高速水稻插秧機關鍵技術研究

摘 要：隨著農業機械化發展，高速水稻插秧機的應用越來越普遍。基于此，本文介紹高速水稻插秧機的結構，分析插秧機的常見故障和排除方法，并對高速水稻插秧機的關鍵技術進行研究，以期能促進我國高速水稻插秧機事業持續穩定發展。

關鍵詞：高速水稻插秧機;結構;自動控制;設計開發平臺

水稻是我國主要的糧食作物，目前，在水稻種植過程中多采用才人工插秧，雖然我國在20世紀中后期就開始研究和應用水稻插秧機，但并沒有得到有效推廣。其主要原因是關鍵技術受限，可操性較差，成本較高，嚴重限制了我國水稻種植機械化和自動化水平的提升。21世紀以來，我國科學技術快速發展，高速水稻插秧機愈發先進，但仍然存在不足，關鍵技術一直沒有得到有效突破，不利于高速水稻插秧機的發展和推廣。基于此，本文結合理論實踐，對高速水稻插秧機關鍵技術進行研究。

一、高速水稻插秧機結構

在水稻插秧機械化和輕型發動機不斷推廣的背景下，用于水稻插秧作業的前后四輪底盤的出現大幅提升了水稻插秧機的工作速度。早在1982年，日本學者就進行了高速水稻插秧機旋轉式分插機構的研究，采用插次頻率高、振動小，并且機構的動平衡容可有效解決機構代替振搗較大的曲柄搖桿式分插機構。與傳統水稻插秧機相比，此種高速水稻插秧機的主要優點是機構慣性力比較小，每旋轉一周兩個載植臂就可以完成2次插秧，插秧的頻次提升了1倍。但在插秧過程中，插秧針的圓周速度卻保持不變，大大減少了傷秧問題[1]，且能保證插秧的質量。此種插秧機的發明大幅度提升了插秧的速度，但設計結構比曲柄搖桿式分插機復雜很多，對關鍵技術也就提出了更高要求。

二、水稻高速插秧機的常見故障及排除

（一）立秧差，發生浮苗

秧苗苗床水分過多或者過少、插秧深度調節不當、水田麥土過硬或者過軟以及秧抓發生較大磨損等都會導致立秧差，發生浮苗。因此，在利用水稻高速插秧機時，要合理調節苗床水分、插秧深度和水田麥土，如果發現秧抓磨損較為嚴重，則要及時更換秧抓。通過降低插秧速度的方法，也可以有效解決浮苗問題。

（二）穴株數偏多

水稻插秧要求每穴標準株數為3～5株，若苗床上水分過多，取秧量調節不當則會導致穴株數偏多。因此，應合理調節苗床上的水分，根據高速水稻插秧機的實際情況，合理調節取秧量裝置。

（三）漏穴超標

高速水稻插秧機的漏穴率不能超過0.5%，若苗田播種不夠均勻、秧苗拱起或者卡在秧苗之上、取秧口有夾雜物、秧苗盤超寬造成縱向送秧困難等導致漏穴率過高，則應及時更換密度不均勻的秧苗，重新裝秧苗，把秧苗切割為標準寬度。

三、高速水稻插秧機關鍵技術

（一）高速水稻插秧機的自動控制技術

為保證水稻的成活率，插秧時要滿足水稻生長對均、直、淺、穩的需求。大量實踐經驗表明，保證水稻秧苗的“淺”和“穩”對提升水稻分蘗量、提高返青速度有重要意義，也有助于根系生長，提升秧苗的抗倒伏性;“均”和“直”則是保證秧苗透光率、通風性的基礎，是保證水稻籽粒飽滿的主要途徑，有助于提升水稻產量。高速水稻插秧機之所以備受廣大水稻種植人員的青睞，是因為高速水稻插秧機可實現良好的淺插，并保證插秧深度的均勻性。

在具體設計過程中，要保證高速水稻插秧機的插植部件能良好適用于土壤條件。目前，我國對高速水稻插秧機的研究主要集中在機械結構和工作原理的優化上，對自動插深控制和水平均衡控制方面研究還比較少，高速水稻插秧機的適應性、立苗姿態、插秧精度等方面和日本研制的高速水稻插秧機相比仍然存在一定差距。日本研制的高速水稻插秧機在自動插深控制方面采用的插深自動調節機構屬于速度感應型。在具體插秧過程中，當插秧速度條件不同時，通過自動調節插秧深度，能很好地適應浮板浮起的高度變化[2]。在插植部件平衡控制方面，采用了比較先進的UFO平衡裝置，可通過角度傳感器和傾斜傳感器的相互配合對插植部件的水平性進行控制。

（二）高速水稻插秧機的監測技術

乘坐式高速插秧機是目前應用較為廣泛的高速水稻插秧機，技術含量比較高，性能也較為可靠，但維護成本較大。但在水稻插秧過程中，經常發生漏插的情況。為解決這一問題，要提高分插精度、規范裝秧標準，同時安裝秧苗漏插的監控報警系統，及時發現漏插位置，重新補秧，從而保證水稻插秧質量。

（三）設計開發平臺

目前，我國高速插秧機的設計和研發技術比較陳舊，大多利用以往的經驗來完成設計，還停留在靜態分析階段，缺乏動態分析和研究。而高速水稻插秧機設計開發平臺主要采用的是ANSYS、ADAMS、Pro-Engineering為基礎的虛擬樣機技術，可對高速水稻插秧機進行運行結構參數優化、動力學分析、液壓混合設計等方面的研究。在具體開發設計中，在不同設計方案對比、虛擬模型驗證方面有非常重要的作用。例如，在設計高速水稻插秧機插植部件平衡控制機構、插深調節結構時可采用計算機技術進行虛擬模型驗證;匹配和協調秧針取樣量、橫縱送秧量間的關系，保證取秧量的一致性。在水稻秧苗數字物理模型構建時，可通過ANSYS進行建立，并在虛擬樣機軟件中引入這一模型，在工作對象和虛擬樣機之間建立起相互對應的關系，從而實現對高速水稻插秧機工作過程的精確分析和研究[3]。

目前，在高速水稻插秧機領域，洋馬乘坐式高速插秧機是一種先進的機型，采用了HST無極變速器和HMT變速，通過液壓和機械混合驅動，具有很高的傳動效率和性能優越性，并且底盤的行走能力比較高。目前，我國正在研發普通乘坐式四行和六行四輪驅動高速水稻插秧機，其中配備了旋轉式分插機構，具有很高的性價比，并且工作效率也較為理想，具有非常廣闊的發展前景。

（四）高速水稻插秧機的使用保養

高速水稻插秧機保養要嚴格遵循“防重于治，養重于修”的原則，并嚴格執行技術保養規程。高速水稻插秧機要嚴格按照規定的保養周期，按時、按項、按技術進行保養，確保插秧機時刻處于最佳的工作狀態。

以乘坐式高速水稻插秧機為例，使用維護保養主要分為作業前后、季節前后、35 h、50 h、100 h、150 h、200 h、每年和每2年等不同等級，不同等級的維護保養內容各不相同。

高速水稻插秧機的發動機燃油主要以97號汽油和35號柴油為主，沉淀7 d后再使用。發動機機油每隔50 h更換一次;變速箱要使用液壓傳動油，第1次更換周期為50 h，以后每隔300 h更換;后驅動箱則使用405型驅動用油，第1次更換為50 h，此后每隔300 h更換一次。

五、結語

本文結合理論實際研究了高速水稻插秧機的關鍵技術。分析結果表明，在科學技術不斷發展的背景下，高速水稻插秧機逐步克服了各種難度和局限性，相信在不久的將來，我國高速水稻插秧機一定會被廣泛應用在水稻種植中，不斷提升水稻種植的先進性和機械化水平。

參考文獻：

[1]魯建昌.談水稻插秧機維修保養[J].農機使用與維修，2018（11）：54.

[2]陳巧敏，祁兵，張文毅.水稻插秧機技術發展歷程與展望[J].中國農機化學報，2018（6）：1-6.

[3]顏貞龍，周正春，鄭文杰.新型高光效不等距水稻插秧機應用效果比較試驗[J].現代農業科技，2018（9）：27.