油菜移栽式樣的YRD插秧機(jī)方案設(shè)計(jì)

吳榮和

（洋馬農(nóng)機(jī)（中國）有限公司 江蘇 無錫214028）

1 現(xiàn)狀

1.1 中國油菜市場狀況

中國是油菜生產(chǎn)和消費(fèi)大國。1985年以來，油菜種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位，2013年種植面積已達(dá)7,531,000hm2，總產(chǎn)量1400.7萬噸，占世界油菜種植面積和總產(chǎn)量的30%左右[1]。

進(jìn)口油菜籽完稅之后售價為3.6元/kg，低于國家掛牌收購價格5.1元/kg。為了應(yīng)對國際油菜籽的低價，國家推行了七年的扶植政策（油菜籽臨時收儲政策）也已于2015年取消，加之油菜生產(chǎn)機(jī)械化程度低，主要依賴人工作業(yè)，費(fèi)工費(fèi)時。從2005年起，油菜的生產(chǎn)成本逐年上升，大大影響了農(nóng)民的種植積極性。

1.2 油菜移植機(jī)械化狀況

長江流域的油菜種植面積占全國種植面積的約90%，其中一半為移植油菜。播種與移植相比，移植的產(chǎn)量大、收益高，雖耗人手但是較多農(nóng)戶都選擇移植。另外，油菜與水稻的輪作作業(yè)期短，推遲移植的的話油菜產(chǎn)量會大幅下降，需要在短時間內(nèi)高效地移植。這就產(chǎn)生了油菜的移栽機(jī)械的急迫需求。

中國的油菜移植機(jī)械化尚未普及，多以直播機(jī)械和半自動移植機(jī)械為主。中國油菜栽培面積廣闊，但移植作業(yè)機(jī)械化率較低，油菜移植機(jī)有較大的潛在市場。移植機(jī)的較直播機(jī)的成苗期短，苗的存活率高，且移栽產(chǎn)量較直播更高。我司根據(jù)這樣的市場前景準(zhǔn)備展開了油菜移栽技術(shù)的研究開發(fā)。

1.3 式樣設(shè)定目的

這款油菜移栽機(jī)是以YRD插秧機(jī)為基礎(chǔ)，次商品化屬于設(shè)計(jì)改良的范疇，相應(yīng)的開發(fā)投資、模具投資都較少。

油菜多作為水稻的輪作作物。同時使用地域也與插秧機(jī)本機(jī)使用區(qū)域相同或相近，故插秧機(jī)原機(jī)型的銷售網(wǎng)絡(luò)也可加以利用。機(jī)器研發(fā)基于插秧機(jī)，如果油菜育苗使用毯式育苗，栽插方式將與插秧機(jī)相同。

綜上所述，提出了使用了由南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所和揚(yáng)州大學(xué)共同開發(fā)研制的育苗、移植技術(shù)的以乘坐式插秧機(jī)為基礎(chǔ)的油菜移植機(jī)商品化提案。投資回收周期目標(biāo)：售價設(shè)定為與YRD接近或略高，因?yàn)樵赮RD平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。年間使用期間：油菜移植的最佳時期為10月中旬，約20天。移植機(jī)的效率為平均1天40畝的話，就可以作業(yè)800畝。

∑a總作業(yè)面積＝E單日效率×（D天數(shù)－T非作業(yè)時間/D）

按照旱地里YR60D插秧機(jī)的插植效率70%來試算（按油菜毯式苗移栽需要的行走速度最高值），約6畝/h。一天連續(xù)作業(yè)8小時，可作業(yè)達(dá)到1天40畝的作業(yè)量以上。整機(jī)使用壽命參考插秧機(jī)（在4～5年左右），油菜在旱田消耗快，壽命也按70%算，約3～4年，全周期2000畝以上壽命。

∑a'單日作業(yè)面積＝E小時效率×k效率限值×（H作業(yè)時間－T非作業(yè)時間/D）

機(jī)型使用壽命3年期預(yù)期回本，并產(chǎn)生使用利潤收益。

2 市場調(diào)查

2.1 移植費(fèi)用比較

人工移栽成本：育苗費(fèi)用+人工費(fèi)用+整地費(fèi)用，合計(jì)350元/畝。機(jī)器移栽成本：購苗成本+機(jī)器使用費(fèi)用+人工費(fèi)用，合計(jì)187元/畝。人工移栽成本和機(jī)械移栽成本相減，即得每畝節(jié)省費(fèi)用為163元/畝·季。

2.2 投資回收周期試算

零售價格：售價設(shè)定為與YRD相同11.5萬元（不計(jì)補(bǔ)貼）。

插秧機(jī)插秧回本年限：平均50元/畝以上作業(yè)收益，每年作業(yè)約300畝，4年可收回成本。（插秧機(jī)入手價格=插秧機(jī)售價-購置補(bǔ)貼）

油菜移栽機(jī)回本年限：年間使用期油菜移植的最佳時期為10月中旬，約20天。移植機(jī)的效率為平均1天40畝的話，就可以作業(yè)800畝。若油菜移栽機(jī)在每年只作業(yè)300畝，2.5年即可回收投資。若用戶在兩年收回成本的投資預(yù)期下，只需提高收割面積，同時穿插改造成插秧機(jī)增收即可。核算總收益高于單一的插秧機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)定

3.1 插秧機(jī)移栽原理探討

3.1.1 采用插秧機(jī)底盤的理由

正在研究的移栽機(jī)還需解決的課題是要擴(kuò)大對土壤、田塊的適應(yīng)性?，F(xiàn)在的油菜栽種作業(yè)體系是水稻收割后的田塊是人工插植。因此，田塊表面并不平坦，需要適應(yīng)這一點(diǎn)。和復(fù)合移栽機(jī)一樣，利用旋耕機(jī)進(jìn)行移栽的方式（拖拉機(jī)配套的式樣），利用插秧機(jī)的枕地整地裝置，使各栽種行分別獨(dú)立在田面上運(yùn)轉(zhuǎn)方案等進(jìn)行檢討。如果用拖拉機(jī)做底盤的話，因?yàn)镻TO轉(zhuǎn)速和車速不一致，株距會隨著車速而變化，做成移栽機(jī)的株數(shù)會不穩(wěn)定。有必要對使用插秧機(jī)的栽插采用車速同調(diào)，栽插株距有優(yōu)劣

勢。

3.1.2 采用毯狀育苗方式的理由

油菜栽培主要分布在長江沿岸，種植體系比率為——直播：移栽=50：50。相比直播，移栽的產(chǎn)量更多。移栽的機(jī)械化尚未普及。直播基本上也是手播。油菜的播種、移栽時期對產(chǎn)量有很大的影響，所以很重要。

（例）某地水稻收割開始時間10月20日，油菜播種的最佳時期10月23日，移栽的最佳時期10月30日，機(jī)械移栽可為水稻收割和油菜種植爭取銜接的時間，油菜種植時間上相差1個月的話，平均每畝的產(chǎn)量會減少50～100kg以上；最佳移栽株數(shù)為7500～8000株/畝，通過人工插植的話，很難找出最合適的密度。此次開發(fā)的育苗系統(tǒng)，有一項(xiàng)優(yōu)勢就是可以利用水稻的育苗裝置。播種密度是800～1000 粒/箱（0.16m2），移栽時的苗高是 8～10cm。費(fèi)用節(jié)省優(yōu)勢明顯。人工移栽時的費(fèi)用是多少？含播種、育苗，到移栽，400元/畝。新式苗盤育苗，估算的成本價格是從播種-育苗，費(fèi)用為200元/畝。

3.2 新商品的基本技術(shù)概要

基于水稻插秧機(jī)（YRD）的高速油菜移植機(jī)?？梢淮涡酝瓿砷_溝、取苗、栽插、覆土、鎮(zhèn)壓等作業(yè)，作業(yè)效率達(dá)4～6畝/小時。

3.3 本機(jī)設(shè)計(jì)概要

①走行部：YRD式樣共用本機(jī)底盤，行距：60cm/30cm株距15～20cm。②橫送12回移箱：改裝YRD的插植部（橫送12回取苗、秧針寬度20mm、取苗口寬度擴(kuò)大等）適合抓取毯式油菜苗。追加開槽圓盤、覆土板、整地輪、灌水箱裝備等。③秧針寬度：20mm，推桿寬幅加寬式樣。④取苗板的取苗口寬度變寬。⑤延長插植機(jī)架（單側(cè)20cm）。

4 改造設(shè)計(jì)展開

根據(jù)設(shè)計(jì)概要，YRD變更內(nèi)容如下：1、插植部變更（增加取苗量），插植臂總成變更秧爪寬度，橫送絲桿動作行程變更（螺紋部長度265.4→258.4），插植中間殼體總成齒速比相應(yīng)變更，插植支架長度變更（組裝樹脂滾輪用）。2、取苗導(dǎo)軌變更（增加取苗量），取苗板口部變大，側(cè)支架L，R形狀變更調(diào)整，浮船取消（不需要），插植深度調(diào)節(jié)取消（不需要），電動劃線桿總成取消（不需要），限速裝置追加。

改造項(xiàng)目效果圖例：（本機(jī)+專用移栽部）

5 改造效果及驗(yàn)證試驗(yàn)確認(rèn)

2012年，YANMAR開展相關(guān)課題的研發(fā)探討。同年末，樣機(jī)改造成1.0版狀態(tài)進(jìn)行下田試運(yùn)行。2013、14年在多地試點(diǎn)栽插和收獲。并取得初收成功。

2014年的驗(yàn)證試驗(yàn)中已經(jīng)確認(rèn)可以增加產(chǎn)量。2015年7月份進(jìn)行了研究成果報(bào)告會，2015年10月17日對油菜移栽機(jī)作了現(xiàn)場作業(yè)確認(rèn)，判斷育苗、移栽技術(shù)可以商品化。

2016年在江蘇等多地示范田塊進(jìn)行試種試驗(yàn)。并申請農(nóng)業(yè)機(jī)械型式鑒定。試驗(yàn)綜合結(jié)果，相對于江蘇省的平均產(chǎn)量為170kg/畝[2]，本機(jī)開發(fā)的移栽機(jī)產(chǎn)量為250kg/畝。本研發(fā)機(jī)的作業(yè)效率為5～8畝/小時。

油菜移栽成長效果圖例：

6 式樣定型

本機(jī)是國內(nèi)第一款毯式育苗油菜移栽插秧機(jī)，具有里程碑意義。已申請江蘇省農(nóng)業(yè)機(jī)械型式鑒定（2018年取得）。設(shè)定完成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/320292ABGF16-2016《2ZYG油菜毯狀苗移栽機(jī)》。

7 改進(jìn)課題

不同品種油菜毯式育苗的效果持續(xù)確認(rèn)。不同土質(zhì)、田塊條件下的機(jī)器開溝效果的改善。

移栽后為了生長立苗需要馬上灌水，由于移栽作業(yè)田塊并不蓄水，所以需要施灌水。但大田灌水作業(yè)量大，時間長，灌水量不需要太大，很難控制灌水均勻。否則會造成淹苗情況。如果機(jī)器邊移栽邊灌水就能省工省時的精準(zhǔn)灌水。但是機(jī)器負(fù)載大，同時會降低效率。灌水方式還需要探討改善。

各地苗栽插適應(yīng)性效果也要持續(xù)跟蹤改善。

8 將來展望

（1）中國油菜種植面積廣。中國油菜常年種植面積約接近1億畝，菜籽油是中國自產(chǎn)的第一大植物油，機(jī)械化移栽化率需求至少50%空間。廣闊的市場前景使得油菜移栽機(jī)的研發(fā)和推廣成為必然。

（2）設(shè)計(jì)方案商用化高。本油菜移栽機(jī)研發(fā)以插秧機(jī)（YRD）為基礎(chǔ)，此次商品化屬于設(shè)計(jì)改良的范疇，相應(yīng)的開發(fā)投資，模具投資都較少。插秧和油菜移栽的無縫連接，節(jié)時節(jié)本增效，一機(jī)多用，生產(chǎn)和銷售、使用沒有門檻。今后還需要推廣毯式油菜苗的育苗方法普及。