王盛春,張 迪,王廣成,田 雨，安龍哲

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157100)

0 引言

黑龍江省是我國水稻主產(chǎn)區(qū)，全省有70多個(gè)市縣種植水稻，國有農(nóng)場(chǎng)已形成規(guī)?；⒓s化水稻產(chǎn)區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年黑龍江省水稻種植面積已突破400萬hm2，水稻已成為黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展，糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效的重要支拄。當(dāng)前黑龍江省水稻種植模式主要是棚盤育秧機(jī)械化插秧模式，在水稻生產(chǎn)過程中機(jī)械化插秧技術(shù)及配套機(jī)具是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。因此，重點(diǎn)對(duì)水稻機(jī)械化插秧技術(shù)及在黑龍江省廣泛應(yīng)用的插秧機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、參數(shù)和性能特點(diǎn)等進(jìn)行闡述和分析。

1 水稻插秧機(jī)發(fā)展概述

我國從1952年開始研究人力插秧機(jī)，1967年東風(fēng)-2型動(dòng)力插秧機(jī)通過農(nóng)業(yè)部鑒定，1982年，改進(jìn)設(shè)計(jì)的2ZT-935型連桿式動(dòng)力插秧機(jī)，經(jīng)機(jī)械工業(yè)部農(nóng)機(jī)工業(yè)總局鑒定定型，并相應(yīng)發(fā)展了育秧機(jī)械技術(shù)設(shè)備。

目前，國內(nèi)市場(chǎng)上獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)以國產(chǎn)機(jī)型為主，高速插秧機(jī)以日本獨(dú)資企業(yè)生產(chǎn)機(jī)型為主，步行式插秧機(jī)國內(nèi)、國外及合資企業(yè)生產(chǎn)的機(jī)型各有一定市場(chǎng)份額。

隨著水田農(nóng)機(jī)合作社和土地流轉(zhuǎn)形成的水田種植大戶數(shù)量增加，乘坐式四輪驅(qū)動(dòng)式水稻插秧機(jī)將會(huì)代替步行式插秧機(jī)，四輪驅(qū)動(dòng)乘坐式高速插秧機(jī)的比例會(huì)逐漸增加，促進(jìn)我國農(nóng)機(jī)市場(chǎng)插秧機(jī)產(chǎn)品的系列化和多樣化[1]。

2 水稻機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)

水稻機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)及實(shí)施流程如圖1所示。

圖1 水稻機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)流程圖

3 插秧機(jī)的主要技術(shù)特點(diǎn)

使用插秧機(jī)時(shí)，可根據(jù)本地的農(nóng)藝要求對(duì)秧苗的密度、插深及株距等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。插秧機(jī)安裝有液壓仿形機(jī)構(gòu)，插秧機(jī)作業(yè)時(shí)，插秧工作部件隨著地面上下仿形運(yùn)動(dòng)，使插深保持一致。同時(shí)也排除了機(jī)組前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生壅泥、壅水現(xiàn)象，保證了插秧質(zhì)量。安裝有機(jī)電一體化設(shè)備，使操作簡(jiǎn)單快捷。通過同一操作桿實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)速度、油門、液壓升降、插值離合等功能。作業(yè)質(zhì)量好，工作效率高，節(jié)本、增效具有較高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 插秧機(jī)作業(yè)所需基本條件

機(jī)插秧作業(yè)時(shí)，秧苗和本田的整地質(zhì)量都有一定的要求，整地質(zhì)量將直接影響插秧機(jī)的工作質(zhì)量。

1)水田整地質(zhì)量。要求耕整耙平后的本田，每塊本田的高度差小于3 cm，田面清潔、沉實(shí)。2)秧苗質(zhì)量。要求秧苗根系發(fā)達(dá)，盤根好、秧苗裝入秧箱后不松散。育秧塊的尺寸標(biāo)準(zhǔn)為(長(zhǎng)×寬×厚)58 cm×28 cm×3 cm。秧塊的長(zhǎng)×寬規(guī)格用標(biāo)準(zhǔn)化的盤來控制；機(jī)插秧所用的秧苗為中小苗。

5 插秧機(jī)的作業(yè)質(zhì)量

水稻插秧機(jī)作業(yè)時(shí)必須達(dá)到或滿足如下作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)：漏插率≤5%，傷秧率≤4%，漂秧率≤3%，勾秧率≤4%，翻倒率≤3%，秧苗均度合格率≥85%。

6 插秧機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

6.1 結(jié)構(gòu)

插秧機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、機(jī)架、電器系統(tǒng)、液壓仿形機(jī)構(gòu)、插秧工作部件及操控系統(tǒng)組成。

6.2 工作原理

插秧機(jī)是采用對(duì)秧塊進(jìn)行均勻切塊的原理來實(shí)現(xiàn)分秧與插秧，達(dá)到定行、定深、定穴和定苗栽插的目的。只要秧盤上秧苗分布均勻，秧針切下的定量面積土塊上的秧苗(即每穴秧苗)的數(shù)量就是相對(duì)均勻的，由于秧爪主要是分離秧塊，不是針對(duì)秧苗，所以傷苗率很低。插秧機(jī)作業(yè)時(shí)，秧爪抓取定量秧塊，下移至規(guī)定的插秧深度時(shí)，插秧工作部件中的推秧器將秧苗從秧針上推出，插入本田中，完成一個(gè)工作循還。

7 插秧機(jī)的機(jī)型分類

插秧機(jī)的機(jī)型主要有步行式和乘坐式兩種[1]。下面主要介紹步行式插秧機(jī)、獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)和高速乘坐式插秧機(jī)。

7.1 步行式插秧機(jī)

目前，黑龍江省內(nèi)市場(chǎng)上的步行式插秧機(jī)主要包括久保田SPU-48C型、SPW-68C/SPW-68CM型，井關(guān)PC6型，東洋PF455S型，南通柴油機(jī)公司2Z-455型，福田雷沃重工2Z-6S型，樺聯(lián)國際RR-4C/6C型產(chǎn)品等。

步行式插秧機(jī)主要是行距為300 mm的4/6行機(jī)型，由于步行式插秧機(jī)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，國內(nèi)企業(yè)經(jīng)過消化、吸收各產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)和質(zhì)量水平相差不大。

以久保田SPW-68C型插秧機(jī)為例(同類機(jī)型參考)介紹其技術(shù)參數(shù)及性能特點(diǎn)。

7.1.1 技術(shù)參數(shù)

機(jī)體尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：2 370 mm×1 930 mm×910 mm；

機(jī)體重量：185 kg；

發(fā)動(dòng)機(jī)型式: 風(fēng)冷4沖程OHV汽油發(fā)動(dòng)機(jī)；

功率：4.0 kW；

轉(zhuǎn)速：3 600 r·min-1；

行走輪直徑:660 mm；

插秧速度: 0.28～0.77 m·s-1；

路上行走速度: 0.55～1.48 m·s-1；

變速方式:采用齒輪變速；

變速擋數(shù)：前進(jìn)2擋、倒退1擋；

插秧行數(shù)：6 行；

插秧行距：30 cm；

插秧株距：12 cm，14 cm，16 cm，18 cm，21 cm；

插秧深度：10～35 mm；

插秧效率：1 000.5～3 201.6 m2·h-1。

7.1.2 性能特點(diǎn)

1)插秧機(jī)動(dòng)力。配置有風(fēng)冷4沖程4.0 kW汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，具有高效、低油耗、低噪音的特點(diǎn)，動(dòng)力充足，可保證插秧機(jī)在作業(yè)時(shí)不陷車，適應(yīng)能力強(qiáng)。

2)傳動(dòng)系。底盤采用全齒輪傳動(dòng)方式，傳動(dòng)精準(zhǔn)、可靠、效率高。

3)機(jī)組仿形機(jī)構(gòu)。機(jī)體安裝有自動(dòng)仿形平衡裝置，保證了插秧機(jī)作業(yè)時(shí)的插深一致。

4)縱向送秧機(jī)構(gòu)。在秧箱內(nèi)部設(shè)計(jì)有雙排送秧輪，增強(qiáng)了縱向送秧的能力。

5)株距5擋可調(diào)。采用5擋株距可調(diào)，從密植到疏植自如調(diào)節(jié)，適應(yīng)性高。

6)取秧量調(diào)節(jié)。根據(jù)農(nóng)藝要求，可輕松調(diào)節(jié)橫向傳送次數(shù)、縱向取苗量及栽插穴數(shù)。

7)不銹鋼秧爪。耐磨損，抗腐蝕，減少了勾秧、傷秧、漏秧、漂秧和漏插現(xiàn)象的發(fā)生。

8)設(shè)計(jì)了手柄一體操作機(jī)構(gòu)，使變速、插秧、液壓升降等操作便利、高效。

7.2 獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)

延吉插秧機(jī)廠生產(chǎn)的2ZT-935型水稻插秧機(jī)是該機(jī)型的代表，有6行和8行兩種。類似機(jī)型的插秧機(jī)在國內(nèi)還有許多廠家生產(chǎn)，其性能、特點(diǎn)相差無已。

獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)有普通型和快速型兩種。

7.2.1 普通型插秧機(jī)

采用曲柄式插秧機(jī)構(gòu)，配套動(dòng)力為2.94 kW，行數(shù)6行,工作幅寬為1.8 m,工作效率為0.13～0.20 hm2·h-1。

7.2.2 快速型插秧機(jī)

采用回轉(zhuǎn)式插秧機(jī)構(gòu)，配套3.68 kW動(dòng)力, 插秧行數(shù)6～8行,工作幅寬為1.8～2.4 m,工作效率為0.2～0.6 hm2·h-1。

獨(dú)輪乘坐式插秧機(jī)舒適性優(yōu)于手扶式,性價(jià)比較高，已成為國內(nèi)重要機(jī)型。

7.3 高速乘坐式插秧機(jī)

黑龍江省市場(chǎng)上的高速乘座式插秧機(jī)主要有日本進(jìn)口的久保田、洋馬、井關(guān)公司生產(chǎn)的6～8行機(jī)型。東洋的P600型，現(xiàn)代農(nóng)裝的2ZG630型等產(chǎn)品也有少數(shù)地區(qū)在應(yīng)用。

以井關(guān)PZ80型乘座式高速插秧機(jī)(圖2)為例，介紹其技術(shù)參數(shù)及性能特點(diǎn)[2]。

圖2 井關(guān) PZ80型高速乘座式插秧機(jī)

7.3.1 性能特點(diǎn)

1)插秧機(jī)的作業(yè)質(zhì)量高,秧苗的插深、苗距及秧箱橫向移動(dòng)量，可根據(jù)農(nóng)藝要求進(jìn)行快速調(diào)整。插秧工作部件安裝有電子平衡系統(tǒng)，使插秧機(jī)在不同條件的水田地塊中保持秧苗的插深相同。

2)插秧機(jī)工作速度可達(dá)1.8 m·s-1，裝有30 L的燃料箱，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，提高了插秧機(jī)利用率。

3)簡(jiǎn)單快捷的操作方式，自動(dòng)升降、自動(dòng)插秧、自動(dòng)劃線，一個(gè)操作桿就能調(diào)節(jié)速度、油門、液壓升降、插值離合。

4)動(dòng)力強(qiáng)勁，配備了水冷3氣缸、16.97 kW(23馬力)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。適用于大規(guī)模作業(yè)，滿足專業(yè)大戶的需要。

5)安裝有智能報(bào)警裝置控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)組的工作狀態(tài)，防止故障的發(fā)生。

7.3.2 技術(shù)參數(shù)

機(jī)體尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：3 130 mm×2 220 mm×2 470 mm；

機(jī)重：830 kg；

發(fā)動(dòng)機(jī)型式：立式水冷3缸4沖程電起動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；

功率：16.9 kW；

回轉(zhuǎn)速度：2 600 r·min-1；

前輪直徑：650 mm；

后輪直徑：950 mm；

變速方式：液壓無級(jí)變速(HST)；

變速擋數(shù)：前進(jìn)2擋、后退2擋；

驅(qū)動(dòng)方式：四輪驅(qū)動(dòng)；

插秧方式：旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制式；

插秧行數(shù)：8行；

插秧行距：30 cm；

插秧株距：25 cm，21 cm，18 cm，17 cm，14 cm，12 cm(6擋)；

插秧深度：2.0 cm，2.5 cm，3.0 cm，3.5 cm，4.0 cm，4.5 cm，5.0 cm(7擋)；

插秧速度：0～1.8 m·s-1；

橫向送苗：18 mm,20 mm,24 mm(3擋)；

作業(yè)效率：4 002～8 671 m2·h-1。

8 插秧機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

8.1 性能多樣化

插秧機(jī)一次作業(yè)即可完成耕地、插秧、施肥、噴藥等多項(xiàng)作業(yè)。

8.2 技術(shù)先進(jìn)化

將新技術(shù)引入到插秧機(jī)上,如激光平地裝置、太陽能發(fā)電照明裝置、激光測(cè)距掃描器、懸臂式噴霧裝置、精密播種器及少耕、免耕機(jī)等，使插秧機(jī)的功能更強(qiáng)大。

8.3 控制精準(zhǔn)化及智能化

帶精確導(dǎo)航與定位的精細(xì)控制插秧機(jī)，具有智能應(yīng)變能力、可無人操控的智慧型插秧機(jī)將成為主流產(chǎn)品。

9 結(jié)語

1)黑龍江省水稻插秧機(jī)械化，應(yīng)以每個(gè)水稻產(chǎn)區(qū)的具體情況和經(jīng)濟(jì)條件為依據(jù)，以高產(chǎn)、高效、低碳、環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展為總體目標(biāo)，建立具有本地特色的水稻插秧機(jī)械化模式。2)為提高生產(chǎn)率、降低成本，水稻插秧機(jī)械應(yīng)向高速、精準(zhǔn)方向發(fā)展，向系列化、乘座化、復(fù)式作業(yè)方向發(fā)展。3)水稻插秧機(jī)械化作為系統(tǒng)工程，需要全社會(huì)關(guān)心和支持，政策、資金上需持續(xù)傾斜，并結(jié)合產(chǎn)學(xué)研精準(zhǔn)合作及加強(qiáng)農(nóng)機(jī)管理和服務(wù)等措施來保障。