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插秧机

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插秧机是将稻苗植入稻田中的一种农业机械。进行种植时,首先以机械爪从苗床中取出数株稻苗植入田中的泥土,为了保持对苗床与地面的角度为直角,机械爪的前端移动时必须采取椭圆形的动作曲线。动作是靠着旋转式或变形齿轮的行星机构来完成,前进的引擎同时可以带动这些动作机械。插秧机在泥土上行进必须有止滑的车轮及浮行设计。插苗若是成片,则是从特定的秧苗箱中取出稻苗,再以机械方式种植
 
基本参数
发展历史
 
中国传统的插秧工具──秧马(图1)和莳扶,已有近千年的使用历史。宋代苏轼曾作“秧马歌”,叙说了湖北农民使用秧马的情景。使用莳扶可以代替手工分秧,并将秧苗梳入泥中定植,直至20世纪50年代,某些地区仍在使用。中国水稻插秧机的研制工作始于1953年。1956年在莳扶分秧方式的启发下,首次提出群体逐次分格取秧、直接栽插的秧苗分插原理,从而在水稻插秧机的研制上取得了突破,研制出水稻拔取苗移栽的第一代样机。到1960年,各地推荐生产上使用的人力、畜力插秧机已达21种。1967年,第一台自走式机动插秧机“东风-2S”型通过鉴定定型并投入生产,每天可插秧15~20亩。
日本于1898年,发表第一个水稻插秧机专利;意大利于1915年开始研究拔秧苗的水稻插秧机,至50年代已有拖拉机配套的商品出售,但都由于结构复杂、造价高,作业时需用辅助劳力多而未能推广。日本于60年代研制带土小苗的栽植技术和相应的水稻插秧机。1966年后,工厂化水稻育秧设备研制成功,促进了插秧机械化的迅速发展。
具有包括前轮和后轮的机体和设置在机体上的动力部及插秧部,并且具有把机体的主平台和辅助平台一体成型的机体罩。并且还具有在车体上以靠近其1顶点处来支撑驾驶座重量负荷的在侧视面上呈凸状三角形的车体底盘。
 
开发
插秧机的开发从最早的人力推动前进型式发展到乘坐型,还有油压式装置以及四轮驱动(4WD),加上无段变速装置也开发出来,插秧作业也因此发展为作业速度快又便利的机械化作业。
结构分类编辑
插秧机通常按操作方式和插秧速度分类。按操作方式可分为步行式插秧机和乘坐式插秧机。按 插秧速度可分为普通插秧机和高速插秧机 。目前,步行式插秧机均为普通插 秧机;乘坐式插秧 机有普通插秧机 ,也有高速插秧机。
各种插秧机栽插部分的组成基本相同:人力插秧机由秧箱、分插秧机构、机架和浮体(船板)等组成,自走式机动插秧机还设有动力驱动、行走装置、送秧机构等部分。
 
秧箱
主要功能是承载秧苗,并与送秧机构、分插秧机构配合,完成送秧和分秧作业。主要有箱体、箱架、秧门(包括秧帘)和秧刷等组成。在横向移箱机构作用下,使秧箱横向移动,从而使秧苗移向秧门,以配合取秧器有规律的取秧栽插。
 
分插秧机构
是水稻插秧机的主要工作部件,由取秧器及其驱动机构和轨迹控制机构组成。取秧器在驱动机构的驱动和轨迹控制机构的控制下,按照一定的轨迹从秧箱中分取一定数量的秧苗并将其插入土中,然后返回原始位置开始下一次循环动作。按分秧动作,有横分和纵分两种。①横分取秧器有适于拔取苗栽插的秧夹和适于带土苗栽插的切扒式秧爪,两者根据需要可互换使用。秧夹由活动夹片和固定夹片构成,其张开度根据秧苗的粗细和秧苗数量进行调节;切扒式秧爪带有脱秧片,使带土秧苗从秧爪上顺利脱出。②纵分取秧器有适于拔取苗栽插的梳式秧爪,适于带土苗栽插的有装上脱秧器的梳式秧爪,或采用筷子式秧爪。梳式秧爪在分秧过程中对秧苗有分理作用;筷子式秧爪在插入带土秧苗中取秧时,由推秧片把带土苗强制推出。
一定数量的秧夹或秧爪按规定行距配置在秧夹(或秧爪)排上。在滚动直插式插秧机上,一般有2~4个秧爪排与作圆周运动的分插轮转臂铰接相连;在摆动直插式插秧机上。一般是一个秧爪排同作往复摆动的摇臂铰接相连,也可将一个取秧器直接装在一组曲柄连杆机构的连杆上,进行分组驱动。在多数插秧机上,取秧器的运动轨迹除由驱动机构控制外,还受轨迹控制机构的控制。常用的轨迹控制机构有导槽、滑道、凸轮、行星齿轮和四杆机构等,与各种驱动机构配合组成各种类型的分插秧机构。
 
送秧机构
包括纵向送秧机构和横向送秧机构,其作用是按时、定量地把秧苗送到秧门处,使秧爪每次获得需要的秧苗。①纵向送秧机构的送秧方向同机器行进方向一致,有重力送秧和强制送秧两种。重力送秧是利用压秧板和秧苗自身的重量,使秧苗随时贴靠在秧门处,常用于人力插秧机,其送秧能力随秧箱形式及秧箱内秧苗数量多少而变化,因而送秧均匀度较差。强制送秧是由纵向送秧机构定期推送秧苗,其送秧能力强,又分整体送秧和对准送秧两种。前者主要用于带土苗。当秧箱横向移动至两端极限位置时,将整体秧苗往秧门推送一次;后者主要用于拔取苗,取秧器每取秧一次,即相应的送秧一次,送秧宽度等于取秧器的取秧宽度。②横向送秧机构的送秧方向同机器行进方向垂直,都采用移动秧箱法,因而又称移箱机构。按其移动方式又分为间歇移箱和连续移箱:间歇移箱机构用于拔取苗和带土苗,其特点是在秧爪分取秧苗时停止移箱,以利于秧爪梳理分秧。连续式移箱机构是在作业中使秧箱作横向连续等速运动,移至两端极限位置后自动换向,因而在分秧阶段,秧爪和秧箱相对移动,适用于带土苗。
 
机架
是插秧机各部件和机构安装的基础,要求刚性好、重量轻。按机架与船板连接方式可分为整体式和铰接式两种:整体式是用插深调节器调整插深后,把机架和船板锁定;铰接式是机架和船板仅靠插锁连接,在作业过程中插秧深度随泥脚深浅而变化。
行走装置和承载浮体
人力插秧机以船板为承载浮体,支承机器的全部重量,一般不设行走装置,作业时由人力牵引,使船板在泥面滑行。自走式机动插秧机的行走装置包括驱动轮、导向轮和陆地运输轮等。驱动轮多采用叶片式铁轮,并有独轮驱动、两轮驱动和四轮驱动等类型,其承载浮体有整式船板和间隔配置的浮板两种类型,支承机器的部分重量。中国的乘坐自走式机动插秧机多采用前面一个驱动轮、后面为整体式船板的独轮驱动方式,陆地运输时加装2个尾轮,具有结构简单、行驶阻力小、操纵轻便、行驶直线性和转弯靠行性能好等特点。日本则采用前面两个导向轮、后面两个驱动轮加3~4块浮板的驱动方式,或前、后4个驱动轮加浮板的驱动方式。日本的手扶自走式机动插秧机多采用两个驱动轮加浮板的驱动方式。 动力驱动部分及其他  自走式机动插秧机的动力驱动部分包括发动机、 变速传动装置,以及转向、换档、离合等操纵机构。此外还有各种调节装置、监测讯号装置、牵引架、插秧手座位、秧篮及遮阳装置等辅助部分。
 
用途应用
国内现状
随着国内插秧机市场需求的启动,未来发展前景广阔。我国很多企业都介入插秧机的开发和生产,国外的插秧机企业也改变过去单一的产品出口方式,纷纷在我国建立独资或合资企业进行插秧机生产。国内插秧机市场已经形成国际化的竞争局面。国内生产插秧机的企业主要有延吉插秧机制造有限公司、现代农装湖州联合收割机有限公司和南通富来威农业装备有限公司等。[1] 
在我国投资生产插秧机的外资企业有韩国东洋、日本久保田、洋马和井关等公司。这些企业在中国成立的企业为江苏东洋机械有限公司、久保田农业机械(苏州)有限公司、洋马农机(中国)有限公司和井关农机(常州)有限公司,已经占据了我国插秧机市场的主导地位,但由于进入中国市场的时间和产品的侧重点不同,市场发展情况差别很大。国外资本和技术的引进,加速了我国插秧机市场发展,产销量增长很快。
我国近几年来插秧机产销量的不完全统计,2007年全国插秧机产销量约3.2万台,其中手扶步进式插秧机约18000台、独轮乘坐式插秧机约14000台,还有少量的高速插秧机;2008年4行手扶步进插秧机约25000多台,4行以上乘坐插秧机约1000多台,独轮乘坐式及高速插秧机等约15000多台。主要市场还是在江苏省和东北三省,但南方水稻产区2008—2009年有较快发展。
 
国外现状
世界上水稻生产机械化水平较高的国家有日本、韩国、美国、意大利和澳大利亚等。日本、韩国以育苗移栽机械为主,以日本为代表。欧美国家以直播机械化为主,以美国为代表,这些国家的水稻生产水平代表了世界水平。
日本插秧机产品已经形成标准化、系列化和多样化的格局。乘坐式有4—10行、步行式有l、2,4、6行。每种产品各具特色,适应于不同的环境条件和生产规模,满足不同用户的需要。日本种植单季水稻,普遍采用中、小苗旱育稀植技术,插秧机行距为300mm和330mm。
日本插秧机的主要特点:一是机型系列化,步行式两轮驱动;二是作业效率高,插速高达300—500次/min,最高作业速度为1.4m/s;三是自动化程度高,广泛采用液压技术、自动控制和安全装置;四是整机质量小,广泛采用高强度轻金属,塑料制板和型材等,零件精密、轻巧。日本农业技术综合研究中心开发出一种新型无人插秧机,既可节省人力,又可提高生产效率。这种无人插秧机插秧时通过全球卫星定位系统确定位置,精确度可达2cm,远远超过插秧要求的10cm精确度。如果秧苗行列不整齐,插秧机会自动调整位置。新型无人插秧机内的秧苗由一个6m长的带状垫子承载,与过去使用的苗箱相比,装苗量多出lO倍,无需频繁补装秧苗,更便于无人作业。
韩国插秧机主要是从日本引进技术生产,机型和结构与日本插秧机类似。韩国规模较大的生产插秧机的企业有4家,这4家公司早期都从日本全面引进技术。其中,国际株式会社采用的是日本洋马公司的技术,东洋株式会社采用的是日本井关的技术,大同工业株式会社采用的是日本久保田技术,LG采用的是日本三菱株式会社的技术。韩国企业在引进日本技术后,逐步致力于关键技术的国产化,努力降低成本和价格,产品的质量和性能已基本接近日本同类产品水平。但由于受日本技术母公司的制约,产品一般比日本落后一两代,并且在市场分配上也受到日方的控制。为改变这种状况,韩国企业在努力开发自主产品。
 
发展趋势
1)提高作业效率 。乘坐式插秧机 比例上升 ,由于步行式插秧机效率低 ,近几 年来 日本 乘坐式插秧机 比例逐渐增多。增加作业行 数 ,如 出现 8行 、l0行等大型插秧机 ,运输时采用折叠方式 。
2)乘坐式插秧机普遍采用高速插秧机构 。
3)插秧机轻量化。 日本插秧机 5年推 出一代,最新一代 比前一代 质量减轻 约 1/6,如久保 田 SPU60质量 450kg,比 SPA65减小 80kg。
4)机型分为专业型 和实用 型。专业 型装备所有最新 的研究成果 ,如久保 田 WELsTARPRO系列 ,实用型 对 一些 不 重 要 的功 能 进 行 了简 化 ,如 久 保 田 WELSTAR系列。
5)提高对秧苗的适应性 。改进高速插秧 、纵 向送秧和横向送秧装 置 ,扩 大对苗 的适应 范 围,提高插秧精度 ,减少漏插 率 ,如插 秧 机兼 插小 、中苗 和乳 苗插秧 、单株插秧等 。
6)提高使用操作性 能。随着 日本从事农业生产人员老龄 化和 女性 化 ,插秧 机 的 自动化 程度 越来 越高 ,操作更加方便 ,如变速 机构采用 在分挡 的基 础上 参考文献 :加无级变速 ,操作单手柄化。
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