水稻插秧机分插机构技术特点及使用中存在的问题

    马永明 马明光

    

    

    摘 要：水稻的机械化生产技术是我国农机研究的重点任务之一，水稻插秧机的使用有利于改变传统人工插秧劳动负担大的问题，更有利于提高插秧的劳动生产效率。通过分析现阶段水稻插秧机的研究进展与普及情况，说明了水稻插秧机分插机构的结构与特点以及实际使用中存在的问题。

    关键词：水稻插秧机;分插机构;技术;特点;问题

    中图分类号：S223.91? ? ? ? 文献标识码：A

    Abstract： Mechanized production technology of rice is one of the key tasks of agricultural machinery research in China. The use of rice transplanter is conducive to changing the problem of heavy labor burden of traditional artificial transplanting， and is more conducive to improving the labor efficiency of transplanting. By analyzing the research progress and popularization of paddy wandering at present， the structure and characteristics of rice transplanters transplanting mechanism and the problems existing in its practical use were explained.

    Keywords： rice transplanter; transplanting mechanism; technology; characteristics; problems

    我國农业对水稻的栽培与研究具有悠久的历史，大米也是我国人民情有独钟的主食之一，因此水稻的种植在现代化农业生产中仍然占据了十分重要的地位。在现代化技术的推动下，水稻生产的机械化水平也得到了快速的提升。现阶段水稻的机械化种植方式包括了机械化插秧和机械化直播两种，相对而言机械化插秧与传统的人工种植水稻方式更为接近，且具有适应能力强、稳产的优点，是我国水稻机械化生产的重要技术之一。为了进一步强化我国水稻生产的机械化技术水平，从水稻插秧机的功能和结构入手，优化水稻送秧、插秧的实际效果是水稻插秧机技术发展的阶段性目标，也更有利于整机技术和可靠性的提升。

    1 水稻插秧机的研究与发展现状

    我国对于水稻插秧机技术的研究已经经历了近60年，研究过程中尽管很多技术通过仿制国外成熟机型以及自主研发取得了显著成绩，但自主生产的插秧机仍然存在着操作性能不良和使用成本高的缺点，与其他成熟机型相比始终处于相对落后的状态，这限制了我国水稻生产的技术水平。随着我国对于小苗带土宽行机插秧技术的引进和相关研究的深入，对应产品很快投入市场并取得良好反响，小苗带土宽行机插秧技术能够很好地满足单季常规稻的插秧作业需求，但对于我国广泛种植的双季稻和杂交稻则难以适应，这主要是机械结构原理决定的，也说明了不同水稻品种之间的差异性。现阶段，我国的水稻插秧设备对于大苗、大株距和单本稀植等相关功能的实现仍有较大难度。这也就要求水稻插秧最核心的分插机构技术要具备更好的工作能力。

    2 分插机构的结构与特点

    水稻插秧机主要包括了动力装置、控制机构、传动装置、行走轮、秧船、秧箱以及分插机构等结构（如图1），现阶段使用的水稻分插机构，根据技术的不同可分为普通分插机构与高速分插机构两类，其结构和形式上存在明显的区别。

    1.动力装置 2.传动箱 3.行走轮 4.预备苗架

    5.插植臂 6.秧箱 7.秧船

    2.1 普通分插机构

    普通分插机构主要工作部件采用了曲柄摇杆的结构，分叉机构以曲柄为主动件，通过回转运动为整个机构提供动力，曲柄转动会带动连杆和摇杆实现有规律的周期摆动。其中连杆用于连接曲柄和插秧臂，并起到传动的作用，连杆结构可实现插秧臂的工作要求（如图2）。

    普通分插机构属于传统的机械结构形式，其具备以下结构特点：（1）结构相对简单可靠，能够满足正常插秧的基本需求，技术相对成熟，加工制造以及使用的成本较低;（2）普通分插机构只能进行低速插秧作业，由于采用了连杆机构的结构形式，在运转的过程中会因惯性力作用而不可避免地产生一定的冲击载荷，若转速过高，连杆机构会产生明显的振动问题，从而失去应有的插秧轨迹，降低了插秧的实际质量，通常情况下，曲柄结构的转速应在200 r/min更为合理。

    1. 曲柄 2.凸轮 3.连杆 4.摇杆

    2.2 高速分插机构

    椭圆齿轮行星系高速分插机构是现阶段水稻生产中应用较多的高速分插机构（如图3），通过采用回转行星式齿轮结构，优化了对水稻高速插秧的过程，采用椭圆齿轮有效的提高了插秧轨迹的合理性，通过改变传动比来改变行星轮的转速。椭圆齿轮行星系高速分插机构主要包括以下特征：（1）通过回转一次完成插秧两次来满足插秧的高效性;（2）由于使用了行星系回转机构代替曲柄摇杆机构，传动过程的惯性力显著降低，使传动过程更加平稳;（3）由于采用了椭圆齿轮，有效地降低了齿轮间隙或传动比变化过程中产生的振动问题;（4）由于椭圆齿轮的加工工艺相对繁琐，在机械加工过程需要具备更高的精度，且整体的装配结构更为复杂，导致制造成本偏高，直接影响了插秧机的销售价格。此外，椭圆齿轮行星系高速分插机构取苗点处运动学特性不良，容易对秧苗造成一定的损害。

    3 应用过程存在的问题

    3.1 机械育秧技术发展较慢

    水稻的机械化育秧技术具有较强的专业性，且育秧过程程序复杂，所需时间较长，机械化育秧的步骤包括床土准备、种子处理、播种作业、苗期管理等多道环节。现阶段来说，秧苗的质量是分插机构作业能力发挥的重要影响因素，水稻机械化育秧技术的推广速度不能满足插秧机的用秧需求，农机推广过程对于育秧技术的重视程度也相对不足。由于农民没有经受过系统的育秧技术培训，更缺乏有效途径咨询专业人士相关技术问题，因此对相关育秧技术的掌握并不全面，导致了育秧过程不合理，影响秧苗质量，不符合标准的秧苗很难完全发挥先进插秧装置的工作能力。

    3.2 操作技术影响插秧质量

    在使用插秧机完成水稻种植的过程中，分插机构的作业效果与操作规范性也息息相关。由于水稻机械插秧的普及时间相对较短，很多驾驶人员缺乏规范且科学的驾驶经验，不会根据秧苗和田间实况合理调整分插机构工作性能， 不仅影响插秧机功能发挥，还可能会出现漏插、漂秧和伤秧等问题。此外，水田的耕整地作业质量不合格，也会直接影响插秧的质量。这就出现了尽管插秧机的技术和效率不断提升，但在实际生产中却发挥不出高效的优点。

    3.3 技术实力影响插秧质量

    尽管我国的水稻机械化插秧技术近年来得到了快速的发展，很多技术也取得了重要突破，但在高速插秧机技术上，国产机械的工作质量仍与发达国家存在一定的差距。农业生产中使用的高速插秧机的分插机构其技术仍较为落后，新技术的自主机型应用和推广仍较为缓慢，采用椭圆齿轮行星系高速分插机构由于运动轨迹复杂且混乱，不仅加工成本更高，而且高速插秧的品质比较低，导致整机在工作可靠性、操作便捷程度、能源消耗等方面与先进水平相比均处于劣势。

    3.4 农艺技术对机插秧的影响

    我国水稻的种植面积很广，导致水稻的品种繁多，农艺技术的要求也多种多样，这不利于高速插秧机技术与农艺要求的融合，在一定程度上制约了水稻育秧技术和分插相关技术的实施。也就是说，无论在育秧、插秧的过程都必须实现农机农艺的有机融合，但融合过程就我国国情存在较大难度，这对插秧技术的广泛应用造成了不利的影响。

    4 结论

    随着我国农业机械化技术水平的不断提高，水稻的机械化生产也得到了快速的发展，截至2017年底，水稻種植机械化程度已超过40%，这包括了机械插秧和机械直播等多种种植形式，发展速度很快。但与国际上水稻机械化生产的先进水平相比，还存在明显差距，这不仅体现在机械化作业程度上，更体现在插秧机的技术先进性上，要真正实现我国水稻插秧机分插机构相关技术的提升，最基本的要求就是在保证插秧质量的提前下要尽量提高单位时间的插次，这需要相关工作人员对分插机构的运行轨迹、作业姿态进行更细致和科学的研究，以满足水稻高速插秧作业的相关要求。

    参考文献：

    [1] 陈建能，赵匀.水稻插秧机分插机构的研究进展[J].农业工程学报， 2003， 19（2）：23-27.

    [2] 龚永坚， 刘丽敏，俞高红，等.水稻插秧机后插式分插机构运动分析与试验[J].农业机械学报， 2005， 36（9）：41-43.

    [3] 尹建军，赵匀，张际先.水稻插秧机分插机构的创新设计[J]. 江苏理工大学学报：自然科学版， 2001（5）：5-7.

    [4] 俞高红，赵匀，赵凤芹，等.高速水稻插秧机分插机构研究现状和最新进展[J]. 农机化研究， 2003（2）.

    [5] 王江兰，陶栋材，段海燕，等.水稻插秧机分插机构的主要形式及关键技术[J]. 湖南农机， 2009， 36（3）：25-27.