移栽机械发展现状与展望(下) (3)
时间:2016-03-08 11:42 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:于晓旭、赵匀、陈宝成 点击次数:
4.3.3高速自走底盘的产业化方向
在未来的水田插秧和水、旱田钵苗移栽机械开发中,高速是未来的重要方向。在水田动力机械上,高速自走底盘开发是关键的突破口。日本的自走底盘在上世纪70~90年代用机械式传动,到21世纪前10年全部改为液力驱动无级变速,液力驱动消耗了大约1/3的动力为热能,是一项浪费能源而又无多大意义的改进,目前发动机由原来8.8kW增加到13.23~14.71kW。中国的部分企业在开发自走底盘中完全照搬国外样机,由于工艺水平的限制,预计在近十年之内其液力驱动无级变速装置只能高价引进,不但受制于人,也使自走底盘价格居高不下。事实上,高速插秧机在田间行驶到地头转向之前没有任何阻挡,与汽车在公路上行驶工况完全不同,基本上不需要变速。另外建议底盘的动力装备改用柴油机,虽然增加了噪声,在空旷的田野上作业对驾驶员影响不大,其使用安全,动力消耗成本低,而且柴油机具有超负荷性能,同样功率下其越埂和防陷能力更强。与汽油机相比柴油机质量略大,有利于减少配重。通过测试,前轮分担的动力为后轮的1/4左右,日本机型的前桥采用铸钢也是为了增加配重,有柴油机配重,可以改为高压铸铝。日本新一代的自走底盘已经开始采用了柴油发动机作动力。
4.3.4移栽灌水
旱田作物移栽前后灌水是必不可少的,即使新疆的辣椒和西红柿移栽后要在土壤中配置滴灌设备,但滴灌设备与移栽不能同时进行,因而必须在移栽后即刻灌水,否则由于气候干燥和阳光充分,其成活率也会大大降低。灌水分3种:穴注水、植苗前沟灌和漫灌。穴注水方式最省水,但是未见成熟的装备;植苗前沟灌主要用于开沟移栽,相对容易实现,用水量大于穴注水的3~5倍;漫灌在欧洲用于穴坑移栽,用水量大,用于经济作物移栽尚可,用于大田移栽,取水本身就是一个难题。建议开展穴注水装备的研究。
4.3.5国内加工工艺与产业化配套问题
国外的制造工艺和材料先进,机器作业时间相对国内少得多。国内设计时要根据国内的工艺水平和材料,在产业化方面考虑机器的耐久性和成本,不能够完全仿造国外工艺,应该加大材料和工艺方面的投入和研究,例如:行星轮不等速传动机构中的各种不等速传动齿轮奇形怪状,采用线切割价格昂贵,笔者与粉末冶金企业合作,通过一年多的研究,在设计、材料和工艺上采取了系列措施,顺利通过了各种破坏性试验,大大降低了市场成本,国内的链条工业落后,多年前课题组已将输送动力到分插机构的链条传动改为锥齿轮传动,近几年日本在中国销售的插秧机也逐渐改为锥齿轮传动,表明日本企业已认识到在中国销售的产品,必须按照中国国情在设计上做适当的修正;日本的小轴方键采用合金钢,加工精度高,长期使用不存在问题,而国内一般采用A3材料,由市场购得,精度不高,长期使用可靠性得不到保证,因而在中国必须改为花键连接。
5结论
(1)纵观移栽机械的发展史,近30~40年,移栽机械在工艺、材质和工业设计上有突飞猛进的发展,但是在性能上基本保持以往的水平。半喂入移栽机保持着60年前的移栽方式:依靠人工喂秧,栽植部件主要采用挠性圆盘、夹持式和鸭嘴式等栽植器。全自动移栽机则采用机械手、单片机、电磁阀和气动装置,保持30年前的水平,用3套机构完成取秧、输送和栽植3个动作。
(2)尽管信息和机电_体化等先进技术进入移栽机械的发展领域,但是由单片机控制的机械手作为执行机构用于田间作业,在目前的发展水平下,达不到高效、低成本、轻简化的目标。
(3)作者提出移栽机核心工作部件一移栽机构的发展分为3个阶段:滑道机构、杆机构和回转机构。指出目前国际上钵苗移栽机构仍然处于杆机构的初级阶段。对于农业机械的核心工作部件,包括水、旱田钵苗移栽机构,在可以预见的未来,钵苗移栽机构的发展方向应该是机械式回转机构,国内应避免模仿国外模式,越过欧洲和日本的杆机构阶段,把资金和人力放在自主开发“回转式”钵苗移栽机构上。
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