YRD插秧機(jī)適應(yīng)性改善的設(shè)計(jì)

吳榮和

（洋馬農(nóng)機(jī)（中國）有限公司，江蘇 無錫 214000）

1 現(xiàn)狀

洋馬VP6D、VP8DN型乘坐式高速插秧機(jī)是引進(jìn)日本國洋馬公司的洋馬VP60D、VP80D型乘坐式高速插秧機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)我國農(nóng)藝要求改進(jìn)，能廣泛適應(yīng)我國的水田秧苗插植工作。2014年一度達(dá)到乘水稻插秧機(jī)市場30%的占有率目標(biāo)，并出口到韓國、越南、印度、泰國等東南亞國家，迎來了中外良好的市場口碑。VPD發(fā)售開始3年后，市場進(jìn)一步要求更高的性能，提高效率化、省力化的高需求。2013年度的插秧機(jī)業(yè)界臺數(shù)增稅前的激增需求，也有32，592輛，成為去年3，103臺（比2012年增加111%），特別是6條以上的大型機(jī)與前年相比122%大幅度增長。其他公司也陸續(xù)投入了6條高馬力柴油發(fā)動(dòng)機(jī)裝載的新機(jī)型，競爭激烈由此可見。

（1）中國。由于農(nóng)村人口的減少，政府的移植機(jī)械化率的提高等政策，家庭農(nóng)場的興起方興未艾。國家補(bǔ)貼政策的逐年加大，以及農(nóng)場大戶的農(nóng)田小改大的種田規(guī)模化，今后插秧機(jī)市場逐漸向高端、集成多功能、省力自動(dòng)化方向發(fā)展?？梢灶A(yù)測今后插秧機(jī)市場也會成長。但是，因?yàn)殡S著本土廠家低價(jià)商品的投入，日系其他公司價(jià)格政策等變化，競爭愈發(fā)激烈。

（2）韓國。追求日產(chǎn)高品質(zhì)、可靠性的用戶層以及相比機(jī)能更重視價(jià)格層的用戶兩極分化正在加重。日系其他廠家向中國投入與韓國本土廠家生產(chǎn)的相同價(jià)格的中國生產(chǎn)機(jī)，兩個(gè)檔次的商品正在完善。

（3）印度。通過承包，6，8行專業(yè)用戶插秧機(jī)的導(dǎo)入正在不斷加快，可預(yù)測出今后市場也將擴(kuò)大。K社、韓國廠家、C蘊(yùn)AAS、本地廠家也正在加快引進(jìn)插秧機(jī)。

（4）東南亞。2015年設(shè)定了泰國式樣，菲律賓式樣，越南式樣的乘坐式插秧機(jī)式樣。今后，隨著各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)村人口減少，乘坐式插秧機(jī)市場可能會急速擴(kuò)大。需要進(jìn)行包含育苗系統(tǒng)在內(nèi)的導(dǎo)入指導(dǎo)，服務(wù)體制的構(gòu)建和對各國田塊以及作業(yè)條件的適應(yīng)。

洋馬農(nóng)機(jī)（中國）有限公司結(jié)合現(xiàn)狀對中國式樣新一代YRD乘坐式插秧機(jī)提出以下特點(diǎn)要求：①滿足專業(yè)農(nóng)家實(shí)現(xiàn)插植高精度；于擁有的喜悅的設(shè)計(jì)；③附件的功能提高及作業(yè)輕快化；④作業(yè)和管理的簡單化。

2 調(diào)查

插秧機(jī)需求主要是亞洲地區(qū)。而亞洲地區(qū)的主要需求是中國市場，因此新一代YRD插秧機(jī)先從中國式樣開始研發(fā)。為了緊貼市場動(dòng)向，把握客戶需求，遂進(jìn)行市場需求和意見調(diào)查，一邊掌握第一手的用戶迫切需求，收集數(shù)據(jù)，確定研發(fā)改進(jìn)方向和方案。在走訪市場同時(shí)，2015年9月技術(shù)部邀請了東北、江蘇、安徽、浙江6省區(qū)的洋馬插秧機(jī)老用戶，在南京舉辦了插秧機(jī)技術(shù)交流會。

會議主要就洋馬插秧機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)、問題點(diǎn)以及未來式樣插秧機(jī)需求等進(jìn)行了討論。會議現(xiàn)場，用戶提出了很多來自一線的產(chǎn)品和售后服務(wù)方面的改善意見。除此以外，來自江蘇農(nóng)墾的農(nóng)藝負(fù)責(zé)人，還特別針對江蘇國營農(nóng)場在水稻種植技術(shù)的最新發(fā)展情況等進(jìn)行了介紹和說明。

通過交流會收集并整理了需求意見（如圖1所示）。

圖1

3 課題檢討

從用戶滿意度的調(diào)查結(jié)果來看，動(dòng)力和作業(yè)效果、以及作業(yè)性能還是能夠達(dá)到滿意的效果，在今后的作業(yè)中也能保持一定的負(fù)荷需求增長，滿意度達(dá)到80%以上。但是對整機(jī)耐久性、輔助人員作業(yè)空間等有較大的不滿。作為5分滿意度標(biāo)準(zhǔn)的話，這些只有平均3的滿意度，也就是只有約60%左右（如圖2所示）。

筆者作為插秧機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)課長，組織和展開相關(guān)設(shè)計(jì)和實(shí)施工作。根據(jù)用戶調(diào)查結(jié)果和多次公司層面的商品檢討會討論，就針對“●附件的功能提高及作業(yè)輕快化”特點(diǎn)要求，結(jié)合用戶調(diào)查會議上提出的關(guān)于作業(yè)臺踏板不便利等突出問題（如圖2所示），結(jié)合需要搭載新一代施肥機(jī)等多功能化的要求，提出以下設(shè)計(jì)方案：①踏板面積增加設(shè)計(jì)；于機(jī)體強(qiáng)度增加設(shè)計(jì)③一體化機(jī)架設(shè)計(jì)。

圖2

4 改善設(shè)計(jì)

根據(jù)課題，改善設(shè)計(jì)并引用現(xiàn)狀問題進(jìn)行分析。通過市場實(shí)際調(diào)查，分析得出相關(guān)論斷，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)資料，結(jié)合公司要求盡量控制改動(dòng)和成本，深挖產(chǎn)品的特點(diǎn)。筆者結(jié)合自身工作崗位的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，收集各部門和市場的需求要望，設(shè)定需求特點(diǎn)和設(shè)定參數(shù)，引用現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)資料，根據(jù)相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提出了踏板面積增加設(shè)計(jì)、機(jī)體強(qiáng)度增加設(shè)計(jì)、一體化機(jī)架設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。期間制作了設(shè)計(jì)資料，并和相關(guān)部門及日本開發(fā)部門進(jìn)行了檢討，確定了改善方案。之后改善方案還進(jìn)行了試作論證。

4.1 踏板面積增加設(shè)計(jì)

設(shè)定方案主題思路

從以下多方面著手設(shè)計(jì)思考

需求參數(shù)：鹽城、東北等大農(nóng)場早苗量大，多數(shù)放置在工作臺踏板上。工作臺踏板相對它社面積較小。施肥機(jī)式樣占用工作臺面積，補(bǔ)苗作業(yè)空間太小。GB規(guī)格要求踏腳板幅度300mm以上。

品質(zhì)目標(biāo)：中國局部變更的踏板式樣，保證施肥機(jī)有、無狀態(tài)的正常使用。

前提：工作臺需要保證安全，有作業(yè)防護(hù)。

功能目標(biāo)：安全的前提，擴(kuò)大使用的面積可能。

其他要望：不影響施肥機(jī)作業(yè)、多放苗、人員作業(yè)便利、存放加苗和加肥料的場所。

YRD方案踏板可增加面積理論計(jì)算：

與它社機(jī)進(jìn)行踏板面積優(yōu)劣對比——總面積第一

增加面積后苗負(fù)載測算（單位：塊）——負(fù)載可增加38.3%

最終確定方案式樣——設(shè)計(jì)圖

4.2 機(jī)體強(qiáng)度增加設(shè)計(jì)

考慮機(jī)體增重和栽苗量帶來的重量增加——

（△G1：機(jī)體增重；Gn：原部品重量；Gn’：變更后部品重量）

苗（負(fù)載）重量變化：△G2=G苗×△N

（△G2：苗（負(fù)載）增重；G苗：單個(gè)負(fù)載重量；△N：苗（負(fù)載）數(shù)量）

總增加重量∑△G=△G1+△G2

強(qiáng)度計(jì)算——

得到上面的負(fù)荷變化量后，要考慮材料、結(jié)構(gòu)受力的拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力的安全邊界。

通過計(jì)算確認(rèn)了要修改的強(qiáng)度不足點(diǎn)——

（1）新增側(cè)機(jī)架與原VPD機(jī)架連接支撐點(diǎn)強(qiáng)度不足需要變更截面系數(shù)和形狀。

（2）中心機(jī)架需要追加支撐，避免側(cè)踏板加寬帶來的梁的應(yīng)力增大。

（3）側(cè)踏板支撐位置需要設(shè)定在強(qiáng)度較高的機(jī)架框架結(jié)構(gòu)交會點(diǎn)附近，以保證增加的重量能分擔(dān)到框架支撐處。避免局部應(yīng)力過大，機(jī)架變形。

4.3 一體化機(jī)架設(shè)計(jì)

在強(qiáng)度保證的基礎(chǔ)上進(jìn)行一體化框架設(shè)計(jì)，減少裝配零件，同時(shí)能成本降低，減輕重量。

（1）確定一體框架影響考慮因素。

（2）根據(jù)設(shè)定因素，想定機(jī)種方案進(jìn)行檢討。

（3）強(qiáng)度檢討。

VP6D量產(chǎn)機(jī)架 YRD變更機(jī)架

通過理論計(jì)算考慮強(qiáng)度、疲勞等——確認(rèn)材料、規(guī)格

PRO/E模擬應(yīng)力情況，確認(rèn)受力點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度模擬驗(yàn)證——確認(rèn)應(yīng)力集中

（4）考慮滿足GB標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

（5）設(shè)定最終方案、出圖。

（6）效果檢測。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，最后進(jìn)行出圖試作。后期進(jìn)行了驗(yàn)證機(jī)型試作并在在江蘇、浙江、上海、黑龍江農(nóng)墾經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)展開插秧機(jī)論證試驗(yàn)和鑒定申報(bào)。初步所取試驗(yàn)驗(yàn)證取得良好的評價(jià)反饋，下一步擴(kuò)大全國其他省份水稻產(chǎn)區(qū)機(jī)插秧的適應(yīng)性論證。

5 設(shè)計(jì)定型

根據(jù)設(shè)計(jì)論證、試驗(yàn)確定參數(shù)、用戶反饋，最終定型。

制作YRD新插秧機(jī)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《2ZGQ-60D80D70D90D型乘坐式高速插秧機(jī)》。

6 將來展望

洋馬YRD型乘坐式高速插秧機(jī)是在洋馬VPD型乘坐式高速插秧機(jī)的基礎(chǔ)上根據(jù)我國農(nóng)業(yè)自然條件特點(diǎn)，為了豐富市場插秧機(jī)產(chǎn)品種類，進(jìn)一步的改進(jìn)設(shè)計(jì)而成的。洋馬YRD型是采用水冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力配置的乘坐式高速插秧機(jī)，具有輸出動(dòng)力大，工作效率高、操作簡單、性能穩(wěn)定、燃油安全系數(shù)高、燃油消耗低等特點(diǎn)，因此在我國無論是何種土壤類型，泥腳深度小于等于300mm、采用標(biāo)準(zhǔn)化育秧的區(qū)都能使用。增大的工作臺面積、提高栽秧量、強(qiáng)化的機(jī)架將滿足不同用戶使用插秧的需求，更適合農(nóng)場、合作社等專業(yè)化組織使用的專業(yè)型插秧機(jī)。但是相關(guān)的適應(yīng)性需要不斷驗(yàn)證和再改善，才能逐漸成熟。立足中國農(nóng)機(jī)市場，不斷高效開發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)械、快速應(yīng)對客戶需求，逐步推進(jìn)海外市場的深度拓展，以提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)和科技保證，向市場提供用戶滿意產(chǎn)品。

［1］ GB 10395.1《農(nóng)林拖拉機(jī)和機(jī)械 安全技術(shù)要求 第1部份：總則》.［2］GB 10395.9《農(nóng)林拖拉機(jī)和機(jī)械 安全技術(shù)要求第9部份：播種、栽種和施肥機(jī)械》.