日本洋马乘坐式水稻插秧机关键技术介绍

李加琪，王廷恩，印 祥（.山东理工大学；.山东省旱作农业机械及信息化重点实验室）

图1所示是日本洋马公司生产的乘坐式水稻插秧机，机型为YR8D，轴距1200 mm，前轮外径650 mm，后轮外径950 mm。主要的工作部件包括传送装置、耙取装置、液压无级变速装置、前轮独立悬架装置、施肥装置、喷药装置等。

图1 YR8D 型乘坐式水稻插秧机

1 密植育苗技术

洋马乘坐式水稻插秧机苗箱配备高密度育苗垫，每个苗箱可以高密度播种0.15-0.75 kg水稻种，秧苗可以密集的生长，同时具备撒药机，所述的撒药机利用插秧装置的开沟器在田地垄沟撒药，可以通过调节撒药量，实时对高密度幼苗进行充分的杀菌、杀虫，保证田地栽植秧苗的健康生长。图2为与标准育苗箱相比高密度育苗垫的优点，数据表明，密苗技术减少约2/3的育苗箱、1/2的育苗材料、2/3的运苗时间，极大地降低了育苗成本，提高综合作业效益。

图2 密苗技术与普通育苗技术对比

图3 栽植爪

该插秧机插秧装置由高速回转式仿形栽植爪、变速回转箱、仿形插植臂、护苗导轨组成，利用栽植爪从装置密苗的育苗垫耙取秧苗，并向田里种植秧苗，极大减少了管理和移植工作的劳力。如图3所示，新技术栽植爪宽度很窄，可以从高密度育苗垫中更精确地耙取一小部分区域，在几乎没有漂浮苗的情况下精准种植，并减少种群损失。同时插秧机也可以根据不同地区的需要对取苗量进行调节，如图4。

图5所示为常规耙取面积与密苗耙取面积的比较，同时水平进给数只需调整，即可进行常规育苗的移栽。在进行秧苗种植时，栽植爪在载苗台垫和农田地面间进行往返运动，耙取更小面积的秧苗，将其有序地种植在田里，保证不伤秧的同时保证秧苗直立，如图6所示。

图5 栽植爪耙取秧苗

图6 田间插秧

2 操作规章

作业过程中，操作员可通过双手和脚轻松完成行走控制以及主要工作部件的实时调节。图7为驾驶操控部，主要包括方液压方向盘、油门踏板、定速开关、速度调节旋钮、主变速手柄、主仪表盘等。

图7 驾驶操控部

2.1 速度控制

如图8所示，车速的快慢调节一部分是通过油门踏板调节，同时发动机转速也是通过此踏板调节，踩下踏板则发动机转速上升，车速提高及插植部分转速提高。反之松开踏板则发动机转速下降，车速降低及插植部分转速降低。同时只需通过变速踏板就可以实现车体停止、加速、减速，借助与油门踏板的踏入深度驱动转速传感器，将信号处理后调节驱动液压无极变速器上面的调节电机调节无极变速器的变量阀，从而对变速箱的液压无级变速器的速度进行调节，同时双手始终可以专注方向盘操作。

图8 油门踏板

启动发动机后，动力转向单元使液压方向盘转向操纵灵活、轻便，操作员可以平稳转动液压方向盘，拥有稳定的转向手感，从而提高了行驶的操纵稳定性。

如图9所示，驾驶操控部的主变速手柄可以将插秧机形式模式切换为前进、后退、停止、秧苗移动等各种模式，行驶速度根据主变速手柄的移动量而变化，在插秧部与地面接触状态下，当栽植离合器的手柄处于栽插位置时，如果将主变速手柄从中立位置操作到后退侧，则插秧部驱动停止，插秧部分上升，并且能转换驱动力，使发动机自动旋转，施肥机的鼓风机停止运转，减少油耗。

图9 主变速手柄

如图10所示，定速开关可根据作业工况设定好最佳的作业速度，此时可以将脚部的油门踏板松开，降低劳动强度，同时也可以根据需要用此手柄和刹车踏板解除速度锁定。

图10 定速开关

如图11所示，速度还可通过速度调节旋钮调节车体的运行速度，实时控制运行状态，在缓慢装卸过程可以保证操作员安全。

图11 速度调节旋钮

2.2 油门控制

采用洋马柴油发动机，具有低油耗高效率的特点，同传统型号柴油发动机相比，燃料使用可减少30%以上，极大减少油耗成本，在节约能源的同时能获得优良的动力性能。

液压传动能够使车体具有平稳的运行速度，如图12所示，机械传输与液压无级变速器相结合，通过液压机械传输，实现HMT高效液压无极变速，极大提高了传输效率。踏板变速与油门控制同步，可以使车体从静止到低速平稳的起步，并且可以选择最佳的运行速度。

图12 油门控制

2.3 插秧控制

如图13所示为插秧启停开关，可以根据作业要求，控制拉线电机启停各个插植单元、自行调节插秧行数。图14为栽植离合器手柄，单独完成插秧部的升降及栽植离合器的接合断开操作，进行一次前倾操作，插秧装置下降，再进行一次前倾操作，栽植离合器进行接合，左倾或者右倾划行器放下，当机器开始行走时开始种植；相反，向后进行一次后倾操作，栽植离合器断开，划线杆将自动被收起。

该插秧机具备主仪表盘，实时监控车体工作时的各种信息，其上包括车体运行速度、施肥情况、施肥警报、肥料堵塞警报、秧苗用尽警报等。作业时操作员可以根据主仪表盘显示器实时进行监控和调整。

图13 插秧启停开关

图14 栽植离合器手柄

3 作业自动控制介绍

3.1 自动水平

整机通过秧台部分的水平传感器检测到是否水平，通过水平油缸实时调节作业部件水平，如图15所示。同时黄色平地轮可以根据需要的高度进行调节，如图16，其自动水平技术具有以下优势：

图15 作业部件水平调节

图16 平地轮高度调节

（1）保证高速作业时恒定地面与底盘的高度，提高车体行进的稳定性；

（2）保持种植部分水平，自动秧苗种植深度与间距；

（3）底盘四个轮子始终与地面接触，保证车体不晃动，便于操作员进行其他操控；

（4）吸收种植部分的冲击力和震动，可实现高精度的种植。

（5）载秧台控制平衡方式为电子液压平衡，保证最佳的种植效果。

图17 施肥控制

3.2 精准施肥

该种植机具备大容量料斗，如图17所示，操作员使用拨盘可以轻松调整施肥量，标有1至9的数字，转向“9”的一侧，施肥量增多，转向“1”的一侧，施肥量减少，同时通过肥料全排离合器单个驱动器便可停止运行状态。肥料的补充和排放简单而迅速，如图18所示，该施肥机制可以实现稳定准确的施肥，自洁弹簧可以防止空气合流堵塞施肥眼板，使肥料顺利运出。剩余的肥料可通过快速卸料斗排出，节省了工作量，如图19。同时眼板和空气净化器元件等，便于拆装，易于清洁和维护。

图18 施肥机制

图19 高速卸料斗

为了实现增效节本、一机多用的效果，洋马公司生产的乘坐式插秧机上配装了侧深施肥装置，如图20所示，在秧苗旁3～5 cm、深度4.0～6.0 cm的作物根部施加缓释肥，充分提高肥料利用率，保证秧苗后期返青、分蘖肥需要。

3.3 精准喷药

插苗的同时需要均匀地喷洒控制剂，为了实现精确喷药的自动化，进行大规模的喷药作业，如图21所示，该乘坐式水稻插秧机具备箱式喷雾器、除草喷雾器组成的喷雾系统，除草喷雾器包括颗粒剂和流动剂两种。

箱式喷雾器用鼓风机强制运输药物可防止排出口堵塞，可用于稀疏种植和常规幼苗种植。颗粒除草喷雾器可以均匀喷涂，不受风力影响，还可以控制喷雾量，实现精准化控制；流动剂喷雾器可以进行高精度喷涂，通过速度互锁机构稳定喷涂药物，且可以调整喷雾量，以实现高效的工作。

4 前景展望

图20 侧深施肥

图21 喷药系统

该日本洋马乘坐式水稻插秧机在农田种植领域具有较大的应用价值，在密植育苗技术和速度控制、施药、施肥等自动化控制技术领域都是领先的，其本身具有可操作性、稳定性、可调性等特点，在实际应用中便可体现其产品的优势，在减轻驾驶员劳动强度的同时，还能保证作业效率和质量，实现智能高效。

洋马农机品牌影响力逐渐壮大，在未来洋马公司继续为用户提供更加优质的产品和服务。