水稻插秧機分段式壓膜裝置的設計

高靜華　韓休海

摘要：通過對高速插秧機進行改進和設計，研制水稻插秧機分段式壓膜輥裝置。介紹水稻插秧機分段式壓膜裝置的工作原理、工作參數以及各部位的結構設計思路。機具試驗結果表明：該機覆膜667 m2所需時間為4.88 min，覆膜效率高，故障率低，適于在有機水稻無公害化生產中推廣應用。

關鍵詞：分段式壓膜；設計；水稻；原理

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

近年來，全國水稻種植面積穩中有升，從整地、育苗、插秧到收獲的全程機械化得到不斷發展。在水稻覆膜方面，國內已有一些簡易覆膜機，但這些覆膜機存在勞動生產率低下、勞動強度大、地膜不能壓實、覆膜不均、倒秧、漂秧、浪費油料等問題，嚴重影響有機水稻的產業化種植，是水稻生產全程機械化的瓶頸。

具有分段式壓膜輥的水稻覆膜插秧機能夠快捷地完成水田的覆膜、插秧工作，據此設計生產的覆膜插秧一體機可使覆膜和插秧工作一次完成，是農業種植領域的一項突破。在有機水稻生產過程中，因不能使用除草劑、殺蟲劑和化學肥料，因此，除草成為最重要的難題之一，而水稻覆膜技術可解決這一難題。

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

1 水稻插秧機分段式壓膜裝置設計方案

1.1 工作原理

延長水稻插秧機懸掛機架（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構、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前進方向轉動，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在沿橫向左右依次對稱排列，安裝在插秧機構前下方。分段式壓膜輥后設有壓實輪，壓實輪的數量與秧苗行數相等，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械化作業。

1.2 主要參數

配套動力：14.7～22.1 kW高速插秧機；

連接方式：多點懸掛連接分段式壓輥組和壓實輪；

覆膜形式：行進滾動壓實方式；

適用地膜：可降解地膜、紙質地膜；

覆膜寬度： 6行、1.9 m；

作業速度： 4.32～5.4 km/h；

覆膜率（6行）：0.13～0.26 hm2/h。

1.3 結構設計

分段式壓膜輥組主要包括懸掛系統、覆膜裝置、膜箱、托膜架、分段覆膜輥組、壓實輪、切膜機構和調節控制桿等部分。

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

工作時，先將地膜放入托膜架。然后，調節地膜高度，并使壓實輪到達預定位置。操作地膜調節控制桿，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均勻前進，從而將托膜架的地膜鋪在地表面。

采用被動傳動形式，其優點是穩定性好、結構簡單、故障率低且傳動平穩。

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

2 分段式覆膜輥組的工作原理

2.1 驅動部分

驅動部由高速水稻插秧機行走分段式覆膜輥組及零部件同步跟進完成。高速水稻插秧機行走時帶動地膜卷、分段式覆膜輥、壓實輪同步轉動，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，然后調節分段式覆膜輥組調節控制桿到預定位置。操作覆膜調節控制桿，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、覆膜裝置、膜箱、托膜架、分段覆膜輥組、壓實輪、切膜機構和調節控制桿等部件構成。它同步于高速水稻插秧機，根據插秧行數決定覆膜寬度。設計行使速度控制在4.32～5.4 km/h。

2.4 覆膜調節控制

覆膜調節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量和作業速度，因此，應將分段式覆膜輥組控制在理想高度。

2.5 參數設計

設計調節托膜架使其離地工作高度達到30～40 cm。地膜鋪放時，與地面的傾斜角度在35 °以內。

高速插秧機的前進速度為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 水稻插秧機分段式壓膜裝置性能試驗

把分段式覆膜輥組調整到作業狀態后，將2.2 m寬的地膜裝入托膜架上。設定高速插秧機前進速度為4.32 km/h，并將高速插秧機及分段式覆膜輥組全部調整到位，測定覆膜和插秧的時間。

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

4 結論

分段式覆膜輥組是對高速插秧機的改進設計，主要特點是結構簡單，覆膜插秧一次完成，不使用除草劑、殺蟲劑、化學肥料，節水，操作方便，覆膜均勻，比人工和簡易覆膜機作業效率高，覆膜壓實性好，且不倒秧、不漂秧。同時，該機具結構新穎，消耗較低，有效解決了水田覆膜不均、效率低下、勞動強度大等問題，可以提高勞動生產率18～20倍，達到農作物增產、農民增收的目的。該機具與水稻插秧機配套使用，具有操作簡單、故障率低、作業效率高等特點，符合我國農業“一控兩減三基本”的原則，對有機水稻無公害化生產具有重要的現實意義。