日本洋馬乘坐式水稻插秧機(jī)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(jī)械及信息化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

圖1所示是日本洋馬公司生產(chǎn)的乘坐式水稻插秧機(jī)，機(jī)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(dú)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(jī)

1 密植育苗技術(shù)

洋馬乘坐式水稻插秧機(jī)苗箱配備高密度育苗墊，每個(gè)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(shí)具備撒藥機(jī)，所述的撒藥機(jī)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(shí)時(shí)對高密度幼苗進(jìn)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(diǎn)，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(yùn)苗時(shí)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(jī)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(hù)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(shí)插秧機(jī)也可以根據(jù)不同地區(qū)的需要對取苗量進(jìn)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(shí)水平進(jìn)給數(shù)只需調(diào)整，即可進(jìn)行常規(guī)育苗的移栽。在進(jìn)行秧苗種植時(shí)，栽植爪在載苗臺墊和農(nóng)田地面間進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(shí)時(shí)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(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也是通過此踏板調(diào)節(jié)，踩下踏板則發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，車速降低及插植部分轉(zhuǎn)速降低。同時(shí)只需通過變速踏板就可以實(shí)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(dòng)轉(zhuǎn)速傳感器，將信號處理后調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)液壓無極變速器上面的調(diào)節(jié)電機(jī)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(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)雙手始終可以專注方向盤操作。

圖8 油門踏板

啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，動(dòng)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(dòng)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(jī)形式模式切換為前進(jìn)、后退、停止、秧苗移動(dòng)等各種模式，行駛速度根據(jù)主變速手柄的移動(dòng)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(shí)，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(dòng)停止，插秧部分上升，并且能轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)力，使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，施肥機(jī)的鼓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)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(shí)可以將腳部的油門踏板松開，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)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(yùn)行速度，實(shí)時(shí)控制運(yùn)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(dòng)機(jī)，具有低油耗高效率的特點(diǎn)，同傳統(tǒng)型號柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)能獲得優(yōu)良的動(dòng)力性能。

液壓傳動(dòng)能夠使車體具有平穩(wěn)的運(yùn)行速度，如圖12所示，機(jī)械傳輸與液壓無級變速器相結(jié)合，通過液壓機(jī)械傳輸，實(shí)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(yùn)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(jī)啟停各個(gè)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(dú)完成插秧部的升降及栽植離合器的接合斷開操作，進(jìn)行一次前傾操作，插秧裝置下降，再進(jìn)行一次前傾操作，栽植離合器進(jìn)行接合，左傾或者右傾劃行器放下，當(dāng)機(jī)器開始行走時(shí)開始種植；相反，向后進(jìn)行一次后傾操作，栽植離合器斷開，劃線桿將自動(dòng)被收起。

該插秧機(jī)具備主儀表盤，實(shí)時(shí)監(jiān)控車體工作時(shí)的各種信息，其上包括車體運(yùn)行速度、施肥情況、施肥警報(bào)、肥料堵塞警報(bào)、秧苗用盡警報(bào)等。作業(yè)時(shí)操作員可以根據(jù)主儀表盤顯示器實(shí)時(shí)進(jìn)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(dòng)控制介紹

3.1 自動(dòng)水平

整機(jī)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(shí)時(shí)調(diào)節(jié)作業(yè)部件水平，如圖15所示。同時(shí)黃色平地輪可以根據(jù)需要的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖16，其自動(dòng)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(shí)恒定地面與底盤的高度，提高車體行進(jìn)的穩(wěn)定性；

（2）保持種植部分水平，自動(dòng)秧苗種植深度與間距；

（3）底盤四個(gè)輪子始終與地面接觸，保證車體不晃動(dòng)，便于操作員進(jìn)行其他操控；

（4）吸收種植部分的沖擊力和震動(dòng)，可實(shí)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(jī)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(shí)通過肥料全排離合器單個(gè)驅(qū)動(dòng)器便可停止運(yùn)行狀態(tài)。肥料的補(bǔ)充和排放簡單而迅速，如圖18所示，該施肥機(jī)制可以實(shí)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(yùn)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(shí)眼板和空氣凈化器元件等，便于拆裝，易于清潔和維護(hù)。

圖18 施肥機(jī)制

圖19 高速卸料斗

為了實(shí)現(xiàn)增效節(jié)本、一機(jī)多用的效果，洋馬公司生產(chǎn)的乘坐式插秧機(jī)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(shí)需要均勻地噴灑控制劑，為了實(shí)現(xiàn)精確噴藥的自動(dòng)化，進(jìn)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(jī)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(dòng)劑兩種。

箱式噴霧器用鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制運(yùn)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化控制；流動(dòng)劑噴霧器可以進(jìn)行高精度噴涂，通過速度互鎖機(jī)構(gòu)穩(wěn)定噴涂藥物，且可以調(diào)整噴霧量，以實(shí)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(jī)在農(nóng)田種植領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用價(jià)值，在密植育苗技術(shù)和速度控制、施藥、施肥等自動(dòng)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(diǎn)，在實(shí)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(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，還能保證作業(yè)效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)智能高效。

洋馬農(nóng)機(jī)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)。