高靜華　韓休海

摘要：通過對高速插秧機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計，研制水稻插秧機(jī)分段式壓膜輥裝置。介紹水稻插秧機(jī)分段式壓膜裝置的工作原理、工作參數(shù)以及各部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路。機(jī)具試驗結(jié)果表明：該機(jī)覆膜667 m2所需時間為4.88 min，覆膜效率高，故障率低，適于在有機(jī)水稻無公害化生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：分段式壓膜；設(shè)計；水稻；原理

中圖分類號：S223.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）01-0028-02

近年來，全國水稻種植面積穩(wěn)中有升，從整地、育苗、插秧到收獲的全程機(jī)械化得到不斷發(fā)展。在水稻覆膜方面，國內(nèi)已有一些簡易覆膜機(jī)，但這些覆膜機(jī)存在勞動生產(chǎn)率低下、勞動強(qiáng)度大、地膜不能壓實、覆膜不均、倒秧、漂秧、浪費油料等問題，嚴(yán)重影響有機(jī)水稻的產(chǎn)業(yè)化種植，是水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的瓶頸。

具有分段式壓膜輥的水稻覆膜插秧機(jī)能夠快捷地完成水田的覆膜、插秧工作，據(jù)此設(shè)計生產(chǎn)的覆膜插秧一體機(jī)可使覆膜和插秧工作一次完成，是農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域的一項突破。在有機(jī)水稻生產(chǎn)過程中，因不能使用除草劑、殺蟲劑和化學(xué)肥料，因此，除草成為最重要的難題之一，而水稻覆膜技術(shù)可解決這一難題。

水稻分段式壓膜插秧機(jī)為帶有分段壓膜輥、壓實輪、切膜刀的覆膜插秧一體機(jī)，解決了水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化存在的問題，具有機(jī)械化程度和作業(yè)效率高、作業(yè)成本低、油料消耗小的特點。

1 水稻插秧機(jī)分段式壓膜裝置設(shè)計方案

1.1 工作原理

延長水稻插秧機(jī)懸掛機(jī)架（包括底盤和安裝在該底盤上的懸掛架以及掛接在該延長懸掛架上的插秧機(jī)構(gòu)、秧箱），分段式壓膜輥組安裝在延長的懸掛架下方，分段壓膜輥沿水稻插秧機(jī)前進(jìn)方向轉(zhuǎn)動，位于下方的地膜卷自動將地膜鋪放在地面，通過分段式壓膜輥和壓實輪的滾動，將地膜壓實地面。該分段式壓膜輥組以縱向中心線為基準(zhǔn)在沿橫向左右依次對稱排列，安裝在插秧機(jī)構(gòu)前下方。分段式壓膜輥后設(shè)有壓實輪，壓實輪的數(shù)量與秧苗行數(shù)相等，與分段式壓輥組和壓實輪相貼。托膜架包括覆膜、壓實、打孔、插秧等部分，適于水稻覆膜插秧機(jī)械化作業(yè)。

1.2 主要參數(shù)

配套動力：14.7～22.1 kW高速插秧機(jī)；

連接方式：多點懸掛連接分段式壓輥組和壓實輪；

覆膜形式：行進(jìn)滾動壓實方式；

適用地膜：可降解地膜、紙質(zhì)地膜；

覆膜寬度： 6行、1.9 m；

作業(yè)速度： 4.32～5.4 km/h；

覆膜率（6行）：0.13～0.26 hm2/h。

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

分段式壓膜輥組主要包括懸掛系統(tǒng)、覆膜裝置、膜箱、托膜架、分段覆膜輥組、壓實輪、切膜機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)控制桿等部分。

懸掛系統(tǒng)采用多點懸掛連接方式將分段覆膜輥組與高速插秧機(jī)連接起來，該連接方式雖然較為復(fù)雜，但使用方便。

工作時，先將地膜放入托膜架。然后，調(diào)節(jié)地膜高度，并使壓實輪到達(dá)預(yù)定位置。操作地膜調(diào)節(jié)控制桿，通過連接手柄使地膜與地面完全接觸。分段覆膜輥、壓實輪的運動帶動高速插秧機(jī)均勻前進(jìn)，從而將托膜架的地膜鋪在地表面。

采用被動傳動形式，其優(yōu)點是穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單、故障率低且傳動平穩(wěn)。

與其他簡易覆膜機(jī)相比，分段式覆膜輥及壓膜部件覆膜均勻流暢、壓實性強(qiáng)。其采用仿生學(xué)原理，模擬人工覆膜的動作特征，實現(xiàn)覆膜的流暢和均勻，保證鋪膜穩(wěn)定高效，且鋪膜具有一致性。

2 分段式覆膜輥組的工作原理

2.1 驅(qū)動部分

驅(qū)動部由高速水稻插秧機(jī)行走分段式覆膜輥組及零部件同步跟進(jìn)完成。高速水稻插秧機(jī)行走時帶動地膜卷、分段式覆膜輥、壓實輪同步轉(zhuǎn)動，通過地膜卷將地膜均勻放下，由壓膜輥和壓實輪將地膜壓平、壓實，完成機(jī)械化覆膜插秧工作。

2.2 覆膜方式

首先將地膜卷放到托膜架上，然后調(diào)節(jié)分段式覆膜輥組調(diào)節(jié)控制桿到預(yù)定位置。操作覆膜調(diào)節(jié)控制桿，通過連接手柄控制高度，將地膜卷上的地膜一端固定好。高速水稻插秧機(jī)行走時將地膜自動放下，落下來的地膜便被均勻鋪到水田上。

2.3 覆膜輥組組成

分段式覆膜輥組裝置由懸掛系統(tǒng)、覆膜裝置、膜箱、托膜架、分段覆膜輥組、壓實輪、切膜機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)控制桿等部件構(gòu)成。它同步于高速水稻插秧機(jī)，根據(jù)插秧行數(shù)決定覆膜寬度。設(shè)計行使速度控制在4.32～5.4 km/h。

2.4 覆膜調(diào)節(jié)控制

覆膜調(diào)節(jié)控制桿用以控制托膜架、壓膜輥、壓實輪及分段式覆膜輥組等零部件。其高度過高或過低都會影響覆膜質(zhì)量和作業(yè)速度，因此，應(yīng)將分段式覆膜輥組控制在理想高度。

2.5 參數(shù)設(shè)計

設(shè)計調(diào)節(jié)托膜架使其離地工作高度達(dá)到30～40 cm。地膜鋪放時，與地面的傾斜角度在35 °以內(nèi)。

高速插秧機(jī)的前進(jìn)速度為4.32～5.40 km/h，覆膜寬度為1.9 m，時速為4.32 km/h，理論覆膜寬度為1.9 m，則其覆膜667 m2所需時間為：

×60=4.88（min）

3 水稻插秧機(jī)分段式壓膜裝置性能試驗

把分段式覆膜輥組調(diào)整到作業(yè)狀態(tài)后，將2.2 m寬的地膜裝入托膜架上。設(shè)定高速插秧機(jī)前進(jìn)速度為4.32 km/h，并將高速插秧機(jī)及分段式覆膜輥組全部調(diào)整到位，測定覆膜和插秧的時間。

通過覆膜插秧試驗數(shù)據(jù)獲得的膜插秧率（6行）為0.26 hm2/h，且壓實輪將泥漿壓實后能夠達(dá)到不倒秧、不漂秧的理想效果。

4 結(jié)論

分段式覆膜輥組是對高速插秧機(jī)的改進(jìn)設(shè)計，主要特點是結(jié)構(gòu)簡單，覆膜插秧一次完成，不使用除草劑、殺蟲劑、化學(xué)肥料，節(jié)水，操作方便，覆膜均勻，比人工和簡易覆膜機(jī)作業(yè)效率高，覆膜壓實性好，且不倒秧、不漂秧。同時，該機(jī)具結(jié)構(gòu)新穎，消耗較低，有效解決了水田覆膜不均、效率低下、勞動強(qiáng)度大等問題，可以提高勞動生產(chǎn)率18～20倍，達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收的目的。該機(jī)具與水稻插秧機(jī)配套使用，具有操作簡單、故障率低、作業(yè)效率高等特點，符合我國農(nóng)業(yè)“一控兩減三基本”的原則，對有機(jī)水稻無公害化生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。