1 国外水稻育插秧机械化技术发展研究

目前世界水稻机械化生产采用两大栽培体系:一是以欧美为代表的水田直播机械化栽培体系，用先进的平整机械平整土地，水田实现条田化，已培育出适合旱直播的品种，采用药剂灭草，联合收获。美国是最早实现水稻种植机械化的国家之一，目前已完全实现了水稻机械化直播。这种模式生产成本低，作业效率高，产量与插秧基本相同。二是以日本为代表的水稻移栽机械化栽培体系: 翻耕或旋耕整地后打浆平地、工厂化育秧，机械插秧，联合收获，全国基本形成了统一的水稻栽培模式。整地、育秧、插秧机械已实现了标准化作业，水稻生产机械化程度达到 98%，居世界前列。日本水稻机械在全世界也是最先进的。

1. 1 日本水稻插秧机的发展情况

1. 1. 1 插秧机的保有量及机型

日本水稻插秧机从手扶式步行机发展到四轮驱动液压转向高速乘座式插秧机。手扶式步行机从 2行发展到 6 行; 乘座式插秧机从 4 行发展到 5 行、6行、7 行、8 行和 10 行折叠式机。从生产情况来看，手扶式步行机越来越少，而高速乘座式多行机越来越多。1995 年手扶式插秧机下降到 2. 6 万台，而乘座式插秧机增加到 5. 6 万台; 2004 年生产高速插秧机达到 8. 2 万台。2004 年插秧机保有量达到了 197万台，日本水稻面积只有 178 万 hm2，平均不到1 hm2水田有 1 台插秧机。其中，乘座式插秧机占 62%，高速乘座式插秧机占 25%。1. 1. 2 自动化、智能化水平高，操作灵活简便日本高速插秧机全部为四轮驱动、无级变速、液压转向、插植部液压升降。智能化程度非常高，如无秧苗、无肥、或肥管堵塞等都会报警通知驾驶人员进行处理。同时设有微电脑自动控制装置和纵向液压调节装置，还装有多种故障、误操作、安全警告装置等，采用灯光、声音和语音等多种形式报警或提示。

1. 1. 3 新型插秧机的开发和研制

多行插秧机秧箱左右两端采用的是折叠式，便于运输，都装有侧深施肥机构，并安装有缺肥的监视仪表; 免耕插秧机能在一边铺纸( 抑制杂草用) 一边插秧。水稻种植机械还有水稻旱直播机、高精度水直播机( 含条播机和撒播机) 、免耕沟播机、密植式高速插秧机、高精度水田除草机( 机械式) 、无人直升机条播和撒播机。

1. 2 国外水稻高速插秧机技术水平及性能

日本水稻高速插秧机的技术性能在世界上处于领先水平，主要表现在作业效率高、操作简单舒适、插秧深度稳定、横向和纵向送秧量调节范围大，秧苗栽插的直立程度好，作业质量标准。其结构复杂、制造工艺要求严格、零部件材质的强度、硬度、耐磨性，抗老化性要求高，价格也特别的贵，目前的价格我们还接受不了。

1. 2. 1 高速回转式插植技术特点

高速回转式插植机构的结构特点。久保田、洋马和井关 3 家公司生产的高速乘座式插秧机与回转式高速插植技术相同，运动轨迹相近，但久保田与井关、洋马在结构上略有区别。久保田高速回转插植机构在保证插秧爪运动轨迹的基础上，把原来在插植回转箱内参与实现插秧轨迹的零件，经过变异移在回转箱外。其优点是便于维修，提高零件的强度，大大延长使用寿命。高速回转式插植技术特点: 每个回转插植箱上都有两个栽植臂，对称分布，可以相对回转插植箱旋转。回转插植箱旋转 1 周，两个栽植臂的插秧爪各插秧 1 次。当回转插植箱和栽植臂插秧爪高速运转插秧时，不会出现动不平衡震动，这是实现高速插秧的重要保证。插秧爪具有人工插秧时的运动轨迹，当秧爪运动到秧门时，基本与秧箱垂直，便于取秧，取秧后秧苗直立性好。插秧爪的运动是两个旋转运动和一个直线运动的复合运动。其中插秧爪的对称旋转运动允许使插秧爪的结构做得小巧一点，这也是这一技术的特点之一，目前，日本高速插秧机广泛应用这一技术。高速回转式密植技术特点。要满足不同水稻品种的农艺要求，研究机构研制了高速回转式密植插秧爪技术。这一技术是在高速回转式插植技术的基础上演变而来的。原来的两个插秧爪是在一个平面内随回转插植箱运动，两个插秧爪同插一行，交替进行。而回转式高速密植插秧爪运动轨迹与之有所不同，它们也是相对回转插植箱做旋转运动，在同一个秧门上取秧。取秧后，其中一个插秧爪在向下插秧的同时向左侧移动，另一个插秧爪在向下插秧的同时向右侧移动，不在一个平面内插秧，最后形成了两行，即一个插秧爪插一行，实现了密植。

1. 2. 2 插植部和秧箱纵向水平稳定技术

在插秧过程中，插秧机的底盘会随犁底层的高低不平和侧倾而左右侧倾和上下颠簸。如果插植部和秧箱与底盘是刚性连接，插植部和秧箱也会随底盘的左右侧倾而侧倾，导致各行的插秧深度不一致，特别是两侧差的更多。在前进方向上随底盘的上下颠簸，前后穴插秧深度也不一致。为了保证插秧深度一致，日本高速插秧机采用了水平和纵向双向稳定技术。其一是插植部和秧箱纵向稳定技术。插植部和秧箱在纵向平面内的上下运动是靠液压缸控制四杆机构实现的。插植部的下方装有 3 个浮舟，中间的浮舟相对插植部克服回位弹簧弹力后可以移动。浮舟通过一钢丝绳与控制升降油缸的液压阀相连接; 另外，液压阀还受油压感知杆和插秧机前进速度传感器控制，即液压阀控制杆受 3 个装置综合作用而移动，从而控制升降油缸的伸缩，使插植部自动上下移动，保证插秧深度不因前进中的颠簸而变化。插植部在插秧工作状态中处于浮动状态，它的大部分质量通过四杆机构和升降油缸作用在插秧机底盘上; 另一部分质量通过左右侧的浮舟支承。中间的浮舟主要作用是设定插秧机的初始深度，在插秧工作中，向液压阀反馈插秧深度变化的负反馈信号，来及时调整初始设定插秧深度。其二是插植部和秧箱水平稳定技术。插植部和秧箱与底盘不是刚性连接，可以相对转动，通过水平油压缸的推拉来实现。在插秧机底盘上装有水平传感器、角度传感器和微电脑处理器，底盘和插植部之间装有位置传感器，以感知它门之间的相互位置。3 个传感器都和微电脑相连，微电脑对 3 个传感器的信号进行处理后，可以控制液压系统的控制阀，控制水平油缸的进出，确保插植部和秧箱始终保持水平。其三是插植部和秧箱纵向和水平稳定技术。在栽插的过程中，插秧机会随犁底层的高低不平和侧倾而左右倾斜和上下颠簸，如果插植部和秧箱与底盘是刚性连接，插植部和秧箱也会随底盘的左右倾斜而倾斜，使各行的插秧深度不一致，特别是两侧深度差异更大。在插秧时随着底盘的上下颠簸，前后穴插秧深度不一致。为了保证插秧深度一致，日本高速插秧机全部采用了纵向和水平稳定技术。

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