日本洋馬乘坐式水稻插秧機關(guān)鍵技術(shù)介紹

李加琪，王廷恩，印 祥（.山東理工大學(xué)；.山東省旱作農(nóng)業(yè)機械及信息化重點實驗室）

圖1所示是日本洋馬公司生產(chǎn)的乘坐式水稻插秧機，機型為YR8D，軸距1200 mm，前輪外徑650 mm，后輪外徑950 mm。主要的工作部件包括傳送裝置、耙取裝置、液壓無級變速裝置、前輪獨立懸架裝置、施肥裝置、噴藥裝置等。

圖1 YR8D 型乘坐式水稻插秧機

1 密植育苗技術(shù)

洋馬乘坐式水稻插秧機苗箱配備高密度育苗墊，每個苗箱可以高密度播種0.15-0.75 kg水稻種，秧苗可以密集的生長，同時具備撒藥機，所述的撒藥機利用插秧裝置的開溝器在田地壟溝撒藥，可以通過調(diào)節(jié)撒藥量，實時對高密度幼苗進行充分的殺菌、殺蟲，保證田地栽植秧苗的健康生長。圖2為與標(biāo)準(zhǔn)育苗箱相比高密度育苗墊的優(yōu)點，數(shù)據(jù)表明，密苗技術(shù)減少約2/3的育苗箱、1/2的育苗材料、2/3的運苗時間，極大地降低了育苗成本，提高綜合作業(yè)效益。

圖2 密苗技術(shù)與普通育苗技術(shù)對比

圖3 栽植爪

該插秧機插秧裝置由高速回轉(zhuǎn)式仿形栽植爪、變速回轉(zhuǎn)箱、仿形插植臂、護苗導(dǎo)軌組成，利用栽植爪從裝置密苗的育苗墊耙取秧苗，并向田里種植秧苗，極大減少了管理和移植工作的勞力。如圖3所示，新技術(shù)栽植爪寬度很窄，可以從高密度育苗墊中更精確地耙取一小部分區(qū)域，在幾乎沒有漂浮苗的情況下精準(zhǔn)種植，并減少種群損失。同時插秧機也可以根據(jù)不同地區(qū)的需要對取苗量進行調(diào)節(jié)，如圖4。

圖5所示為常規(guī)耙取面積與密苗耙取面積的比較，同時水平進給數(shù)只需調(diào)整，即可進行常規(guī)育苗的移栽。在進行秧苗種植時，栽植爪在載苗臺墊和農(nóng)田地面間進行往返運動，耙取更小面積的秧苗，將其有序地種植在田里，保證不傷秧的同時保證秧苗直立，如圖6所示。

圖5 栽植爪耙取秧苗

圖6 田間插秧

2 操作規(guī)章

作業(yè)過程中，操作員可通過雙手和腳輕松完成行走控制以及主要工作部件的實時調(diào)節(jié)。圖7為駕駛操控部，主要包括方液壓方向盤、油門踏板、定速開關(guān)、速度調(diào)節(jié)旋鈕、主變速手柄、主儀表盤等。

圖7 駕駛操控部

2.1 速度控制

如圖8所示，車速的快慢調(diào)節(jié)一部分是通過油門踏板調(diào)節(jié)，同時發(fā)動機轉(zhuǎn)速也是通過此踏板調(diào)節(jié)，踩下踏板則發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升，車速提高及插植部分轉(zhuǎn)速提高。反之松開踏板則發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降，車速降低及插植部分轉(zhuǎn)速降低。同時只需通過變速踏板就可以實現(xiàn)車體停止、加速、減速，借助與油門踏板的踏入深度驅(qū)動轉(zhuǎn)速傳感器，將信號處理后調(diào)節(jié)驅(qū)動液壓無極變速器上面的調(diào)節(jié)電機調(diào)節(jié)無極變速器的變量閥，從而對變速箱的液壓無級變速器的速度進行調(diào)節(jié)，同時雙手始終可以專注方向盤操作。

圖8 油門踏板

啟動發(fā)動機后，動力轉(zhuǎn)向單元使液壓方向盤轉(zhuǎn)向操縱靈活、輕便，操作員可以平穩(wěn)轉(zhuǎn)動液壓方向盤，擁有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，從而提高了行駛的操縱穩(wěn)定性。

如圖9所示，駕駛操控部的主變速手柄可以將插秧機形式模式切換為前進、后退、停止、秧苗移動等各種模式，行駛速度根據(jù)主變速手柄的移動量而變化，在插秧部與地面接觸狀態(tài)下，當(dāng)栽植離合器的手柄處于栽插位置時，如果將主變速手柄從中立位置操作到后退側(cè)，則插秧部驅(qū)動停止，插秧部分上升，并且能轉(zhuǎn)換驅(qū)動力，使發(fā)動機自動旋轉(zhuǎn)，施肥機的鼓風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)，減少油耗。

圖9 主變速手柄

如圖10所示，定速開關(guān)可根據(jù)作業(yè)工況設(shè)定好最佳的作業(yè)速度，此時可以將腳部的油門踏板松開，降低勞動強度，同時也可以根據(jù)需要用此手柄和剎車踏板解除速度鎖定。

圖10 定速開關(guān)

如圖11所示，速度還可通過速度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)車體的運行速度，實時控制運行狀態(tài)，在緩慢裝卸過程可以保證操作員安全。

圖11 速度調(diào)節(jié)旋鈕

2.2 油門控制

采用洋馬柴油發(fā)動機，具有低油耗高效率的特點，同傳統(tǒng)型號柴油發(fā)動機相比，燃料使用可減少30%以上，極大減少油耗成本，在節(jié)約能源的同時能獲得優(yōu)良的動力性能。

液壓傳動能夠使車體具有平穩(wěn)的運行速度，如圖12所示，機械傳輸與液壓無級變速器相結(jié)合，通過液壓機械傳輸，實現(xiàn)HMT高效液壓無極變速，極大提高了傳輸效率。踏板變速與油門控制同步，可以使車體從靜止到低速平穩(wěn)的起步，并且可以選擇最佳的運行速度。

圖12 油門控制

2.3 插秧控制

如圖13所示為插秧啟停開關(guān)，可以根據(jù)作業(yè)要求，控制拉線電機啟停各個插植單元、自行調(diào)節(jié)插秧行數(shù)。圖14為栽植離合器手柄，單獨完成插秧部的升降及栽植離合器的接合斷開操作，進行一次前傾操作，插秧裝置下降，再進行一次前傾操作，栽植離合器進行接合，左傾或者右傾劃行器放下，當(dāng)機器開始行走時開始種植；相反，向后進行一次后傾操作，栽植離合器斷開，劃線桿將自動被收起。

該插秧機具備主儀表盤，實時監(jiān)控車體工作時的各種信息，其上包括車體運行速度、施肥情況、施肥警報、肥料堵塞警報、秧苗用盡警報等。作業(yè)時操作員可以根據(jù)主儀表盤顯示器實時進行監(jiān)控和調(diào)整。

圖13 插秧啟停開關(guān)

圖14 栽植離合器手柄

3 作業(yè)自動控制介紹

3.1 自動水平

整機通過秧臺部分的水平傳感器檢測到是否水平，通過水平油缸實時調(diào)節(jié)作業(yè)部件水平，如圖15所示。同時黃色平地輪可以根據(jù)需要的高度進行調(diào)節(jié)，如圖16，其自動水平技術(shù)具有以下優(yōu)勢：

圖15 作業(yè)部件水平調(diào)節(jié)

圖16 平地輪高度調(diào)節(jié)

（1）保證高速作業(yè)時恒定地面與底盤的高度，提高車體行進的穩(wěn)定性；

（2）保持種植部分水平，自動秧苗種植深度與間距；

（3）底盤四個輪子始終與地面接觸，保證車體不晃動，便于操作員進行其他操控；

（4）吸收種植部分的沖擊力和震動，可實現(xiàn)高精度的種植。

（5）載秧臺控制平衡方式為電子液壓平衡，保證最佳的種植效果。

圖17 施肥控制

3.2 精準(zhǔn)施肥

該種植機具備大容量料斗，如圖17所示，操作員使用撥盤可以輕松調(diào)整施肥量，標(biāo)有1至9的數(shù)字，轉(zhuǎn)向“9”的一側(cè)，施肥量增多，轉(zhuǎn)向“1”的一側(cè)，施肥量減少，同時通過肥料全排離合器單個驅(qū)動器便可停止運行狀態(tài)。肥料的補充和排放簡單而迅速，如圖18所示，該施肥機制可以實現(xiàn)穩(wěn)定準(zhǔn)確的施肥，自潔彈簧可以防止空氣合流堵塞施肥眼板，使肥料順利運出。剩余的肥料可通過快速卸料斗排出，節(jié)省了工作量，如圖19。同時眼板和空氣凈化器元件等，便于拆裝，易于清潔和維護。

圖18 施肥機制

圖19 高速卸料斗

為了實現(xiàn)增效節(jié)本、一機多用的效果，洋馬公司生產(chǎn)的乘坐式插秧機上配裝了側(cè)深施肥裝置，如圖20所示，在秧苗旁3～5 cm、深度4.0～6.0 cm的作物根部施加緩釋肥，充分提高肥料利用率，保證秧苗后期返青、分蘗肥需要。

3.3 精準(zhǔn)噴藥

插苗的同時需要均勻地噴灑控制劑，為了實現(xiàn)精確噴藥的自動化，進行大規(guī)模的噴藥作業(yè)，如圖21所示，該乘坐式水稻插秧機具備箱式噴霧器、除草噴霧器組成的噴霧系統(tǒng)，除草噴霧器包括顆粒劑和流動劑兩種。

箱式噴霧器用鼓風(fēng)機強制運輸藥物可防止排出口堵塞，可用于稀疏種植和常規(guī)幼苗種植。顆粒除草噴霧器可以均勻噴涂，不受風(fēng)力影響，還可以控制噴霧量，實現(xiàn)精準(zhǔn)化控制；流動劑噴霧器可以進行高精度噴涂，通過速度互鎖機構(gòu)穩(wěn)定噴涂藥物，且可以調(diào)整噴霧量，以實現(xiàn)高效的工作。

4 前景展望

圖20 側(cè)深施肥

圖21 噴藥系統(tǒng)

該日本洋馬乘坐式水稻插秧機在農(nóng)田種植領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用價值，在密植育苗技術(shù)和速度控制、施藥、施肥等自動化控制技術(shù)領(lǐng)域都是領(lǐng)先的，其本身具有可操作性、穩(wěn)定性、可調(diào)性等特點，在實際應(yīng)用中便可體現(xiàn)其產(chǎn)品的優(yōu)勢，在減輕駕駛員勞動強度的同時，還能保證作業(yè)效率和質(zhì)量，實現(xiàn)智能高效。

洋馬農(nóng)機品牌影響力逐漸壯大，在未來洋馬公司繼續(xù)為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。