快速插秧機用水稻覆膜機械裝置的設計與研究

焦海坤　郭洪宇　楊作洲

[中圖分類號] S23 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2015）11-0232-02

水稻紙膜覆蓋插秧技術是一項高產，節水，環保的水稻生產新技術。根據現有快速插秧機，針對秧苗插植的運動特點，研究設計出快速插秧機用水稻覆膜機械裝置；該裝置集整地、放膜、展膜、壓膜、打孔、地膜收邊、扶泥等功能于一體的結構總成；能夠高效、快速完成水稻覆膜，提高機械化程度，以適應水稻覆膜技術的大力推廣要求。

前言

水稻覆膜栽培技術是將地膜鋪在稻田表面（已經過整地及放水等程序），是新興的一項高效、節水栽培技術，此種技術具有以下優點[1]：一是地膜覆蓋能夠保證地表種植溫度，為水稻生長發育提供有利的環境條件，尤其能夠抵抗近幾年東北地區水稻種植季所遭受的春寒；二是地膜覆蓋能夠有效降低水分棵間蒸發的作用，減少水稻生長期大量水分消耗，全年節水30%左右；三是地膜覆蓋內能夠形成隔氧層，阻止水稻生長初期，草種的光合作用，除草率達90%以上；同時，通過地膜覆蓋可以保護土壤內部結構，減少水土流失，改善土壤環境，提高養分利用率，對作物根系生長明顯促進作用。當前國內水稻覆膜機械多為半機械化[2-5]，且制造成本較高，制約了此項技術推廣和應用，本文針對這一現狀設計了一款安裝在日本生產的洋馬VP6快速插秧機用水稻覆膜裝置，具有極大提高勞動生產率，提高覆膜質量，并降低勞動強度，降低覆膜裝置制造成本等優點。

1 覆膜裝置結構設計

1.1 覆膜裝置工作原理

此覆膜裝置是集整地、放膜、展膜、壓膜、打孔、地膜收邊、扶泥等功能于一體的結構總成，其結構如圖1所示。該機的工作原理如下：作業時，隨著插秧機前進，整地器3開始平整水田泥面；卷筒狀的地膜通過芯軸順時針旋轉持續提供地膜，先將地膜從掛膜輥1中拉出，在展膜輥2的彈簧壓力和重力作用下施加張緊力；并在分段式單軸壓模輥6作用下，使地膜覆蓋于水田淤泥表面，在垂直方向上壓實地膜；地膜打孔機構5的開口刀布置在壓膜輥6分段處，根據秧苗的橫、縱等株距在地膜上打孔；兩側壓邊輪7總成將地膜邊緣壓入稻田泥土中，保證膜邊密封完好，以避免地膜被風刮起，并使地膜平整。利用可調泥面仿形扶泥板8對膜邊覆泥，完善壓邊效果，降低地膜露邊率。同時，插秧機栽植部件在地膜上進行插秧作業。

1.2 覆膜輥結構設計

根據覆膜輥的設計要求，心軸具有堅實的、剛性的直通管，在膜卷內不可斷裂，兩端應整齊完好，并能提供足夠長度的懸掛點。覆膜輥結構如圖2所示，采用筒狀圓柱體，筒體上用于安裝地膜，同時，筒體繞階梯短軸的右部分光軸順時針轉動；筒體的兩端采用定位套進行限位，防止其軸向過度移動影響覆膜質量；利用階梯短軸的左部分螺紋固定安裝在機架立柱，螺紋的旋緊采用對頂雙螺母方式，且易拆卸，以便地膜隨時自由安裝。

1.3 展膜輥結構設計

展膜輥是地膜鋪設機構的重要組成部件之一，其功能好壞直接影響地膜鋪設效果。其結構如圖3所示，采用扭力彈簧施加在機架立柱和曲軸上，聯合展膜輥重力形成逆時針向下張緊力，從而使地膜展平拉直。通過檔位銷釘調整展膜滾筒距離泥土表面的高低。另外，在復雜地面作業時，此裝置亦可以解決插秧機波動或瞬間慣性拉力可能將地膜（掛膜機構不能及時旋轉提供）拉斷問題；最大程度避免地膜產生雍膜、疊膜等現象。

1.4 壓膜輥設計

壓膜輥是水稻覆膜裝置關鍵工作部件之一，其功能好壞直接決定了整機的性能。鑒于水田表面凹凸不平處較多較大，傳統農機用一根通管貫穿式鎮壓，如每遇到一處泥面凸起，整根膜輥隨之彈起，其他平整表面鎮壓效果不明顯，但本設計要充分考慮機構的使用條件，采用單軸分段式壓膜輥，如圖4所示，根據水稻秧苗的栽植的條件，確定每段壓膜輥的總體寬度尺寸略小于橫向株距，預留膜輥之間的距離便于打孔機構進行打孔作業。為保證秧苗栽植垂直仿形效果，選擇具有垂直面內彈性壓力的圓柱形壓膜輥。彈簧壓力的大小影響鎮壓泥土表面的下陷量，其彈力調整根據M.G.Bekker提出的

1.5 地膜打孔機構設計

打孔機構設計是覆膜裝置設計的一個創新點，如圖5所示，基于曲柄搖桿機構的運動原理，并結合前插偏心齒輪旋轉式分插機構的傳動和運動特性設計而成。由偏心輪、連桿和開口刀組成曲柄搖桿機構，且四桿長均可調整，以適應不同株距的秧苗插植，偏心輪動力輸入由插植傳動軸提供。插植傳動軸對分插機構的動力傳遞采用1：2的鏈傳動，以保證插植軸傳動旋轉一周，地膜打孔一次，分插機構插秧一次，實現運動同步，保證秧苗準確栽植在地膜孔內。

2 結論

綜上所述，設計的快速插秧機用水稻覆膜裝置，結構合理、簡單、緊湊、調整簡便，便于在原有插秧機上改裝，實現覆膜與插秧一體化工作，如圖6所示。覆膜機械裝置布置于插秧機行走部分與插秧部分之間。此裝置后懸掛架與插秧機浮板安裝架螺栓連接，前懸掛桿與插秧機延長安裝架鉸鏈連接，且通過U形螺栓連接上下可調覆膜裝置前端高度，滿足水稻覆膜插秧技術要求，生產效率高，覆膜質量好，省工省膜。

參考文獻

[1]劉洋，張玉燭，王學華等，水稻覆膜栽培研究現狀與展望[J].湖南農業科學，2009（2）：63～66.

[2]邵璽文，廉洪，張洪江等，水稻節水自動覆膜裝置 [P]：中國，CN102379227A.2012-04-11.

[3]周福君，張勝利，董廣林等，水稻覆膜播種及其配套機具的研究[J].農業機械化，2007（12）：42～44.

[4]于瀟澤，車莊，劉金波.水稻覆膜栽培機械化工藝分析與研究[J].農業科技與裝備，2011（06）：76～78.

[5]趙立軍，周福君，2BF-1400 型水稻覆膜播種機整地覆膜機構設計[J].農機化研究，2010（09）：124～127.