水稻插秧机分段式压膜装置的设计

高静华　韩休海

摘要：通过对高速插秧机进行改进和设计，研制水稻插秧机分段式压膜辊装置。介绍水稻插秧机分段式压膜装置的工作原理、工作参数以及各部位的结构设计思路。机具试验结果表明：该机覆膜667 m2所需时间为4.88 min，覆膜效率高，故障率低，适于在有机水稻无公害化生产中推广应用。

关键词：分段式压膜；设计；水稻；原理

中图分类号：S223.91 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）01-0028-02

近年来，全国水稻种植面积稳中有升，从整地、育苗、插秧到收获的全程机械化得到不断发展。在水稻覆膜方面，国内已有一些简易覆膜机，但这些覆膜机存在劳动生产率低下、劳动强度大、地膜不能压实、覆膜不均、倒秧、漂秧、浪费油料等问题，严重影响有机水稻的产业化种植，是水稻生产全程机械化的瓶颈。

具有分段式压膜辊的水稻覆膜插秧机能够快捷地完成水田的覆膜、插秧工作，据此设计生产的覆膜插秧一体机可使覆膜和插秧工作一次完成，是农业种植领域的一项突破。在有机水稻生产过程中，因不能使用除草剂、杀虫剂和化学肥料，因此，除草成为最重要的难题之一，而水稻覆膜技术可解决这一难题。

水稻分段式压膜插秧机为带有分段压膜辊、压实轮、切膜刀的覆膜插秧一体机，解决了水稻生产全程机械化存在的问题，具有机械化程度和作业效率高、作业成本低、油料消耗小的特点。

1 水稻插秧机分段式压膜装置设计方案

1.1 工作原理

延长水稻插秧机悬挂机架（包括底盘和安装在该底盘上的悬挂架以及挂接在该延长悬挂架上的插秧机构、秧箱），分段式压膜辊组安装在延长的悬挂架下方，分段压膜辊沿水稻插秧机前进方向转动，位于下方的地膜卷自动将地膜铺放在地面，通过分段式压膜辊和压实轮的滚动，将地膜压实地面。该分段式压膜辊组以纵向中心线为基准在沿横向左右依次对称排列，安装在插秧机构前下方。分段式压膜辊后设有压实轮，压实轮的数量与秧苗行数相等，与分段式压辊组和压实轮相贴。托膜架包括覆膜、压实、打孔、插秧等部分，适于水稻覆膜插秧机械化作业。

1.2 主要参数

配套动力：14.7～22.1 kW高速插秧机；

连接方式：多点悬挂连接分段式压辊组和压实轮；

覆膜形式：行进滚动压实方式；

适用地膜：可降解地膜、纸质地膜；

覆膜宽度： 6行、1.9 m；

作业速度： 4.32～5.4 km/h；

覆膜率（6行）：0.13～0.26 hm2/h。

1.3 结构设计

分段式压膜辊组主要包括悬挂系统、覆膜装置、膜箱、托膜架、分段覆膜辊组、压实轮、切膜机构和调节控制杆等部分。

悬挂系统采用多点悬挂连接方式将分段覆膜辊组与高速插秧机连接起来，该连接方式虽然较为复杂，但使用方便。

工作时，先将地膜放入托膜架。然后，调节地膜高度，并使压实轮到达预定位置。操作地膜调节控制杆，通过连接手柄使地膜与地面完全接触。分段覆膜辊、压实轮的运动带动高速插秧机均匀前进，从而将托膜架的地膜铺在地表面。

采用被动传动形式，其优点是稳定性好、结构简单、故障率低且传动平稳。

与其他简易覆膜机相比，分段式覆膜辊及压膜部件覆膜均匀流畅、压实性强。其采用仿生学原理，模拟人工覆膜的动作特征，实现覆膜的流畅和均匀，保证铺膜稳定高效，且铺膜具有一致性。

2 分段式覆膜辊组的工作原理

2.1 驱动部分

驱动部由高速水稻插秧机行走分段式覆膜辊组及零部件同步跟进完成。高速水稻插秧机行走时带动地膜卷、分段式覆膜辊、压实轮同步转动，通过地膜卷将地膜均匀放下，由压膜辊和压实轮将地膜压平、压实，完成机械化覆膜插秧工作。

2.2 覆膜方式

首先将地膜卷放到托膜架上，然后调节分段式覆膜辊组调节控制杆到预定位置。操作覆膜调节控制杆，通过连接手柄控制高度，将地膜卷上的地膜一端固定好。高速水稻插秧机行走时将地膜自动放下，落下来的地膜便被均匀铺到水田上。

2.3 覆膜辊组组成

分段式覆膜辊组装置由悬挂系统、覆膜装置、膜箱、托膜架、分段覆膜辊组、压实轮、切膜机构和调节控制杆等部件构成。它同步于高速水稻插秧机，根据插秧行数决定覆膜宽度。设计行使速度控制在4.32～5.4 km/h。

2.4 覆膜调节控制

覆膜调节控制杆用以控制托膜架、压膜辊、压实轮及分段式覆膜辊组等零部件。其高度过高或过低都会影响覆膜质量和作业速度，因此，应将分段式覆膜辊组控制在理想高度。

2.5 参数设计

设计调节托膜架使其离地工作高度达到30～40 cm。地膜铺放时，与地面的倾斜角度在35 °以内。

高速插秧机的前进速度为4.32～5.40 km/h，覆膜宽度为1.9 m，时速为4.32 km/h，理论覆膜宽度为1.9 m，则其覆膜667 m2所需时间为：

×60=4.88（min）

3 水稻插秧机分段式压膜装置性能试验

把分段式覆膜辊组调整到作业状态后，将2.2 m宽的地膜装入托膜架上。设定高速插秧机前进速度为4.32 km/h，并将高速插秧机及分段式覆膜辊组全部调整到位，测定覆膜和插秧的时间。

通过覆膜插秧试验数据获得的膜插秧率（6行）为0.26 hm2/h，且压实轮将泥浆压实后能够达到不倒秧、不漂秧的理想效果。

4 结论

分段式覆膜辊组是对高速插秧机的改进设计，主要特点是结构简单，覆膜插秧一次完成，不使用除草剂、杀虫剂、化学肥料，节水，操作方便，覆膜均匀，比人工和简易覆膜机作业效率高，覆膜压实性好，且不倒秧、不漂秧。同时，该机具结构新颖，消耗较低，有效解决了水田覆膜不均、效率低下、劳动强度大等问题，可以提高劳动生产率18～20倍，达到农作物增产、农民增收的目的。该机具与水稻插秧机配套使用，具有操作简单、故障率低、作业效率高等特点，符合我国农业“一控两减三基本”的原则，对有机水稻无公害化生产具有重要的现实意义。