水稻插秧機(jī)分段式壓膜裝置的設(shè)計(jì)

高靜華　韓休海

摘要：通過(guò)對(duì)高速插秧機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)，研制水稻插秧機(jī)分段式壓膜輥裝置。介紹水稻插秧機(jī)分段式壓膜裝置的工作原理、工作參數(shù)以及各部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路。機(jī)具試驗(yàn)結(jié)果表明：該機(jī)覆膜667 m2所需時(shí)間為4.88 min，覆膜效率高，故障率低，適于在有機(jī)水稻無(wú)公害化生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：分段式壓膜；設(shè)計(jì)；水稻；原理

中圖分類號(hào)：S223.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）01-0028-02

近年來(lái)，全國(guó)水稻種植面積穩(wěn)中有升，從整地、育苗、插秧到收獲的全程機(jī)械化得到不斷發(fā)展。在水稻覆膜方面，國(guó)內(nèi)已有一些簡(jiǎn)易覆膜機(jī)，但這些覆膜機(jī)存在勞動(dòng)生產(chǎn)率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大、地膜不能壓實(shí)、覆膜不均、倒秧、漂秧、浪費(fèi)油料等問(wèn)題，嚴(yán)重影響有機(jī)水稻的產(chǎn)業(yè)化種植，是水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的瓶頸。

具有分段式壓膜輥的水稻覆膜插秧機(jī)能夠快捷地完成水田的覆膜、插秧工作，據(jù)此設(shè)計(jì)生產(chǎn)的覆膜插秧一體機(jī)可使覆膜和插秧工作一次完成，是農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。在有機(jī)水稻生產(chǎn)過(guò)程中，因不能使用除草劑、殺蟲劑和化學(xué)肥料，因此，除草成為最重要的難題之一，而水稻覆膜技術(shù)可解決這一難題。

水稻分段式壓膜插秧機(jī)為帶有分段壓膜輥、壓實(shí)輪、切膜刀的覆膜插秧一體機(jī)，解決了水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化存在的問(wèn)題，具有機(jī)械化程度和作業(yè)效率高、作業(yè)成本低、油料消耗小的特點(diǎn)。

1 水稻插秧機(jī)分段式壓膜裝置設(shè)計(jì)方案

1.1 工作原理

延長(zhǎng)水稻插秧機(jī)懸掛機(jī)架（包括底盤和安裝在該底盤上的懸掛架以及掛接在該延長(zhǎng)懸掛架上的插秧機(jī)構(gòu)、秧箱），分段式壓膜輥組安裝在延長(zhǎng)的懸掛架下方，分段壓膜輥沿水稻插秧機(jī)前進(jìn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，位于下方的地膜卷自動(dòng)將地膜鋪放在地面，通過(guò)分段式壓膜輥和壓實(shí)輪的滾動(dòng)，將地膜壓實(shí)地面。該分段式壓膜輥組以縱向中心線為基準(zhǔn)在沿橫向左右依次對(duì)稱排列，安裝在插秧機(jī)構(gòu)前下方。分段式壓膜輥后設(shè)有壓實(shí)輪，壓實(shí)輪的數(shù)量與秧苗行數(shù)相等，與分段式壓輥組和壓實(shí)輪相貼。托膜架包括覆膜、壓實(shí)、打孔、插秧等部分，適于水稻覆膜插秧機(jī)械化作業(yè)。

1.2 主要參數(shù)

配套動(dòng)力：14.7～22.1 kW高速插秧機(jī)；

連接方式：多點(diǎn)懸掛連接分段式壓輥組和壓實(shí)輪；

覆膜形式：行進(jìn)滾動(dòng)壓實(shí)方式；

適用地膜：可降解地膜、紙質(zhì)地膜；

覆膜寬度： 6行、1.9 m；

作業(yè)速度： 4.32～5.4 km/h；

覆膜率（6行）：0.13～0.26 hm2/h。

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

分段式壓膜輥組主要包括懸掛系統(tǒng)、覆膜裝置、膜箱、托膜架、分段覆膜輥組、壓實(shí)輪、切膜機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)控制桿等部分。

懸掛系統(tǒng)采用多點(diǎn)懸掛連接方式將分段覆膜輥組與高速插秧機(jī)連接起來(lái)，該連接方式雖然較為復(fù)雜，但使用方便。

工作時(shí)，先將地膜放入托膜架。然后，調(diào)節(jié)地膜高度，并使壓實(shí)輪到達(dá)預(yù)定位置。操作地膜調(diào)節(jié)控制桿，通過(guò)連接手柄使地膜與地面完全接觸。分段覆膜輥、壓實(shí)輪的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)高速插秧機(jī)均勻前進(jìn)，從而將托膜架的地膜鋪在地表面。

采用被動(dòng)傳動(dòng)形式，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低且傳動(dòng)平穩(wěn)。

與其他簡(jiǎn)易覆膜機(jī)相比，分段式覆膜輥及壓膜部件覆膜均勻流暢、壓實(shí)性強(qiáng)。其采用仿生學(xué)原理，模擬人工覆膜的動(dòng)作特征，實(shí)現(xiàn)覆膜的流暢和均勻，保證鋪膜穩(wěn)定高效，且鋪膜具有一致性。

2 分段式覆膜輥組的工作原理

2.1 驅(qū)動(dòng)部分

驅(qū)動(dòng)部由高速水稻插秧機(jī)行走分段式覆膜輥組及零部件同步跟進(jìn)完成。高速水稻插秧機(jī)行走時(shí)帶動(dòng)地膜卷、分段式覆膜輥、壓實(shí)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)地膜卷將地膜均勻放下，由壓膜輥和壓實(shí)輪將地膜壓平、壓實(shí)，完成機(jī)械化覆膜插秧工作。

2.2 覆膜方式

首先將地膜卷放到托膜架上，然后調(diào)節(jié)分段式覆膜輥組調(diào)節(jié)控制桿到預(yù)定位置。操作覆膜調(diào)節(jié)控制桿，通過(guò)連接手柄控制高度，將地膜卷上的地膜一端固定好。高速水稻插秧機(jī)行走時(shí)將地膜自動(dòng)放下，落下來(lái)的地膜便被均勻鋪到水田上。

2.3 覆膜輥組組成

分段式覆膜輥組裝置由懸掛系統(tǒng)、覆膜裝置、膜箱、托膜架、分段覆膜輥組、壓實(shí)輪、切膜機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)控制桿等部件構(gòu)成。它同步于高速水稻插秧機(jī)，根據(jù)插秧行數(shù)決定覆膜寬度。設(shè)計(jì)行使速度控制在4.32～5.4 km/h。

2.4 覆膜調(diào)節(jié)控制

覆膜調(diào)節(jié)控制桿用以控制托膜架、壓膜輥、壓實(shí)輪及分段式覆膜輥組等零部件。其高度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響覆膜質(zhì)量和作業(yè)速度，因此，應(yīng)將分段式覆膜輥組控制在理想高度。

2.5 參數(shù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)托膜架使其離地工作高度達(dá)到30～40 cm。地膜鋪放時(shí)，與地面的傾斜角度在35 °以內(nèi)。

高速插秧機(jī)的前進(jìn)速度為4.32～5.40 km/h，覆膜寬度為1.9 m，時(shí)速為4.32 km/h，理論覆膜寬度為1.9 m，則其覆膜667 m2所需時(shí)間為：

×60=4.88（min）

3 水稻插秧機(jī)分段式壓膜裝置性能試驗(yàn)

把分段式覆膜輥組調(diào)整到作業(yè)狀態(tài)后，將2.2 m寬的地膜裝入托膜架上。設(shè)定高速插秧機(jī)前進(jìn)速度為4.32 km/h，并將高速插秧機(jī)及分段式覆膜輥組全部調(diào)整到位，測(cè)定覆膜和插秧的時(shí)間。

通過(guò)覆膜插秧試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的膜插秧率（6行）為0.26 hm2/h，且壓實(shí)輪將泥漿壓實(shí)后能夠達(dá)到不倒秧、不漂秧的理想效果。

4 結(jié)論

分段式覆膜輥組是對(duì)高速插秧機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，覆膜插秧一次完成，不使用除草劑、殺蟲劑、化學(xué)肥料，節(jié)水，操作方便，覆膜均勻，比人工和簡(jiǎn)易覆膜機(jī)作業(yè)效率高，覆膜壓實(shí)性好，且不倒秧、不漂秧。同時(shí)，該機(jī)具結(jié)構(gòu)新穎，消耗較低，有效解決了水田覆膜不均、效率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率18～20倍，達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收的目的。該機(jī)具與水稻插秧機(jī)配套使用，具有操作簡(jiǎn)單、故障率低、作業(yè)效率高等特點(diǎn)，符合我國(guó)農(nóng)業(yè)“一控兩減三基本”的原則，對(duì)有機(jī)水稻無(wú)公害化生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。