YRD插秧機適應(yīng)性改善的設(shè)計

吳榮和

（洋馬農(nóng)機（中國）有限公司，江蘇 無錫 214000）

1 現(xiàn)狀

洋馬VP6D、VP8DN型乘坐式高速插秧機是引進日本國洋馬公司的洋馬VP60D、VP80D型乘坐式高速插秧機的技術(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)我國農(nóng)藝要求改進，能廣泛適應(yīng)我國的水田秧苗插植工作。2014年一度達到乘水稻插秧機市場30%的占有率目標，并出口到韓國、越南、印度、泰國等東南亞國家，迎來了中外良好的市場口碑。VPD發(fā)售開始3年后，市場進一步要求更高的性能，提高效率化、省力化的高需求。2013年度的插秧機業(yè)界臺數(shù)增稅前的激增需求，也有32，592輛，成為去年3，103臺（比2012年增加111%），特別是6條以上的大型機與前年相比122%大幅度增長。其他公司也陸續(xù)投入了6條高馬力柴油發(fā)動機裝載的新機型，競爭激烈由此可見。

（1）中國。由于農(nóng)村人口的減少，政府的移植機械化率的提高等政策，家庭農(nóng)場的興起方興未艾。國家補貼政策的逐年加大，以及農(nóng)場大戶的農(nóng)田小改大的種田規(guī)模化，今后插秧機市場逐漸向高端、集成多功能、省力自動化方向發(fā)展。可以預(yù)測今后插秧機市場也會成長。但是，因為隨著本土廠家低價商品的投入，日系其他公司價格政策等變化，競爭愈發(fā)激烈。

（2）韓國。追求日產(chǎn)高品質(zhì)、可靠性的用戶層以及相比機能更重視價格層的用戶兩極分化正在加重。日系其他廠家向中國投入與韓國本土廠家生產(chǎn)的相同價格的中國生產(chǎn)機，兩個檔次的商品正在完善。

（3）印度。通過承包，6，8行專業(yè)用戶插秧機的導(dǎo)入正在不斷加快，可預(yù)測出今后市場也將擴大。K社、韓國廠家、C蘊AAS、本地廠家也正在加快引進插秧機。

（4）東南亞。2015年設(shè)定了泰國式樣，菲律賓式樣，越南式樣的乘坐式插秧機式樣。今后，隨著各國經(jīng)濟發(fā)展，農(nóng)村人口減少，乘坐式插秧機市場可能會急速擴大。需要進行包含育苗系統(tǒng)在內(nèi)的導(dǎo)入指導(dǎo)，服務(wù)體制的構(gòu)建和對各國田塊以及作業(yè)條件的適應(yīng)。

洋馬農(nóng)機（中國）有限公司結(jié)合現(xiàn)狀對中國式樣新一代YRD乘坐式插秧機提出以下特點要求：①滿足專業(yè)農(nóng)家實現(xiàn)插植高精度；于擁有的喜悅的設(shè)計；③附件的功能提高及作業(yè)輕快化；④作業(yè)和管理的簡單化。

2 調(diào)查

插秧機需求主要是亞洲地區(qū)。而亞洲地區(qū)的主要需求是中國市場，因此新一代YRD插秧機先從中國式樣開始研發(fā)。為了緊貼市場動向，把握客戶需求，遂進行市場需求和意見調(diào)查，一邊掌握第一手的用戶迫切需求，收集數(shù)據(jù)，確定研發(fā)改進方向和方案。在走訪市場同時，2015年9月技術(shù)部邀請了東北、江蘇、安徽、浙江6省區(qū)的洋馬插秧機老用戶，在南京舉辦了插秧機技術(shù)交流會。

會議主要就洋馬插秧機的優(yōu)缺點、問題點以及未來式樣插秧機需求等進行了討論。會議現(xiàn)場，用戶提出了很多來自一線的產(chǎn)品和售后服務(wù)方面的改善意見。除此以外，來自江蘇農(nóng)墾的農(nóng)藝負責(zé)人，還特別針對江蘇國營農(nóng)場在水稻種植技術(shù)的最新發(fā)展情況等進行了介紹和說明。

通過交流會收集并整理了需求意見（如圖1所示）。

圖1

3 課題檢討

從用戶滿意度的調(diào)查結(jié)果來看，動力和作業(yè)效果、以及作業(yè)性能還是能夠達到滿意的效果，在今后的作業(yè)中也能保持一定的負荷需求增長，滿意度達到80%以上。但是對整機耐久性、輔助人員作業(yè)空間等有較大的不滿。作為5分滿意度標準的話，這些只有平均3的滿意度，也就是只有約60%左右（如圖2所示）。

筆者作為插秧機設(shè)計團隊課長，組織和展開相關(guān)設(shè)計和實施工作。根據(jù)用戶調(diào)查結(jié)果和多次公司層面的商品檢討會討論，就針對“●附件的功能提高及作業(yè)輕快化”特點要求，結(jié)合用戶調(diào)查會議上提出的關(guān)于作業(yè)臺踏板不便利等突出問題（如圖2所示），結(jié)合需要搭載新一代施肥機等多功能化的要求，提出以下設(shè)計方案：①踏板面積增加設(shè)計；于機體強度增加設(shè)計③一體化機架設(shè)計。

圖2

4 改善設(shè)計

根據(jù)課題，改善設(shè)計并引用現(xiàn)狀問題進行分析。通過市場實際調(diào)查，分析得出相關(guān)論斷，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計資料，結(jié)合公司要求盡量控制改動和成本，深挖產(chǎn)品的特點。筆者結(jié)合自身工作崗位的實際經(jīng)驗，收集各部門和市場的需求要望，設(shè)定需求特點和設(shè)定參數(shù)，引用現(xiàn)階段的設(shè)計和工藝技術(shù)資料，根據(jù)相關(guān)國家和行業(yè)標準，提出了踏板面積增加設(shè)計、機體強度增加設(shè)計、一體化機架設(shè)計的設(shè)計方案。期間制作了設(shè)計資料，并和相關(guān)部門及日本開發(fā)部門進行了檢討，確定了改善方案。之后改善方案還進行了試作論證。

4.1 踏板面積增加設(shè)計

設(shè)定方案主題思路

從以下多方面著手設(shè)計思考

需求參數(shù)：鹽城、東北等大農(nóng)場早苗量大，多數(shù)放置在工作臺踏板上。工作臺踏板相對它社面積較小。施肥機式樣占用工作臺面積，補苗作業(yè)空間太小。GB規(guī)格要求踏腳板幅度300mm以上。

品質(zhì)目標：中國局部變更的踏板式樣，保證施肥機有、無狀態(tài)的正常使用。

前提：工作臺需要保證安全，有作業(yè)防護。

功能目標：安全的前提，擴大使用的面積可能。

其他要望：不影響施肥機作業(yè)、多放苗、人員作業(yè)便利、存放加苗和加肥料的場所。

YRD方案踏板可增加面積理論計算：

與它社機進行踏板面積優(yōu)劣對比——總面積第一

增加面積后苗負載測算（單位：塊）——負載可增加38.3%

最終確定方案式樣——設(shè)計圖

4.2 機體強度增加設(shè)計

考慮機體增重和栽苗量帶來的重量增加——

（△G1：機體增重；Gn：原部品重量；Gn’：變更后部品重量）

苗（負載）重量變化：△G2=G苗×△N

（△G2：苗（負載）增重；G苗：單個負載重量；△N：苗（負載）數(shù)量）

總增加重量∑△G=△G1+△G2

強度計算——

得到上面的負荷變化量后，要考慮材料、結(jié)構(gòu)受力的拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力的安全邊界。

通過計算確認了要修改的強度不足點——

（1）新增側(cè)機架與原VPD機架連接支撐點強度不足需要變更截面系數(shù)和形狀。

（2）中心機架需要追加支撐，避免側(cè)踏板加寬帶來的梁的應(yīng)力增大。

（3）側(cè)踏板支撐位置需要設(shè)定在強度較高的機架框架結(jié)構(gòu)交會點附近，以保證增加的重量能分擔(dān)到框架支撐處。避免局部應(yīng)力過大，機架變形。

4.3 一體化機架設(shè)計

在強度保證的基礎(chǔ)上進行一體化框架設(shè)計，減少裝配零件，同時能成本降低，減輕重量。

（1）確定一體框架影響考慮因素。

（2）根據(jù)設(shè)定因素，想定機種方案進行檢討。

（3）強度檢討。

VP6D量產(chǎn)機架 YRD變更機架

通過理論計算考慮強度、疲勞等——確認材料、規(guī)格

PRO/E模擬應(yīng)力情況，確認受力點進行強度模擬驗證——確認應(yīng)力集中

（4）考慮滿足GB標準和設(shè)計規(guī)范要求。

（5）設(shè)定最終方案、出圖。

（6）效果檢測。根據(jù)設(shè)計方案，最后進行出圖試作。后期進行了驗證機型試作并在在江蘇、浙江、上海、黑龍江農(nóng)墾經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)展開插秧機論證試驗和鑒定申報。初步所取試驗驗證取得良好的評價反饋，下一步擴大全國其他省份水稻產(chǎn)區(qū)機插秧的適應(yīng)性論證。

5 設(shè)計定型

根據(jù)設(shè)計論證、試驗確定參數(shù)、用戶反饋，最終定型。

制作YRD新插秧機的企業(yè)標準《2ZGQ-60D80D70D90D型乘坐式高速插秧機》。

6 將來展望

洋馬YRD型乘坐式高速插秧機是在洋馬VPD型乘坐式高速插秧機的基礎(chǔ)上根據(jù)我國農(nóng)業(yè)自然條件特點，為了豐富市場插秧機產(chǎn)品種類，進一步的改進設(shè)計而成的。洋馬YRD型是采用水冷柴油發(fā)動機動力配置的乘坐式高速插秧機，具有輸出動力大，工作效率高、操作簡單、性能穩(wěn)定、燃油安全系數(shù)高、燃油消耗低等特點，因此在我國無論是何種土壤類型，泥腳深度小于等于300mm、采用標準化育秧的區(qū)都能使用。增大的工作臺面積、提高栽秧量、強化的機架將滿足不同用戶使用插秧的需求，更適合農(nóng)場、合作社等專業(yè)化組織使用的專業(yè)型插秧機。但是相關(guān)的適應(yīng)性需要不斷驗證和再改善，才能逐漸成熟。立足中國農(nóng)機市場，不斷高效開發(fā)農(nóng)業(yè)機械、快速應(yīng)對客戶需求，逐步推進海外市場的深度拓展，以提供堅實的技術(shù)基礎(chǔ)和科技保證，向市場提供用戶滿意產(chǎn)品。

［1］ GB 10395.1《農(nóng)林拖拉機和機械 安全技術(shù)要求 第1部份：總則》.［2］GB 10395.9《農(nóng)林拖拉機和機械 安全技術(shù)要求第9部份：播種、栽種和施肥機械》.