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1、鲍海军 手扶六行机动插秧机的设计第一章 引 言 水稻是我国三大粮食作物之一，终止面积约占我国粮食作物总面积的三分之一，因此，水稻在我国国民经济中占有着极其重要的地位。然而，水稻种植机械化问题越发成为农业生产机械化的瓶颈，成为制约我国农业机械化发展的主要障碍，第十个五年计划，水稻机械化问题将成为我国农业生产需要解决的重中之重的问题。目前机械化种植工艺主要有抛秧、摆秧、旱直播、插秧四种，而前三种均在试验阶段，至今不算成熟，有些还有地域局限性，在机械化插秧工艺中也唯有插秧中、小苗工艺属于成熟工艺。现在，中、小苗插秧工艺及其设备均得到政府的大力推广，所以，发展机动插秧机遇到了前所未有的大好机遇。目前国
2、内同类型的机型不多，国产插秧机以吉林某插秧机厂生产的2ZT935型乘骑式插秧机为代表，进口的以日本洋马，韩国东洋系列为代表。通过比较可知目前国内生产的插秧机主要存在以下缺陷：1）整机故障率高，在试用期间基本上几天就要发生一次故障；2）前面一轮驱动的三轮式插秧机，附着重量不够，操作性能不好，而且整体结构显得不够紧凑，造型也显粗糙和缺乏整体感；3）仿形机构不太灵活，导致插秧深度一致性差，容易产生浮秧现象。国外插秧机性能大大优于国产插秧机，基本上不存在上述问题。在调查使用者谈到机插苗刚刚插好时，看上去好象太稀和，基本苗不够，但机插苗发得快，分多，插好后一个月就可看出苗长势好于手插苗；此外，机插苗行距
3、大，通风透气性好，抗病力强，秸杆相对粗壮，抗倒伏能力强得多。结合调查研究并在张瑞宏老师的指导下，我们设计出适合我国国情的一款新型插秧机。该机的主要特点是：在手扶步行式插秧机上实现六行插秧，利用同样的生产成本可以比现有手扶机型插秧效率增加30%；行距由30cm降为22cm，保证单位面积基本苗，更加符合中国国情和土地肥力情况，也更加符合中国农民的习惯；用美国发动机，大大降低了插秧机的故障率；重量轻，这样不但操纵轻快且成本大大降低。第二章 目前国内插秧设备和技术现状2.1研发的意义和目的水稻是我国三大粮食作物之一，种植面积约占我国粮食作物总面积的三分之一，总产量却近全国粮食总产量的60%，因此，水稻
4、在我国国民经济中有着极其重要的地位。然而，水稻种植机械化问题一直为国人所困惑，特别是近几年来，在各级政府的大力扶持之下收获机械得到了迅猛的发展，水稻种植机械化问题越发成为农业生产机械化的瓶颈（到目前为止，我国水稻机械化种植面积约6%，我省约7%），成为制约我国农业现代化发展的主要障碍。第十个五年计划水稻机械化问题将成为我国及我省农业生产需要解决的重中之重的问题。目前机械化种植工艺主要有抛秧、摆秧、旱直播、插秧四种，而前三种均在实验示范阶段，至今尚不算成熟，有些还有地域局限性，在机械化插秧工艺中也唯有秧盘中、小苗插秧工艺属于成熟工艺。日本、韩国在70年代末就实现水稻种植机械化达到90%以上，他们
5、均采用秧盘中、小苗插秧工艺。我省在80年引进了日本成套中、小苗育秧、插秧设备，并在无锡东亭作了试点，但是由于当时农民财力的限制和成套育秧设备昂贵等问题未能得到推广。现在，中、小苗插秧工艺及其设备的大量推广遇到了前所未有的大好机遇：第一，由于前几年收获机械的发展，农村已经形成了农机专业户群体，这一群体的形成对我国农业机械发展起着至关重要的作用，它使我国实现了由集体经济、国有经济投资农业机械化向市场化的个体经济投资农业机械化的转变；第二，农业机械作业已经形成稳定的健康的，经济上良性循环的服务体系和产业体系；第三，于育秧技术的发展，目前已不需要昂贵的温室育秧设备，大大减少了秧盘中、小苗插秧的机械投资
6、；第四，由于从耕作、播种到收获的农业生产机械化都已经实现，手工插秧面朝黄土背朝天的格局与耕作、播种、收获的机械化作业格局明显地显得不协调，越来越让国人觉得手工插秧是农业现代化的瓶颈。2.2国内外开发的现状、水平和发展趋势目前能适合中、小苗 秧盘育秧带上土栽秧工艺的插秧机以吉林某插秧机厂生产的2ZT-935型乘骑式为代表，进口的以日本洋马、韩国东洋系列为代表。据调查，吉林插秧机存在如下缺陷：整机故障率较高，在试用期间基本上二三天就要发生一次故障。吉林插秧机为三轮式，前面一轮为驱动轮，附着重量不够，操纵性能不好，而且整体结构显得不够紧凑，造型也显粗糙和缺乏整体感。仿形机构不太灵活，导致插秧深度一致
7、性差，容易产生浮秧现象。东洋、洋马系列插秧机有如下特点：在99年、2000年二季度的插秧示范过程中，历时工作近30天，无论哪种机型均未出现过任何机械故障。发动机易于发动，由于二轮驱动，整体操纵性好。由于液压仿形、液压自动控制栽秧深度，栽秧深度一直性好。此外，在调查中使用者还谈到：机插苗刚刚插好时，看上去好象太稀和基本苗不够，但机插苗发棵快，分蘖多，插后一个多月就可看出机插苗的长势好于手插苗；此外，机插苗行距较大，通风透气性好，抗病力强（纹枯病几乎没有），秸秆相对粗壮、抗倒伏能力强得多。解决上述问题的配套技术关键为育苗技术及设备。近几年，农艺专家在育苗技术方面作了大量的探索，江苏省农机局在江宁等
8、地搞了育秧试验示范，对多种不同的良秧进行了对比试验，育秧技术取得了突破，现已成功地研究出一套成本低廉、一次性投资少的双模保护地育秧技术，实现了低成本培育秧苗。实施该技术的设备有培养土搅拌机、少量硬盘（硬模）、大量软模（软模）和保护地薄膜组成。先由营养土搅拌机 将土、肥、杀菌剂等按一定比例搅拌而成，将软盘放在硬盘上，均匀地将土撒到软盘里，再将种子播到土里。将硬盘连同软盘一起移到保护地，抽去硬盘，软盘便连同土壤整齐地排放在保护地里，秧苗生长2周后，便形成符合插秧机插秧要求的地毯式秧苗。这种工艺的好处就是一次性育秧投资很低，硬盘虽贵（一般8元/只），但用量很少，软盘用量虽大但价格很低（一般0.3元/
9、只左右），而且还可以重复使用，这种工艺比起以往工厂育苗硬盘周转的工艺来说，一次性投资大大下降，育秧成本大大降低（周转盘投资下降为原来的1/20），这样农民投得起，用得起。2.3研究内容、关键技术、目标、技术特征及创新之处2.3.1研究内容及开发关键以目前国内外最先进手扶机动插秧机为参照系，结合我国农村实际水稻种植状况进行设计、同时制造样机、性能实验、耐久性考核、小部修改直至通过省级鉴定和批量投放市场，做到除发动机以外的所有零部件国产化。其技术关键为能自动调节驱动轮陷深以保证秧苗栽插深度一致的液压系统；秧箱横向进给机构和曲柄连杆机构工作的精确性和耐久性。2.3.2主要经济技术指标a、生产率： 0
10、.15-0.30hm/hb、插秧深度： 0.34-0.74m/sc、行驶速度： 1.44m/sd、行数： 6行e、行距： 220mm（固定）f、株距： 11.7-13-14.6cmg、整机重量： 175kgh、配套动力： 2.5kwi、育秧方式： 秧盘或双模 j、燃油消耗率： 1kg/hk、机油消耗率： 15.42g/hl、漏油率： 5%m、伤秧率： 4%n、相对均匀合格率： 85%2.3.3技术特征（1）控制插秧深度采用先进的液压自动仿形机构：现有国产插秧机采用简单的滑撬式整体浮板仿形机构，整个机器的重量有浮板支撑没，这使得浮板面积很大和陷入泥浆深度较大，机组前进是造成很大的泥浪，使已经插好
11、的秧苗冲坏，栽插深度的控制也难以保证。我们开发设计的机型采用分置式浮板自动仿形机构，整体重量有地轮直接承受，浮板也分成三块，浮板直接飘在泥浆表面，浮板上不承受机体重量，不会产生行走的泥浪，浮板直接飘在泥浆表面，仿形性能极好、浮板与液压阀、及时反馈泥浆表面的高低信息、及时通过液压缸自动调整插秧深度。这样可以保证插秧深度一致，同时和已插好的秧不受下一行泥浪的干扰。（2）整机机构紧凑、控制杆件谐和、外观设计精致：现有国产插秧同结构外观上以朴素的实用主义设计目标，尚未经过设计优化，审美学意义上的立体造型优化，机组结构散乱，谈不上审美意义上的造型，我们引进设计的机型充分考虑了结构上的合理和空间位置的紧凑
12、，整个机组外观形状看上去就像一件工艺品，非常精致。此外，整个操纵控制手柄和控制连动杆件均采用国际先进的软轴结构，既减少了不必要的杆件布置上的麻烦，又大大提高了可靠性系数。（3）套世界一流水平的发动机，确保整机工作可靠性：现有国产插秧机故障较高，三天两头出故障，往往造成停工待误工误时，使用者怨声载道，而这些故障90%出在发动机上，发动机点火系统的可靠性、化油器的质量都直接影响发动机的故障率。我们引进设计的机型，将发动机的造型放在第一重要位置，经过网上查询、调研等多种手段最后确定选用世界一流品牌的美国B&S公司生产的四冲程3.5马力发动机，这一发动机的选型将会使我们设计机型的故障率比同类机型大大降
13、低。第三章 总体设计3.1工作条件及工作过程3.1.1工作条件a) 秧苗条件： 秧块：长/宽/厚 58/21.5/2cm 苗高：最佳高度为1215cm，适应高度为1020cm； 秧龄：最佳秧龄为1821天，适应秧龄为1522天； 密度：每平方厘米成苗23株。b) 整地条件： 耕深：1218cm； 水深：0.52.0cm； 整地次数：12次。c) 育秧方式： 软盘育秧或双膜育秧。3.1.2工作过程 工作时发动机分别将动力传递给曲柄连杆式插秧机构和送秧机构，在两机构的配合下，插秧机构的秧针插入秧块抓取秧苗，将其取出下移，当移到设定的插秧深度时，由插秧机构中的插植臂将秧苗从秧针上压下，完成一个插秧过
14、程。同时，通过浮板和液压系统，控制行走轮与机梁的相对位置和浮板与插针的相对位置，从而，能在秧田不平时使得插秧深度基本一致。 插秧时，要在池田埂周围留有4-8行宽的余地，行走路线图如下 3.2机型的确定水稻是我国三大水稻是我国三大粮食作物之一，种植面积约为我国粮食作物总面积的三分之一， 因此，水稻在我国国民经济中有着极其重要的地位。然而， 水稻种植机械化越发成为农业生产机械化的瓶颈， 成为制约我国农业现代化发展的主要障碍，第十个五年计划，水稻机械化问题将成为我国及我省农业生产需要解决的重中之重的问题。机械化种植工艺主要有抛秧、摆秧、旱直播、插秧四种，而前三种均在试验示范阶段，至今不算成熟，有些还有地域局限性，在机械化插秧工艺中也唯有秧盘中、小苗插秧工艺属于成熟工艺。现在，中，小苗插秧工艺及其设备均得到政府的大力推广，所以，发展机动插秧机遇到了前所未有的大好机遇。
