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实践证明偏心行星齿轮分插机构不仅能获得适于栽植水稻的运动轨迹,而且对称安装,机构动平衡性好,工作平稳,振动小。
工作时,驱动轴旋转一周可插秧两次,不仅提高了作业效率,也使秧爪尖的线速度减少l/2,因而伤秧率较低,分秧精度提高,插秧质量较好。
据有关资料证实,这种机构分插频率可达350-440次/分,为实现插秧机高速化取得了突破性的进展.但是这种偏心行星齿轮式分插机构,结构更复杂,加工工艺要求更高,其造价也很高。
1.2.2国内插秧机的发展
(1)人力水稻插秧机
1953年原华东农业科学研究所(现南京农机所)将水稻插秧机列入科研课题;
1956年我国梳齿纵拉分秧原理初步成型,并采用滚插原理设计出“南一101型”第一台试验样机,经过多次改进设计后,1956年4月在武昌召开全国第一次插秧机学术研讨会上,2台插秧机参加田间试验,证明实现插秧机械化的可能性。
并于1959年投入大面积使用;
1965年,广西65型人力夹式插秧机通过部件鉴定,并由南宁插秧机厂和莱阳插秧机厂生产。
(2)机动水稻插秧机
我国从1964年开始出现机动水稻插秧机,在1965年和1967年先后在世界首创“人力式拔洗秧苗插秧机”和“机动式拔洗秧苗插秧机”。
1967年“东风一2S型”机动水稻插秧机通过鉴定,这是我国第一部国家定型的机动水稻插秧机,采用滚动直插的插秧方式,设计了单轮水田叶轮驱动与船体承重滑行相结合的水田行走机构。
该机获国家科技发明奖,它是一种插洗根苗的插秧机,采用我国独创的转臂滑道分插机构。
进入70年代以后,大小苗两用的各种人力插秧机和机动插秧机在全国相继出规,有以广西“65—2型”为代表的央式插秧机;
有以“浙江72型”为代表的梳式插秧机。
其中有代表性的机型是1974年研制成的“东风广一74型”机动插秧机,其分插机构采用凸轮控制的五杆机构。
70年代末以梁锋教授为代表的科技工作者在吸取前人插秧机优点的基础上,在1979年设计出代表当时最高水平的2z系列插秧机。
2z系列水稻插秧机通过部级鉴定,共12个机型,分插机构为转臂滑道滚动直插机构。
该系列基本满足我国各地农业技术要求,部件标准化、系列化、通用化程度高,进入了专业化生产阶段,并得到了推广使用。
这种机型的缺点是:
机构复杂,取秧可靠性差,插秧质量不高等。
(3)2zT系列机动水稻插秧机
1979年我国从日本引进成套的水田农机具。
上海市和四平市农机研究所在2z系列插秧机的基础上,参照日本插秧机的曲柄摇杆式分插机构,与1980年和1982年研制成功2zT系列机塑,其代表性机型为延吉插秧机厂生产的“2ZT.935型”机动插秧机。
该机分插频率可达263次,分,用于栽插带土的小苗较为理想。
(4)高速水稻插秧机
从20世纪90年代起,东北农业大学、浙江大学、吉林大学、南京农机化
所、中国农机研究院、黑龙江省农业工程研究院、延吉插秧机厂、江苏洋马农
机有限公司等研究院所和企业,开始着手引进、研究和开发高速水稻插秧机的关键部件和整机.部件的研究主要集中在偏心行星齿轮式分插机构机理分析、结构优化设计、工艺改进;
整机的研究主要集中在引进和仿制。
目前,我国高速水稻插秧机还处于产品研制阶段,根据我国现有的生产条件和农村的适应能力,传统的机动插秧机还将在很长一段时间内占据市场。
但随着科技的发展、农民生活水平提高,以及生产的需要,高速水稻插秧机将具有广阔的应用前景。
在今后一段时间内,高速水稻插秧机的研究开发工作将是我国农机研究人员的一项重要而艰巨的任务。
1.3插秧机的分类
分类标准
类别
说明
适应秧苗
拔洗苗型
带土苗型
两用型
动力
人力插秧机
间歇式作业
机动插秧机
手扶自走式
连续式作业
乘坐自走式
拖拉机悬挂式
分秧和插秧的运动特征
纵分滚动直插式
只应用于机动插秧机
纵分摆动直插式
横分摆动直插式
1.4插秧机的原理及构造
插秧机的工作过程,因结构不同而各有差异,但基本流程大致相同。
其“群体逐次分格取秧直接栽插”原理为:
秧苗以群体状态整齐放入秧箱,随秧箱作横向移动,使取秧器逐次分格取走一定数量的秧苗,在插秧轨迹控制机构作用下,按农艺要求将秧苗插入泥土中,取秧器再按一定轨迹回至秧箱取秧。
各种插秧机栽插部分的组成基本相同:
人力插秧机由秧箱、分插秧机构、机架和浮体(船板)等组成,自走式机动插秧机还设有动力驱动、行走装置、送秧机构等部分。
(1)秧箱
主要功能是承载秧苗,并与送秧机构、分插秧机构配合,完成送秧和分秧作业。
主要有箱体、箱架、秧门(包括秧帘)和秧刷等组成。
在横向移箱机构作用下,使秧箱横向移动,从而使秧苗移向秧门,以配合取秧器有规律的取秧栽插。
(2)分插秧机构
是水稻插秧机的主要工作部件,由取秧器及其驱动机构和轨迹控制机构组成。
取秧器在驱动机构的驱动和轨迹控制机构的控制下,按照一定的轨迹从秧箱中分取一定数量的秧苗并将其插入土中,然后返回原始位置开始下一次循环动作。
按分秧动作,有横分和纵分两种。
①横分取秧器有适于拔取苗栽插的秧夹和适于带土苗栽插的切扒式秧爪,两者根据需要可互换使用。
秧夹由活动夹片和固定夹片构成,其张开度根据秧苗的粗细和秧苗数量进行调节;
切扒式秧爪带有脱秧片,使带土秧苗从秧爪上顺利脱出。
②纵分取秧器有适于拔取苗栽插的梳式秧爪,适于带土苗栽插的有装上脱秧器的梳式秧爪,或采用筷子式秧爪。
梳式秧爪在分秧过程中对秧苗有分理作用;
筷子式秧爪在插入带土秧苗中取秧时,由推秧片把带土苗强制推出。
一定数量的秧夹或秧爪按规定行距配置在秧夹(或秧爪)排上。
在滚动直插式插秧机上,一般有2~4个秧爪排与作圆周运动的分插轮转臂铰接相连;
在摆动直插式插秧机上。
一般是一个秧爪排同作往复摆动的摇臂铰接相连,也可将一个取秧器直接装在一组曲柄连杆机构的连杆上,进行分组驱动。
在多数插秧机上,取秧器的运动轨迹除由驱动机构控制外,还受轨迹控制机构的控制。
常用的轨迹控制机构有导槽、滑道、凸轮、行星齿轮和四杆机构等,与各种驱动机构配合组成各种类型的分插秧机构。
(3)送秧机构
包括纵向送秧机构和横向送秧机构,其作用是按时、定量地把秧苗送到秧门处,使秧爪每次获得需要的秧苗。
①纵向送秧机构的送秧方向同机器行进方向一致,有重力送秧和强制送秧两种。
重力送秧是利用压秧板和秧苗自身的重量,使秧苗随时贴靠在秧门处,常用于人力插秧机,其送秧能力随秧箱形式及秧箱内秧苗数量多少而变化,因而送秧均匀度较差。
强制送秧是由纵向送秧机构定期推送秧苗,其送秧能力强,又分整体送秧和对准送秧两种。
前者主要用于带土苗。
当秧箱横向移动至两端极限位置时,将整体秧苗往秧门推送一次;
后者主要用于拔取苗,取秧器每取秧一次,即相应的送秧一次,送秧宽度等于取秧器的取秧宽度。
②横向送秧机构的送秧方向同机器行进方向垂直,都采用移动秧箱法,因而又称移箱机构。
按其移动方式又分为间歇移箱和连续移箱:
间歇移箱机构用于拔取苗和带土苗,其特点是在秧爪分取秧苗时停止移箱,以利于秧爪梳理分秧。
连续式移箱机构是在作业中使秧箱作横向连续等速运动,移至两端极限位置后自动换向,因而在分秧阶段,秧爪和秧箱相对移动,适用于带土苗。
(4)机架
是插秧机各部件和机构安装的基础,要求刚性好、重量轻。
按机架与船板连接方式可分为整体式和铰接式两种:
整体式是用插深调节器调整插深后,把机架和船板锁定;
铰接式是机架和船板仅靠插锁连接,在作业过程中插秧深度随泥脚深浅而变化。
(5)行走装置和承载浮体
人力插秧机以船板为承载浮体,支承机器的全部重量,一般不设行走装置,作业时由人力牵引,使船板在泥面滑行。
自走式机动插秧机的行走装置包括驱动轮、导向轮和陆地运输轮等。
驱动轮多采用叶片式铁轮,并有独轮驱动、两轮驱动和四轮驱动等类型,其承载浮体有整式船板和间隔配置的浮板两种类型,支承机器的部分重量。
中国的乘坐自走式机动插秧机多采用前面一个驱动轮、后面为整体式船板的独轮驱动方式,陆地运输时加装2个尾轮,具有结构简单、行驶阻力小、操纵轻便、行驶直线性和转弯靠行性能好等特点。
日本则采用前面两个导向轮、后面两个驱动轮加3~4块浮板的驱动方式,或前、后4个驱动轮加浮板的驱动方式。
日本的手扶自走式机动插秧机多采用两个驱动轮加浮板的驱动方式。
动力驱动部分及其他自走式机动插秧机的动力驱动部分包括发动机、变速传动装置,以及转向、换档、离合等操纵机构。
此外还有各种调节装置、监测讯号装置、牵引架、插秧手座位、秧篮及遮阳装置等辅助部分。
二、插秧机行业分析
2.1插秧机的市场环境
我国是水稻种植大国,水稻在我国是单产最高、总产最多,种植面积仅次于玉米的第二大粮食作物,水稻生产在我国粮食生产中占有极其重要的地位。
我国常年保持水稻种植面积近30,000千公顷,约占中国粮食作物种植面积的34%。
早些年,由于农产品价格持续低迷,农业补贴严重不足,农民的生产积极性受到一定的抑制,农村出现了外出的打工潮,迫使稻谷播种面积下滑至2003年的26508千公顷。
近年来,随着我国良种补贴的进一步推广和提高,水稻种植面积逐年增加,农民种粮积极性的提高,在未来几年,我国水稻种植面积还将继续增长。
然而,在水稻生产过程中,其生长发育环境和技术措施复杂,尤其是在水稻种植方面,用工量多,劳动强度大,农民劳作最辛苦。
目前,我国水稻种植方式包括人工种植(人工育插秧、人工抛秧、人工播种)和机械种植(包括机械插秧、机械抛秧/摆秧和大田直播),并主要以人工种植为主,超过85%的水稻采用人工方式进行种植,机械化种植虽有所发展,但整体水平不高,机械种植的面积只占全国水稻种植面积的12%,机插率不到10%,广大农民迫切要求从繁重的体力劳动中解放出来,而插秧机是代替人力进行水稻种植的最主要机具,机械化插秧可以减少劳动用工量40%,节约成本450元/hm2左右,提高单产375kg/hm2。
据预测,如果我国插秧机械化水平提高1%,每年就能增产粮食3.75亿kg,为了减轻水稻种植的劳动强度,降低生产成本,增加产量和收益,提高水稻综合生产能力,促进农户水稻种植的积极性,国家通过购机补贴政策支持和鼓励水稻种植机械的应用,促进水稻种植机械程度的快速发展,并明确提出了在水稻生产机械化中重点发展水稻种植机械化,在《全国水稻生产机械化十年发展规划(2006-2015年)》中,专门对国内水稻种植机械化的发展作了明确规定,规划到2015年全国水稻种植机械化水平达到45%。
插秧机从2005年起列入全国通用类农机购置补贴产品目录。
农民购置、使用插秧机的积极性空前高涨,水稻插秧机畅销产品供不应求,插秧机行业的发展处于最好的时期。
2.2插秧机的市场容量
据统计,2008年,全国插秧机保有量为20万台左右,水稻机插率约9%;
若按照《全国水稻生产机械化十年发展规划(2006-2015年)》的要求,到2015年全国水稻种植机械化水平要达到达到45%,则2015年的插秧机保有量约100万台。
2009年,全国插秧机保有量约25万台,水稻机插率约17%,即使按此推算,2015年的插秧机保有量也应该有70万台左右。
从下表可以看出,2000年全国插秧机的保有量为5.54万台,2005年为10.3万台,这5年的年复合增长率为13%,而到了2009年,全国插秧机的保有量约为25万台,这四年的年复合增长率约25%。
许多机构预测到2015年插秧机的年
2000
2005
2006
2007
2008
2009
2010
……
2015
保有量(万)
5.54
10.3
13.29
17.75
20
25
70
销量(万)
2.3
4.6
6.5
6
7
8
16
销售额(亿)
12
42
销售量将有16万台,可实现销售额42亿,有可得数据可推测,自2010-2015年插秧机销售量的年复合增长率可达15%,累计可销售插秧机近62万台;
而2009-2015年销售额的年复合增长率则可高达19.6%,累计可实现销售额150亿。
如果机械化水平还能够继续提高,那无论是从短期还是长期来看,插秧机行业的前景都是比较光明的。
2011
2012
2013
2014
9.2
10.6
12.2
14
14.4
17.2
20.5
24.6
29.4
35.1
2.3插秧机行业的特点
2.3.1产品使用的集中度高
目前国内使用的水稻插秧机主要以手扶行走4行机和独轮乘坐式6行机为主,到2008年底,这两种机型的保有量在全国水稻插秧机保有量中所占的比例超过85%。
2008年国内生产和销售的水稻插秧机也主要以这两种机型的产品为主。
2008年这两种类型水稻插秧机产品的生产数量和销售数量分别占全国生产数量和销售数量的85%和83%。
2.3.2手扶插秧机是市场的主打产品
手扶插秧机是持续发展的机型,产品逐步更新换代,需求多样化,手扶2行、4行、6行及不同马力适合不同地区的要求,其持续发展时间可达十年之久,手扶插秧机仍是今后的市场上主打产品。
2.3.3高速乘坐式是插秧机的发展方向
插秧机市场需求进一步高端发展,而高速乘坐式插秧机就是插秧机的高端产品,近年来随着农机购置补贴的力度不断加大,高速乘坐式插秧机的销售情况持续向好。
特别是在经济发展水平高的地区,土地流转相对较快,耕地相对集中,适于高速乘坐式插秧机开展作业。
2.4插秧机的行业政策
●《中华人民共和国农业技术推广法》
加强农业技术推广工作,促使农业科研成果和实用技术尽快应用于农业生产,保障农业的发展,实现农业现代化。
●《中华人民共和国农业法》
巩固和加强农业在国民经济中的基础地位,深化农村改革,发展农业生产力,推进农业现代化,维护农民和农业生产经营组织的合法权益,增加农民收入,提高农民科学文化素质,促进农业和农村经济的持续、稳定、健康发展,实现全面建设小康社会的目标。
●《中华人民共和国农业机械化促进法》
鼓励、扶持农民和农业生产经营组织使用先进适用的农业机械,促进农业机械化,建设现代农业。
●《农业机械购置补贴专项资金使用暂行办法》
从部门职责、补贴对象、补贴资金申报、发放、管理与监督对购机补贴做了规范。
●《农业机械维修管理规定》
对农业机械维修业务管理进行规范,保证农业机械维修质量,维护农业机械维修当事人的合法权益。
●《国家支持推广的农业机械产品目录管理办法》
根据促进农业结构调整、保护自然资源与生态环境、推广农业新技术和优化农机装备结构的原则,确定、公布《国家支持推广的农业机械产品目录》,并定期进行调整。
2.5农机购置补贴政策
2.5.1农机购置补贴的具体政策
(1)国家农机购置补贴的法律、法规
2004年正式颁布并实施的《中华人民共和国农业机械化促进法》明确指出:
“中央财政、省级财政应当分别安排专项资金,对农民和农业生产经营组织购买国家支持推广的先进适用的农业机械给予补贴。
补贴资金的使用应当遵循公开、公正、及时、有效的原则,可以向农民和农业生产经营组织发放,具体办法由国务院规定”。
国家农业部、财政部于2005年2月25日联合出台了《农业机械购置补贴专项资金使用管理办法》[财农〔2005〕11号](以下简称“办法”),并于同年8月1日,农业部会同财政部和国家发展和改革委员会制定出台了《国家支持推广的农业机械产品目录管理办法》[农机发〔2005〕7号](以下简称“目录办法”)对国家农机购置补贴政策的具体执行进一步以部门法规形式予以确立。
2009年农业部、财政部根据中央财政年度预算安排、国家农业和农业机械化发展规划、阶段性工作重点及各地的需求状况联合制定了国家《2009年农业机械购置补贴实施方案》[农财发〔2008〕190号](以下简称“方案”),各省农机主管部门与同级财政部门可根据方案要求提出本年度省域内实施县名单和资金指标分配意见,并制订本省年度农机购置补贴资金使用实施方案,上报国家农业部、财政部备案。
各省在执行国家农机购置补贴政策时,参照“差额购机、直补农民”的原则执行。
(2)补贴机具的选型程序及补贴政策具体执行相关规定。
根据相关要求,列入补贴目录需要经过两次选型工作。
A.《国家支持推广的先进适用的农业机械产品目录》选型
农机生产企业每年自愿向注册地所属或一个主销省的省级农机主管部门提出产品列入目录的申请,经各省农机主管部门审核批准后上报农业部。
农业部委托农业机械试验鉴定总站会同国家农业机械化技术开发推广总站对各省上报的产品进行汇总和初审,于每年提出目录草案或调整建议后,报农业部组织由农机方面专家和农业专家组进行综合审议通过后,由农业部在指定网站上进行对外统一公示。
目录每三年公布一次,期间如有调整,按年度以农业部公告的形式公布。
上述目录涉及耕整地机械、种植施肥机械等12大类38个小类的机具。
B.年度补贴机具选型的规定
在《国家支持推广的先进适用的农业机械产品目录》范围内,对于全国通用性较强的拖拉机类等6大类农业机械,分部、省两级组织开展补贴机具的选型工作,由农机管理部门采用竞争择优筛选的办法招标选型确定《通用类补贴机具产品目录》。
其它非通用类机具由各省(区、市)和兵团农机管理部门采用竞争机制和程序,统一组织开展省级选型工作,制订《省级非通用类农业机械购置补贴产品目录》(以下简称《非通用类机具补贴目录》),报农业部备案。
各省(区、市)和兵团可根据本地实际情况,对《通用类机具补贴目录》中的补贴种类进行取舍与《非通用类机具补贴目录》合并编印《XX省XX年农业机械购置补贴产品目录》下发当地供农民选择,制订补贴具体实施方案,落实中央农机购置补贴政策。
C.年度补贴资金来源的规定
各省可根据地方农业及农业机械化发展需要,对本地重点推广的机具品种,在使用中央财政补贴资金的基础上,利用地方财政资金给予适当累加补贴,对列入《非通用类机具补贴目录》,可使用中央资金进行补贴,但不能超过年度下达资金总额的15%。
D.目前农机具补贴比率的规定
对目录内所有同一类别的产品实行统一的补贴政策,同品种、同基本配置的不同生产厂家的机具,实行统一定额补贴。
目前全国总体上执行30%的补贴比例。
血防疫区继续执行“以机代牛”50%的补贴政策,汶川地震重灾区县补贴比例提高到50%。
同时根据实际需要,规定单机补贴最高额。
E.补贴农机具销售价格的规定
补贴机具销售价格原则上由农民与经销商或生产企业按市场规律商谈确定。
补贴机具销售价格不得高于国家、省市地方招标确定的补贴机具最高销售限价。
F.补贴对象及其年度内获取补贴数量的规定
补贴对象为纳入实施范围并符合补贴条件的农牧渔民(含农场职工)、直接从事农机作业的农业生产经营组织,以及取得当地工商登记的奶农专业合作社、奶畜养殖场所办生鲜乳收购站和乳品生产企业参股经营的生鲜乳收购站。
对每个年度内,单个补贴对象可获得的补贴数量有相应规定。
例如一户农民年度内享受补贴的购机数量原则上不超过一套(4台,即1台主机和与其匹配的3台作业机具);
直接从事植保工作的植保作业服务队年度内享受补贴购置植保机械的数量原则上不超过10台套等。
G.补贴资金结算的规定
根据《农业机械购置补贴专项资金使用管理办法》规定“购机者购机时应向供货方提交购机补贴协议,并按扣除补贴金额后的机具差价款交款提货,供货方出具购机发票。
县级农机主管部门应对本辖区购机情况进行核实,并将核实结果报省级农机主管部门。
供货方凭补贴协议和发票存根定期向省级农机主管部门提出结算申请。
省级农机主管部门核实无误后,出具结算确认清单,并向省级财政部门提出结算申请。
省级财政部门在接到申请后10个工作日内,予以审核并与供货方结算补贴资金”,即补贴资金结算政策为:
购机者享受“差额购机”政策,供货商承担“代位垫资”义务,农机部门履行“即购即补,直补农民”职责,财政部门执行“统一结算”原则。
2.5.2补贴机具经销商资格的认定
按照农业部、财政部文件要求,省级农机主管部门制定经销商准入资格条件,由农机生产企业据此自主提出并推荐在全省范围内具备经销其补贴产品资格的经销商建议名单,单一生产企业推荐的经销商数量由各省自行确定,经省级农机主管部门审定后统一对外公示并发布实施。
2.5.3国家农机购置补贴情况
中央财政农机年购置补贴资金从2004年度0.7亿元增加到2009年的130亿元。
农机购置补贴范围由2004年66个县,扩大到涵盖全国所有的农牧业县和所有农场。
补贴机具种类由9大类18小类扩大到12大类38小类,包括所有主要粮食生产机械。
2.5.4说明
●农机购置的补贴有两个层面上,一个是国家层面,一个是各省的层面。
●农机购置的补贴是农机流通的行业企业直接在农机的价格上下调,直接让农民受惠,然后流通的行业企业再向国家申请补贴。
●补贴虽然没有直接给农机生产企业,但政府的补贴行为提升了下游农民的购买力,整体推进了农机产业链的整体发展,农机的制造行业也从中受惠。
●插秧机行业的补贴重点:
高速乘坐式插秧机(在苏、锡、常等经济发达地区,对插秧机的补贴几乎完全针对高速乘坐式,而且补贴力度很大,在浙江、广西、广东等地,高速插秧机的补贴额度约为5-6万元,有的甚至达到7万元,个别地方农民只需自掏一万多元就可以把一台高速插秧机开回家)。
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