快速插秧机用水稻覆膜机械装置的设计与研究

焦海坤　郭洪宇　杨作洲

[中图分类号] S23 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2015）11-0232-02

水稻纸膜覆盖插秧技术是一项高产，节水，环保的水稻生产新技术。根据现有快速插秧机，针对秧苗插植的运动特点，研究设计出快速插秧机用水稻覆膜机械装置；该装置集整地、放膜、展膜、压膜、打孔、地膜收边、扶泥等功能于一体的结构总成；能够高效、快速完成水稻覆膜，提高机械化程度，以适应水稻覆膜技术的大力推广要求。

前言

水稻覆膜栽培技术是将地膜铺在稻田表面（已经过整地及放水等程序），是新兴的一项高效、节水栽培技术，此种技术具有以下优点[1]：一是地膜覆盖能够保证地表种植温度，为水稻生长发育提供有利的环境条件，尤其能够抵抗近几年东北地区水稻种植季所遭受的春寒；二是地膜覆盖能够有效降低水分棵间蒸发的作用，减少水稻生长期大量水分消耗，全年节水30%左右；三是地膜覆盖内能够形成隔氧层，阻止水稻生长初期，草种的光合作用，除草率达90%以上；同时，通过地膜覆盖可以保护土壤内部结构，减少水土流失，改善土壤环境，提高养分利用率，对作物根系生长明显促进作用。当前国内水稻覆膜机械多为半机械化[2-5]，且制造成本较高，制约了此项技术推广和应用，本文针对这一现状设计了一款安装在日本生产的洋马VP6快速插秧机用水稻覆膜装置，具有极大提高劳动生产率，提高覆膜质量，并降低劳动强度，降低覆膜装置制造成本等优点。

1 覆膜装置结构设计

1.1 覆膜装置工作原理

此覆膜装置是集整地、放膜、展膜、压膜、打孔、地膜收边、扶泥等功能于一体的结构总成，其结构如图1所示。该机的工作原理如下：作业时，随着插秧机前进，整地器3开始平整水田泥面；卷筒状的地膜通过芯轴顺时针旋转持续提供地膜，先将地膜从挂膜辊1中拉出，在展膜辊2的弹簧压力和重力作用下施加张紧力；并在分段式单轴压模辊6作用下，使地膜覆盖于水田淤泥表面，在垂直方向上压实地膜；地膜打孔机构5的开口刀布置在压膜辊6分段处，根据秧苗的横、纵等株距在地膜上打孔；两侧压边轮7总成将地膜边缘压入稻田泥土中，保证膜边密封完好，以避免地膜被风刮起，并使地膜平整。利用可调泥面仿形扶泥板8对膜边覆泥，完善压边效果，降低地膜露边率。同时，插秧机栽植部件在地膜上进行插秧作业。

1.2 覆膜辊结构设计

根据覆膜辊的设计要求，心轴具有坚实的、刚性的直通管，在膜卷内不可断裂，两端应整齐完好，并能提供足够长度的悬挂点。覆膜辊结构如图2所示，采用筒状圆柱体，筒体上用于安装地膜，同时，筒体绕阶梯短轴的右部分光轴顺时针转动；筒体的两端采用定位套进行限位，防止其轴向过度移动影响覆膜质量；利用阶梯短轴的左部分螺纹固定安装在机架立柱，螺纹的旋紧采用对顶双螺母方式，且易拆卸，以便地膜随时自由安装。

1.3 展膜辊结构设计

展膜辊是地膜铺设机构的重要组成部件之一，其功能好坏直接影响地膜铺设效果。其结构如图3所示，采用扭力弹簧施加在机架立柱和曲轴上，联合展膜辊重力形成逆时针向下张紧力，从而使地膜展平拉直。通过档位销钉调整展膜滚筒距离泥土表面的高低。另外，在复杂地面作业时，此装置亦可以解决插秧机波动或瞬间惯性拉力可能将地膜（挂膜机构不能及时旋转提供）拉断问题；最大程度避免地膜产生雍膜、叠膜等现象。

1.4 压膜辊设计

压膜辊是水稻覆膜装置关键工作部件之一，其功能好坏直接决定了整机的性能。鉴于水田表面凹凸不平处较多较大，传统农机用一根通管贯穿式镇压，如每遇到一处泥面凸起，整根膜辊随之弹起，其他平整表面镇压效果不明显，但本设计要充分考虑机构的使用条件，采用单轴分段式压膜辊，如图4所示，根据水稻秧苗的栽植的条件，确定每段压膜辊的总体宽度尺寸略小于横向株距，预留膜辊之间的距离便于打孔机构进行打孔作业。为保证秧苗栽植垂直仿形效果，选择具有垂直面内弹性压力的圆柱形压膜辊。弹簧压力的大小影响镇压泥土表面的下陷量，其弹力调整根据M.G.Bekker提出的

1.5 地膜打孔机构设计

打孔机构设计是覆膜装置设计的一个创新点，如图5所示，基于曲柄摇杆机构的运动原理，并结合前插偏心齿轮旋转式分插机构的传动和运动特性设计而成。由偏心轮、连杆和开口刀组成曲柄摇杆机构，且四杆长均可调整，以适应不同株距的秧苗插植，偏心轮动力输入由插植传动轴提供。插植传动轴对分插机构的动力传递采用1：2的链传动，以保证插植轴传动旋转一周，地膜打孔一次，分插机构插秧一次，实现运动同步，保证秧苗准确栽植在地膜孔内。

2 结论

综上所述，设计的快速插秧机用水稻覆膜装置，结构合理、简单、紧凑、调整简便，便于在原有插秧机上改装，实现覆膜与插秧一体化工作，如图6所示。覆膜机械装置布置于插秧机行走部分与插秧部分之间。此装置后悬挂架与插秧机浮板安装架螺栓连接，前悬挂杆与插秧机延长安装架铰链连接，且通过U形螺栓连接上下可调覆膜装置前端高度，满足水稻覆膜插秧技术要求，生产效率高，覆膜质量好，省工省膜。

参考文献

[1]刘洋，张玉烛，王学华等，水稻覆膜栽培研究现状与展望[J].湖南农业科学，2009（2）：63～66.

[2]邵玺文，廉洪，张洪江等，水稻节水自动覆膜装置 [P]：中国，CN102379227A.2012-04-11.

[3]周福君，张胜利，董广林等，水稻覆膜播种及其配套机具的研究[J].农业机械化，2007（12）：42～44.

[4]于潇泽，车庄，刘金波.水稻覆膜栽培机械化工艺分析与研究[J].农业科技与装备，2011（06）：76～78.

[5]赵立军，周福君，2BF-1400 型水稻覆膜播种机整地覆膜机构设计[J].农机化研究，2010（09）：124～127.