高速水稻插秧机关键技术研究

摘 要：随着农业机械化发展，高速水稻插秧机的应用越来越普遍。基于此，本文介绍高速水稻插秧机的结构，分析插秧机的常见故障和排除方法，并对高速水稻插秧机的关键技术进行研究，以期能促进我国高速水稻插秧机事业持续稳定发展。

关键词：高速水稻插秧机;结构;自动控制;设计开发平台

水稻是我国主要的粮食作物，目前，在水稻种植过程中多采用才人工插秧，虽然我国在20世纪中后期就开始研究和应用水稻插秧机，但并没有得到有效推广。其主要原因是关键技术受限，可操性较差，成本较高，严重限制了我国水稻种植机械化和自动化水平的提升。21世纪以来，我国科学技术快速发展，高速水稻插秧机愈发先进，但仍然存在不足，关键技术一直没有得到有效突破，不利于高速水稻插秧机的发展和推广。基于此，本文结合理论实践，对高速水稻插秧机关键技术进行研究。

一、高速水稻插秧机结构

在水稻插秧机械化和轻型发动机不断推广的背景下，用于水稻插秧作业的前后四轮底盘的出现大幅提升了水稻插秧机的工作速度。早在1982年，日本学者就进行了高速水稻插秧机旋转式分插机构的研究，采用插次频率高、振动小，并且机构的动平衡容可有效解决机构代替振捣较大的曲柄摇杆式分插机构。与传统水稻插秧机相比，此种高速水稻插秧机的主要优点是机构惯性力比较小，每旋转一周两个载植臂就可以完成2次插秧，插秧的频次提升了1倍。但在插秧过程中，插秧针的圆周速度却保持不变，大大减少了伤秧问题[1]，且能保证插秧的质量。此种插秧机的发明大幅度提升了插秧的速度，但设计结构比曲柄摇杆式分插机复杂很多，对关键技术也就提出了更高要求。

二、水稻高速插秧机的常见故障及排除

（一）立秧差，发生浮苗

秧苗苗床水分过多或者过少、插秧深度调节不当、水田麦土过硬或者过软以及秧抓发生较大磨损等都会导致立秧差，发生浮苗。因此，在利用水稻高速插秧机时，要合理调节苗床水分、插秧深度和水田麦土，如果发现秧抓磨损较为严重，则要及时更换秧抓。通过降低插秧速度的方法，也可以有效解决浮苗问题。

（二）穴株数偏多

水稻插秧要求每穴标准株数为3～5株，若苗床上水分过多，取秧量调节不当则会导致穴株数偏多。因此，应合理调节苗床上的水分，根据高速水稻插秧机的实际情况，合理调节取秧量装置。

（三）漏穴超标

高速水稻插秧机的漏穴率不能超过0.5%，若苗田播种不够均匀、秧苗拱起或者卡在秧苗之上、取秧口有夹杂物、秧苗盘超宽造成纵向送秧困难等导致漏穴率过高，则应及时更换密度不均匀的秧苗，重新装秧苗，把秧苗切割为标准宽度。

三、高速水稻插秧机关键技术

（一）高速水稻插秧机的自动控制技术

为保证水稻的成活率，插秧时要满足水稻生长对均、直、浅、稳的需求。大量实践经验表明，保证水稻秧苗的“浅”和“稳”对提升水稻分蘖量、提高返青速度有重要意义，也有助于根系生长，提升秧苗的抗倒伏性;“均”和“直”则是保证秧苗透光率、通风性的基础，是保证水稻籽粒饱满的主要途径，有助于提升水稻产量。高速水稻插秧机之所以备受广大水稻种植人员的青睐，是因为高速水稻插秧机可实现良好的浅插，并保证插秧深度的均匀性。

在具体设计过程中，要保证高速水稻插秧机的插植部件能良好适用于土壤条件。目前，我国对高速水稻插秧机的研究主要集中在机械结构和工作原理的优化上，对自动插深控制和水平均衡控制方面研究还比较少，高速水稻插秧机的适应性、立苗姿态、插秧精度等方面和日本研制的高速水稻插秧机相比仍然存在一定差距。日本研制的高速水稻插秧机在自动插深控制方面采用的插深自动调节机构属于速度感应型。在具体插秧过程中，当插秧速度条件不同时，通过自动调节插秧深度，能很好地适应浮板浮起的高度变化[2]。在插植部件平衡控制方面，采用了比较先进的UFO平衡装置，可通过角度传感器和倾斜传感器的相互配合对插植部件的水平性进行控制。

（二）高速水稻插秧机的监测技术

乘坐式高速插秧机是目前应用较为广泛的高速水稻插秧机，技术含量比较高，性能也较为可靠，但维护成本较大。但在水稻插秧过程中，经常发生漏插的情况。为解决这一问题，要提高分插精度、规范装秧标准，同时安装秧苗漏插的监控报警系统，及时发现漏插位置，重新补秧，从而保证水稻插秧质量。

（三）设计开发平台

目前，我国高速插秧机的设计和研发技术比较陈旧，大多利用以往的经验来完成设计，还停留在静态分析阶段，缺乏动态分析和研究。而高速水稻插秧机设计开发平台主要采用的是ANSYS、ADAMS、Pro-Engineering为基础的虚拟样机技术，可对高速水稻插秧机进行运行结构参数优化、动力学分析、液压混合设计等方面的研究。在具体开发设计中，在不同设计方案对比、虚拟模型验证方面有非常重要的作用。例如，在设计高速水稻插秧机插植部件平衡控制机构、插深调节结构时可采用计算机技术进行虚拟模型验证;匹配和协调秧针取样量、横纵送秧量间的关系，保证取秧量的一致性。在水稻秧苗数字物理模型构建时，可通过ANSYS进行建立，并在虚拟样机软件中引入这一模型，在工作对象和虚拟样机之间建立起相互对应的关系，从而实现对高速水稻插秧机工作过程的精确分析和研究[3]。

目前，在高速水稻插秧机领域，洋马乘坐式高速插秧机是一种先进的机型，采用了HST无极变速器和HMT变速，通过液压和机械混合驱动，具有很高的传动效率和性能优越性，并且底盘的行走能力比较高。目前，我国正在研发普通乘坐式四行和六行四轮驱动高速水稻插秧机，其中配备了旋转式分插机构，具有很高的性价比，并且工作效率也较为理想，具有非常广阔的发展前景。

（四）高速水稻插秧机的使用保养

高速水稻插秧机保养要严格遵循“防重于治，养重于修”的原则，并严格执行技术保养规程。高速水稻插秧机要严格按照规定的保养周期，按时、按项、按技术进行保养，确保插秧机时刻处于最佳的工作状态。

以乘坐式高速水稻插秧机为例，使用维护保养主要分为作业前后、季节前后、35 h、50 h、100 h、150 h、200 h、每年和每2年等不同等级，不同等级的维护保养内容各不相同。

高速水稻插秧机的发动机燃油主要以97号汽油和35号柴油为主，沉淀7 d后再使用。发动机机油每隔50 h更换一次;变速箱要使用液压传动油，第1次更换周期为50 h，以后每隔300 h更换;后驱动箱则使用405型驱动用油，第1次更换为50 h，此后每隔300 h更换一次。

五、结语

本文结合理论实际研究了高速水稻插秧机的关键技术。分析结果表明，在科学技术不断发展的背景下，高速水稻插秧机逐步克服了各种难度和局限性，相信在不久的将来，我国高速水稻插秧机一定会被广泛应用在水稻种植中，不断提升水稻种植的先进性和机械化水平。

参考文献：

[1]鲁建昌.谈水稻插秧机维修保养[J].农机使用与维修，2018（11）：54.

[2]陈巧敏，祁兵，张文毅.水稻插秧机技术发展历程与展望[J].中国农机化学报，2018（6）：1-6.

[3]颜贞龙，周正春，郑文杰.新型高光效不等距水稻插秧机应用效果比较试验[J].现代农业科技，2018（9）：27.