内外电动农业机械研究现状

电能是第二次工业革命的产物,第二次工业革命的发源地在美国和德国,国外开始研究电动农业机械的时间非常早。最早的电动农业机械可以追溯到19世纪末的美国,当时美国已经出现不用燃油、以电力为能源的农用拖拉机,不过当时尚未形成专门研究电动农业机械的趋势,也没有开始大规模地进行电动农业机械研究。20世纪初,德国Siemens公司推出由电网供电的电动农用拖拉机,标志着电动农用机械研究正式起步[3]。之后受经济危机和两次世界大战影响,国外研究电动农业机械的速度一度放缓,成果也比较少。20世纪70年代,中东石油危机对燃油农业机械造成冲击,以英国、美国、日本为代表的发达国家又再次开始研发电动农用拖拉机。时至今日,国外关于电动农业机械的研究重点是电池研发和电动农业机械的功能集成。中国研究电动农业机械的时间较晚,最初只能从国外引进电动农业机械技术,20世纪初从英国引进了手持式电动喷雾机械,此后研究方向一直局限于电动农业机械的微型手动操作上,主要使用的是以干电池为动力来源的农业机械,农业机械电动化研究水平不高。后来,为适应大棚技术发展的要求,设计并成功研发了适用于大棚农业的电动撒肥机、电动播种机及电动微耕机。之后随着全国农业水平的不断发展,农业机械的主要研究方向又发生了两次变化。一次出现在20世纪90年代,当时以大型农田机械作为电动农业机械研究的重点;另一次则发生在21世纪,电动农业机械研究在进入新世纪后逐渐走上智能化、自动化之路。

3、当前电动农业机械研究中的主要问题

当前对电动农业机械蓄电池的研究缺乏重视,没有实现电机技术从电动车到电动农业机械的有效迁移,相关研究成果非常稀少,不能充分保证电动农业机械在电池供电情况下维持较高的工作效率和工作强度。同时,也未能对电动农业机械电池造成的污染加以有效控制,没有建设完善的废旧设备回收体系,对于废旧电动机械的再利用程度较低。此外,由于未能在电动农业机械的绝缘防护研究上取得突破,导致电动农业机械应用存在一定的安全隐患;也尚未实现电动农业机械研究与农业智能化的紧密结合。

二、电动农业机械研发前景

1、借鉴国外经验,明确发展方向

中国电动农业机械研发起步较晚,研发水平相对落后,应借鉴外国研发电动农业机械的相关经验,结合实际,以小型化、智能化、自动化为发展方向[4]。所谓小型化,就是指缩小电动农业机械的体积,提高其灵活性,同时完善电动农业机械的功能,方便电机操作,以此扩大电动农业机械的适用范围并减少能源消耗和环境污染。所谓自动化,就是使农业机械电动化与自动驾驶、车联网等农业自动化技术相结合,为农业自动化提供动力。所谓智能化,就是提高农业电动机械完成农业作业的智能水平,从而拓展农业电动机械的应用领域。

2、重视电池研究,提高电机性能

目前对电动农业机械电池研究重视不足,要加大电池研发力度,同时注重提高电动机械的性能,以此保证为农业机械提供所需要的电力能源。研发电池应着力于提高电池容量,缩小电池体积,以此延长电动农业机械的工作时间,提高电动农业机械的工作寿命,改善电动农业机械的耗电情况,提高电动化农业机械应用的可持续性,进而最大化实现电动农业机械的应用价值。研发电机则应该深入探究电机驱动电动农业机械的一般规律,不断提高电机的效能,以此满足不同地形、不同农业生产环境下应用电动农业机械的要求,提高电机的耐用程度。

3、把握生产规律,促进生态保护

电动农业机械的研发必须遵循农业生产的客观规律,确保所研发的电动农业机械符合农业生态保护的要求。研发电动农业机械应遵循“因地制宜”原则,充分了解当地农业劳动生产时间、水利状况及土壤特性等方面情况,以此提高电动农业机械与农业生态之间的适应性,防止农业电动机械对当地农田土壤造成破坏。否则不但不能真正实现电动农业机械的效益,还会对当地的农业生产造成严重的负面影响。

4、找准研发重点,研发履带机械

履带式电动作业机械具备对单位面积土壤压力小、对土壤的附着性能好等突出优势,对于山地、丘陵地区农业作业效率的提高具有重要意义[5]。结合全国农业发展实际,笔者认为研发履带式电动作业机械是当前研发电动农业机械一个前景较为明朗的领域,以此促进山地、丘陵地区在履带式电动作业机械的帮助下形成立体农业模式,促进整体农业发展水平实现提高,同时减少电动农业机械对于土壤造成的破坏,有效地保护土壤资源。

5、实现技术迁移,研发控制系统

针对当前电动汽车电机技术强而电动农业机械电动技术相对落后的状况,有必要实现电机技术从电动汽车到电动农业机械的迁移,进一步提高电动农业机械的研发水平。为此,电动农业机械研发应参考电动汽车的整车控制系统,并在其基础上研发适用于电动农业机械的整车控制系统,以此提高电动农业机械的自动化控制水平[6]。通过提高自动化控制水平,减少电动农业机械操作对于人力的依赖性,从而进一步促进农业智能化。

三、结语

总而言之,电动农业机械的研发与应用对于全国农业走向绿色、智能、可持续发展道路而言具有十分重要的意义。由于中国研发电动农业机械的时间较晚、水平相对落后,因此必须借鉴国外的先进研发经验,加大对于电池研究的重视力度,并因地制宜研发电动农业机械,以履带式电动作业机械作为研发重点,同时重视控制系统的研发,实现电动汽车整车控制系统到电动农业机械整车控制系统的迁移,以此提高全国电动农业机械的自动化与智能化水平。

参考文献

[1]席尚明.促进山西省电动农机发展的对策和建议[J].当代农机,2017(1):74-76.

[2]李树金.农机电动化的意义与发展趋势[J].农业机械,2019(05):69-71.

[3]张松泓,徐碧赢.电动农业机械研究现状及发展趋势[J].河北农机,2017(2):54-56.

[4]刘军文.电动农机在农业机械中发展应用前景[J].山西农经,2017(22):77.

[5]鲁鸣,沈文龙.电动农业车辆履带式底盘设计[J].汽车实用技术,2018(19):17-19.

[6]席尚明.我国电动农机的研究与发展建议[J].当代农机,2019(02):76-78.

作者:周学剑 单位:江苏省农机具开发应用中心

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