動力機械

早在公元一世紀，亞歷山大的希羅已論述了用水力、風力和熱空氣推動的機械。後來人們開始在生活和生產活動中運用利用風能和水能的風帆、風車、水車水磨等。

18世紀末蒸汽機的問世，開拓了化學能的利用，大大地提高了勞動生產率，導致了工業革命。19世紀末，內燃機的發明和應用為汽車、機車、船舶提供了動力，並導致飛機的發明，使人類交通運輸業的面貌發生了巨大的變革，更促進了機械製造業的巨大發展。

19世紀末至20世紀初，隨著汽輪機、燃氣輪機、噴氣式發動機、火箭發動機的發明，交通工具的速度大大提高，人們的交往更加方便，人類活動的領域更加開闊，航天事業得以開拓，從而進一步帶動和促進了其他科學和工業部門的發展。

動力機械按將自然界中不同能量轉變為機械能的方式，可以分為風力機械、水力機械和熱力發動機三大類。

有風帆、風車（風力機）、風磨等。二十世紀出現了直接應用風力的發電裝置，但受到自然風區分佈的限制，因為一般認為風速大於4米/秒才有利用價值。據估計，地球上蘊有風能約達10吉瓦，已經利用的不及百分之一，故風能大有開發的前景。

有水車、水磨、水輪機等。20世紀以來，利用水輪機發電的水電站日益增多，因為水電站具有運行費用低、無污染、取用不竭等優點。但是興建水庫、水壩，初始投資較大、建設時間較長，而且對生態平衡、地質力態平衡也有影響。中國水能蘊藏量約為680兆瓦，居世界之首，很有開發和利用的餘地。

包括蒸汽機、汽輪機、內燃機(汽油機、柴油機、煤氣機等)、熱氣機、燃氣輪機、噴氣發動機等。在工業、農業、交通、採礦、兵工等部門，內燃機的應用最為廣泛。船舶、機車、汽車、物料搬運機械、土方機械、坦克、排灌機械、小型發電裝置等無不以內燃機為動力。

汽油機是以汽油為燃料，採用電點火，轉速一般在3000～6000轉/分，甚至高達每分鐘一萬轉。功率由幾百瓦至幾百千瓦。在農林方面廣泛用作採茶機、割草機、機鋤、噴葯機、割灌機、機鋸等的動力；在交通方面用作摩托車、汽車、小艇的動力。

此外，用於通信和電影放映機的小型發電機組，採礦用鑿岩機、建築用打夯機等無不以小型汽油機作動力。早期的飛機曾以大型汽油機為動力，后已基本上為渦輪機，特別是噴氣式發動機所取代。汽油機的排放物對人類環境的污染毒害十分嚴重。

柴油機是以柴油為燃料，利用壓縮熱自燃，轉速一般在百餘轉至五、六千轉每分鐘，功率由幾千瓦至數萬千瓦。廣泛用作汽車、拖拉機、坦克、船舶、軍艦、機車、發電機組、物料搬運機械、土方機械等的動力。

二十世紀60年代以來，由於世界性的石油危機，以及柴油機具有較高的熱效率，因此應用範圍也日益擴大。一些過去採用汽油機的領域，如小轎車、輕型卡車等採用柴油機作為動力的日漸增多。

煤氣機是以煤氣、天然氣和其他可燃氣體為燃料，有採用電點火的，也有採用噴入少量柴油壓燃引火的。由於氣體燃料來源的限制，加上煤氣機本身體積大、攜帶困難等原因，它的應用遠不及汽油機、柴油機廣泛。煤氣機大多應用於固定式動力裝置，但也有將氣體燃料裝囊，或液化裝瓶以用於運輸車輛的，但因使用不便，未能推廣。

蒸汽機是把蒸汽中的熱能轉化為機械能的熱力裝置。由於工作效率過低，除在少數國家仍用於機車外，已基本被淘汰。汽輪機是廣泛用於大型發電機組和大型船舶的動力裝置。

熱氣機也稱斯特林發動機，是以空氣、氫和氦等作為工質、按回熱閉式熱力循環，進行周期性的壓縮和膨脹而作功的熱力發動機。熱氣機是外燃機，可以採用多種燃料，同時還具有雜訊低、振動小和排污較少等優點，主要缺點是散熱器大、密封困難和成本較高。

燃氣輪機是以燃料燃燒產生的燃氣直接推動渦輪作功的裝置。轉速可高達數萬轉每分鐘，效率也較高。燃氣輪機分為開式循環和閉式循環兩種，多用作發電機組船舶、機車和飛機的動力。

噴氣發動機是利用燃料燃燒氣體排出過程中所產生的反作用力作功的熱力發動機，主要用於航空和航天方面。噴氣式發動機可以分為兩大類，即空氣噴氣式發動機和火箭噴氣式發動機。

從外界吸入空氣作為工質，以空氣中所含的氧作為氧化劑的噴氣發動機稱為空氣噴氣發動機。它又可分為無壓氣機空氣噴氣發動機和有壓氣機空氣噴氣發動機兩種。現代航空上採用最廣的燃氣輪噴氣式發動機就屬於后一種。

燃料和氧化劑都由發動機或飛行器本身攜帶的噴氣發動機，稱為火箭噴氣發動機，或簡稱火箭發動機。按其所用燃料分固體燃料火箭發動機和液體燃料火箭發動機兩種，它們主要用作兵器和太空梭的動力。

傳統的農業機械主要以燃油為動力，雖然具有功率大的有點，但是其結構笨重、操作空間小。而現代農業機械採用電動力，在設計時使結構更加簡單緊密，體積較小，操作靈活方便，更適合在丘陵、山地、大棚等特殊場地操作。近幾年，我國成為能源消耗大國，石油依靠進口的程度越來越高，石油價格也是水漲船高。而電力作為可再生資源，成本相比燃油降低了近80%，並且電力驅動極其結構簡單，維修和使用成本較低，容易控制。同時電力也作為環保能源，實現了污染物零排放。

我國的當前的電動力農業機械主要包括兩種類型，一種是有線電動力農業機械，另一種是移動電動力農業機械。

1、有線電動力農業機械

有線電動力農業機械主要存在於農產品加工和排灌機械類別。有線電動力農業機械結構簡單緊密，體型較小，操作靈活方便，使用和維護成本較低，已經成為農業機械中普遍使用的機械類型。科技不斷進步，農業也面臨巨大的改革，近幾年出現了新技術自動化溫室大棚，為有線電動力農業機械的使用提供了必要的環境，為發展多功能溫室機械的開發提供了可能，一旦實現將一次性實現耕地、播種、施肥等操作。有線電動力農業機械滿足溫室大棚作業要求，大大提高了操作效率，而且保證了綠色環保的前提，未來市場前景一片大好。

2、移動式電動力農業機械

移動式電動力農業機械的最關鍵的特點在於以蓄電池等可移動電源作為動力，一般功率較小。主要有以下兩種：一是園林植保電動力機械。園林植保電動力機械的要求主要是功率較小、便於攜帶，所以主要的代表機械為小型噴霧器，輸出功率較小，但是可以供操作人員背帶使用。我國通過積極引進英國技術，成功仿製出手持式電動噴霧器。該類農業機械的動力源主要採用蓄電池和乾電池，整台機器的重量不超過5kg，得到廣大農民群眾的一致喜愛。

隨著科研機構的深入研究，電動力農業機械的種類也不斷豐富，電動力機械的功能也不斷升級。包括牡丹江林業研究院發明的小型電動園林整枝機、四川桑蠶研究所研發的電動桑剪機、中國棉花科技公司研發的電力棉花採摘機等。大量新研發的電動力農業機械，已經達到實踐使用的要求，並有望得到廣泛推廣。二是田地作業電動力機械。田地一般地幅寬廣，受外界環境影響較大，需要的輸出功率也大。如果繼續使用蓄電池或乾電池作為動力來源，已經無法達到實際使用的要求，合適電動力來源的研發也成為田地大型電動力農業機械發展的關鍵環節。隨著能源資源不斷減少，價格不斷上升，電力農業機械設備再一次成為研究的熱點。南京農業大學大膽引進國外最新技術，加之自己的科技成果，成功研發出以鉛酸蓄電池作為動力來源的電動拖拉機。該種拖拉機的最大輸出功率可達10kW以上，並能提供連續電能8h，成功為我國在大型電動力農業機械領域贏取了一席之地。後來，長治市農業機械研究所研製出直流電電動耕地機，安徽農業大學研發了電動力採茶機，華南農業大學研製了以鋰電池為動力的步進式插秧機等。

1、電池容量問題

採用電纜電動力作為農業機械的動力來源，需要乾燥、良好的外部環境，嚴重影響了使用範圍。採用蓄電池作為農業機械的動力來源，體積較小、操作靈活，但是致命的缺點在於電能儲存量較小，嚴格限制了電動力農業機械的進一步發展。所以，對於電動力農業機械來說，最關鍵的技術是電池容量。隨著我國電動汽車的快速發展，蓄電池的技術也飛速提升，為電動力農業機械提供了參考。但是農業機械的使用環境相比汽車更加惡劣，相應也對蓄電池的絕緣和防護有了更高的要求。同時，廢舊電池對土壤和環境存在一定的污染，如果回收不及時或處理不當，就會釀成更大的環境問題。

2、電機問題

電動力農業機械的驅動器在於電機，電機的質量直接影響了機械的整體運轉水平。因為農業機械的操作場所多為露天田地，地面坑窪不平，較大的震動嚴重影響了電機的工作。所以，根據農業機械的作業環境選擇合理的電機，小功率農業機械可以採用永磁直流電機，大功率農業機械採用鼠籠式非同步交流電機。

3、配套設施問題

電動農業機械具有結構簡單操作便捷的特點，但是電動農業機械與傳統的燃油機械工作原理不同，以前從事機械維護和修理的人員已經無法勝任崗位要求。所以，需要招聘電動力專業人才，並結合農業機械實際，對機械進行專業維護。同時，大功率電動力農業機械需要配備專業充電設備，還需要進一步完善。

電動力農業機械在科技的推進下，不斷完善升級動力系統，深度挖掘電動機調速範圍寬和控制靈活的優勢，並為以後的技術改革指明了方向。主要表現如下：一是充分發揮多電機控制技術，簡化機械傳動和聯動結構，最大程度減少農業機械的本身重量，增強其便捷性和靈活性。二是擴展蓄電池容量，目前的研究情況，成本高成效低，無法滿足短期農業機械的發展要求。所以，要以當前技術為基礎，結合電力節能和電機高效驅動技術，探索為電動力農業機械提供動力來源的新途徑。

近年來，以拖拉機為主的各類農業動力機械迅速增長。農業動力機械是一種技術含量高、結構相對複雜的專門化生產工具，一般作業的條件比較惡劣，操作人員的使用技術水平和專業知識素質差別較大。同時，作為一種生產工具，隨著使用期限的延長，機械零部件因磨損而引起性能下降，影響使用。因此農業動力機械應當注重保養和清洗。

一、農業動力機械的保養

農業動力機械的保養要按照“防重於治、養重於修”的原則，切實執行技術保養規程，動力機械要按燃油消耗量確定保養周期，按時、按號、按項、按技術要求進行保養，達到技術保養標準，確保機具處於完好的技術狀態。目前大部分農業動力機械的發動機都是柴油機，因此柴油的凈化工作很重要。柴油凈化一是加油時將漏斗加濾網，再加一層綢布；二是從油桶取油時，取過濾器外加包一層綢布或打字機蠟紙，並定期清洗或更換，同時要注意使用潔凈的符合標準的潤滑油。

機油過濾器的過濾芯要定期清洗，轉子式的過濾器在轉子內壁貼一層寬窄長短合適的牛皮紙，便於在離心作用下吸附污物。清洗過濾芯上吸附的污物時最好用打氣筒充氣，從內向外吹氣，用毛刷刷洗，絕不要用手抹。黃油要用潔凈的潤滑脂，勿隨便亂注其他潤滑油。發動機運轉時，為了保證進入氣缸的空氣乾淨，必須對空氣濾清器加強檢查，定期清洗。在農業動力機械保養中，做好對各零件的檢驗工作，能夠保證整機工作安全、可靠。

零件的檢驗主要通過檢查、試驗和測量等手進行評定，看其能否夠達到規定的技術指標，從而確定其完好程度和應採取的措施。

二、農業動力機械（零部件）清洗方法

1.有機溶液除油

為防止鹼溶液對精密零件如高壓油泵、噴油器等的強烈腐蝕，一般可採用有機溶劑清洗。有機溶液是指汽油、煤油、柴油、酒精、三氯乙烯等，其主要優點是：方法簡便，不需要加溫，適宜清洗精密零件和不適宜於鹼性溶液清洗的零件，如銅、鋁、塑料、氈質零件等。但有機溶劑價格高，易燃燒，對資源造成浪費，不宜推廣應用。

2.鹼性溶液除油

對零件表面動植物油脂和礦物油脂的清除，可採用鹼性溶液加入少量乳化劑，充分利用鹼性溶液對油類的皂化作用除油，常用的鹼性溶液配方（以質量計）為：①用於鋼鐵零件。苛性鈉 0.75%、碳酸鈉 5.0%、磷酸鈉 1.0%、肥皂 0.15%、水 93.1%；②用於鋁合金件。碳酸鈉 1.0%、重鉻酸鉀 0.05%、水 98.85%。清洗時，應先將溶液加熱到 75～80℃，若採用壓力噴射，除油效果更佳。清洗完后，再用熱水沖洗零件表面殘留的鹼溶液，晾乾后除油防鏽。

3.金屬清洗劑除油

因鹼溶液對鋁合金有強烈的腐蝕作用，而有機溶液成本高昂，故當修理較多鋁合金零件時，應採用金屬清洗劑除油。其主要優點是無毒、無臭，不易燃燒，不易腐蝕，揮發性小，使用安全，去污能力強，清洗成本低，節約能源，已被廣大機手和農機維修廠普遍採用。但其缺點是常溫下清洗效果較差，對人體皮膚刺激較大。目前市場上清洗劑的品牌很多，性能特點不一。因此，在清洗零件時，要充分根據零件的材質、積污特點來選擇，如有加熱條件的選用高溫型清洗劑，手工刷洗時選用低溫型清洗劑。

4.清除積炭

①清除鋁合金零件的幾種配方。配方 1：100g 水中加碳酸鈉 1.85g、硅酸鈉 0.85g、肥皂 0.8g；配方 2：100g 水中加碳酸鈉 2.0g、硅酸鈉 0.8g、肥皂 1.0g、重鉻酸鉀 0.5g；配方 3：100g水中加碳酸鈉 1.0g、肥皂 1.0g、重鉻酸鉀 0.5g。

②清除鋼鐵零件幾種配方。配方 1：100g 水中加苛性鈉 2.5g、碳酸鈉 3.0g、硅酸鈉 0.15g、肥皂 0.85g；配方 2：100g水中加苛性鈉 10g、重鉻酸鉀 0.5g；配方 3：100g 水中加苛性鈉2.5g、碳酸鈉 3.1g、硅酸鈉 1.0g、肥皂 0.85g、重鉻酸鉀 0.5g。清洗時，先將溶液加熱到 80～90℃，然後將零件放入其中浸泡 2～3h 取出，用毛刷或棉沙擦除積炭，再用熱水洗凈，吹乾或晾乾。

5.清除水垢

由於礦物鹽沉積，冷卻系統會形成水垢，影響冷卻系統散熱，所以必須定期清除水垢，一是清除以硅酸鈉為主要成分的水垢時，可將 2%～3%氫氧化鈉水溶液加入冷卻系統，待機車行駛運轉1天後放出，用清水沖洗，然後再重複1次，最後用清水徹底清洗冷卻系統。二是清除鑄鐵汽缸體等處水垢時，可將濃度為 8%～10%鹽酸液等與鹽酸量 3%的若丁緩蝕劑溶液加熱至 50～60℃注入水套內，浸透2～3h 後排出，再用加有重鉻酸鉀的水溶液進行清洗，或再用 5%濃度的氫氧化鈉水溶液注入水套內，中和殘留的酸溶液。然後用清水沖洗幾次，直到洗乾淨為止。此方法適合於清除主要成分為碳酸鈣和硫酸鈣的水垢。