论文部分内容阅读
1，张洪江2，杨丹3
摘要：在发展节水农业，保证水稻节水栽培的农艺要求中，人们采用水稻覆膜节水栽培法。目前采用覆膜的方法是：人工开畦沟、人工覆膜、人工覆土与人工打孔的简单工艺方法，人工覆膜费时、费工、效率低且劳动强度大，1d 3人仅可以人工覆膜667m2水田。它直接阻碍着水稻节水栽种技术的发展进程。研制水稻节水自动覆膜装置一直是业内工作人员努力探索研究的课题。现在课题组研制了1台自动覆膜、自动起畦、自动开沟、自动膜边压紧与自动打孔的覆膜试验装置。覆膜装置在拖拉机动力牵引与1人配合1d覆膜可达30000～33000m2，是人工覆膜的45～50倍，节水可达697%左右；667m2增产92%左右。
关键词：覆膜；节水；装置；增产；高效
中图分类号：S2235文献标识码：A
1引言
世界200多个国家中有100多个国家严重缺水，28个国家极度缺水，中国是13个最极度贫水的国家之一，而水稻是农业中用水最多的主要粮食作物，湖南省水稻研究所刘洋教授多年研究发现，其用水量占农业用水量的65%，占全国总用水量的54%[1]，耗水量巨大。湖北省十堰市农业局沈康荣研究员发现，水稻覆膜栽培可节水70%左右；不同栽培方式的产量结果与常规水稻栽培方法相比增产197%[2]。因此，发展节水农业是实现中国水资源可持续利用的内在需求。水稻覆膜栽培是一项新型高效节水栽培技术，是发展节水农业的主要途径，对解决中国水资源短缺问题和保障21世纪13亿人口食物安全具有重大的现实意义与长远意义。
在发展节水农业，保证水稻节水栽培的农艺要求中，人们采用水稻覆膜节水栽培法。目前采用覆膜的方法是：人工开畦沟、人工覆膜、人工覆土与人工打孔的简单工艺方法，人工覆膜费时、费工、效率低且劳动强度大，1d 3人仅可以人工覆膜667m2水田。它直接阻碍着水稻节水栽种技术的发展进程。研制水稻节水自动覆膜装置一直是业内工作人员努力探索研究的课题。
2覆膜装置的研制
理论分析与探索了覆膜行走速度与自动打孔的运动规律，膜与土壤附着力的重力调节规律以及覆膜打孔后膜边覆土压边的速度规律等，我们研制了1台自动覆膜、自动起畦、自动开沟、自动膜边压紧与自动打孔的覆膜试验装置。
21覆膜装置对各机械系统运动的要求
覆膜装置对各机械系统的运动性能主要是：
211覆膜速度和压膜辊相对的切向速度
212膜与畦面准确精度和打孔机械系统的相对精度
213覆膜装置前进速度和圆盘覆土器覆土准确度
214在水田环境干扰下的稳定性。
这些特性主要取决于覆膜装置中各机械系统的动、静特性。内部各机械系统来说，我们希望系统有一个较小的运动误差时，覆膜装置移动部件能迅速反应，即系统具有较高的灵活性。
22覆膜装置各机械系统的可靠性
覆膜装置是一种较高精准度、较高效率的自动装置，如果发生故障其对农时损失则更大，所以提高覆膜装置的可靠性就显得更为重要。
可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，对覆膜装置来说，它的规定条件是指零件的可靠性、水田环境条件、工作方式以及干扰强度和操作规程等。该覆膜装置在运行过程中平均故障间隔时间（MTBF）几乎接近运行时间。
平均故障间隔时间为：
（t）=ntenf
式中：n—设备台数；
t—设备运行时间；
f—设备故障次数。
23覆膜装置的布局
覆膜试验装置的结构如图1所示。
24覆膜装置的运动
由图2可以看出，为了保证覆膜的质量要求，覆膜装置必须具备下列运动：
241膜与土壤层上表面摩擦力的作用下，膜与覆膜装置前进方向形成反方向的相对运动，经试验，覆膜装置前进速度每分钟应小于1m；即υ<1m/min为最佳覆膜速度；
242压膜机构4、打孔部件5及覆土机构6的旋转运动，经试验，覆膜装置前进速度每分钟应小于1m时，按水稻行距30cm株距5寸（300×33×5）的农艺要求，即υ=1时，打孔部件旋转1周时，辊桶直径为210mm左右。
25覆膜装置的组成
覆膜装置由五大部分组成：液压升降部件；开畦沟部件；压膜部件；自动打孔部件；覆土压膜部件。自动覆膜装置其结构特点如下：
251采用液压调节装置部件1可控制覆膜时膜与土壤附着力的大小规律。
252联接拉板10通过限位挡板11保证覆膜框架7的摆动浮动量。
253开畦沟部件2a梨体前弧面将土壤推拥，然后分开，土壤在铲前形成突起，两侧土壤受到挤压而分开形成畦沟；开畦沟器2a底部限制畦沟深浅、限制前行左右摇摆量。
254压膜部件4与自动打孔5联结一体，可控制膜的蠕动量以及膜与土壤附着力的大小。
3覆膜装置工作原理
图中1为液压联接架、2开畦沟机构、3覆膜机构、4压膜部件、5打孔部件、6覆土机构、7覆膜框架、8限位挡板、9复平调节板、10联接拉板、11限位挡板、12联接横梁。覆膜装置的各项运动、施加在膜与土壤的附着力、膜与膜辊的拖动力以及覆土轮6a的转矩力等各项参数，由拖拉机的动能与液压系统的控制，及可实现覆膜装置的各项运动与各项参数的正确运行。
4实验数据
覆膜装置在拖拉机动力牵引与1人配合1d覆膜可达30000～33000m2，是人工覆膜的45～50倍，表1与表2是覆膜与不覆膜对照的一组数据。
参考文献
[1]刘洋，等.水稻覆膜栽培研究现状与展望[J].湖南农业科学，2009，（02）.
[2]沈康荣，等.水稻地膜湿润栽培效果初报[J].湖北农业科学，1997，（01）.
[3]王福荣.水田开发新技术 [M].吉林省科学技术出版社，1990.12.
[4]沈康榮.水稻与莲藕覆膜节水高效技术[M].中国农业科学技术出版社，2007.
[5]濮良贵.机械设计[M].高等教育出版社，1991.
[6]谢里阳，等.机械可靠性基本理论与方法[M].科学出版社，2008.10.
摘要：在发展节水农业，保证水稻节水栽培的农艺要求中，人们采用水稻覆膜节水栽培法。目前采用覆膜的方法是：人工开畦沟、人工覆膜、人工覆土与人工打孔的简单工艺方法，人工覆膜费时、费工、效率低且劳动强度大，1d 3人仅可以人工覆膜667m2水田。它直接阻碍着水稻节水栽种技术的发展进程。研制水稻节水自动覆膜装置一直是业内工作人员努力探索研究的课题。现在课题组研制了1台自动覆膜、自动起畦、自动开沟、自动膜边压紧与自动打孔的覆膜试验装置。覆膜装置在拖拉机动力牵引与1人配合1d覆膜可达30000～33000m2，是人工覆膜的45～50倍，节水可达697%左右；667m2增产92%左右。
关键词：覆膜；节水；装置；增产；高效
中图分类号：S2235文献标识码：A
1引言
世界200多个国家中有100多个国家严重缺水，28个国家极度缺水，中国是13个最极度贫水的国家之一，而水稻是农业中用水最多的主要粮食作物，湖南省水稻研究所刘洋教授多年研究发现，其用水量占农业用水量的65%，占全国总用水量的54%[1]，耗水量巨大。湖北省十堰市农业局沈康荣研究员发现，水稻覆膜栽培可节水70%左右；不同栽培方式的产量结果与常规水稻栽培方法相比增产197%[2]。因此，发展节水农业是实现中国水资源可持续利用的内在需求。水稻覆膜栽培是一项新型高效节水栽培技术，是发展节水农业的主要途径，对解决中国水资源短缺问题和保障21世纪13亿人口食物安全具有重大的现实意义与长远意义。
在发展节水农业，保证水稻节水栽培的农艺要求中，人们采用水稻覆膜节水栽培法。目前采用覆膜的方法是：人工开畦沟、人工覆膜、人工覆土与人工打孔的简单工艺方法，人工覆膜费时、费工、效率低且劳动强度大，1d 3人仅可以人工覆膜667m2水田。它直接阻碍着水稻节水栽种技术的发展进程。研制水稻节水自动覆膜装置一直是业内工作人员努力探索研究的课题。
2覆膜装置的研制
理论分析与探索了覆膜行走速度与自动打孔的运动规律，膜与土壤附着力的重力调节规律以及覆膜打孔后膜边覆土压边的速度规律等，我们研制了1台自动覆膜、自动起畦、自动开沟、自动膜边压紧与自动打孔的覆膜试验装置。
21覆膜装置对各机械系统运动的要求
覆膜装置对各机械系统的运动性能主要是：
211覆膜速度和压膜辊相对的切向速度
212膜与畦面准确精度和打孔机械系统的相对精度
213覆膜装置前进速度和圆盘覆土器覆土准确度
214在水田环境干扰下的稳定性。
这些特性主要取决于覆膜装置中各机械系统的动、静特性。内部各机械系统来说，我们希望系统有一个较小的运动误差时，覆膜装置移动部件能迅速反应，即系统具有较高的灵活性。
22覆膜装置各机械系统的可靠性
覆膜装置是一种较高精准度、较高效率的自动装置，如果发生故障其对农时损失则更大，所以提高覆膜装置的可靠性就显得更为重要。
可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，对覆膜装置来说，它的规定条件是指零件的可靠性、水田环境条件、工作方式以及干扰强度和操作规程等。该覆膜装置在运行过程中平均故障间隔时间（MTBF）几乎接近运行时间。
平均故障间隔时间为：
（t）=ntenf
式中：n—设备台数；
t—设备运行时间；
f—设备故障次数。
23覆膜装置的布局
覆膜试验装置的结构如图1所示。
24覆膜装置的运动
由图2可以看出，为了保证覆膜的质量要求，覆膜装置必须具备下列运动：
241膜与土壤层上表面摩擦力的作用下，膜与覆膜装置前进方向形成反方向的相对运动，经试验，覆膜装置前进速度每分钟应小于1m；即υ<1m/min为最佳覆膜速度；
242压膜机构4、打孔部件5及覆土机构6的旋转运动，经试验，覆膜装置前进速度每分钟应小于1m时，按水稻行距30cm株距5寸（300×33×5）的农艺要求，即υ=1时，打孔部件旋转1周时，辊桶直径为210mm左右。
25覆膜装置的组成
覆膜装置由五大部分组成：液压升降部件；开畦沟部件；压膜部件；自动打孔部件；覆土压膜部件。自动覆膜装置其结构特点如下：
251采用液压调节装置部件1可控制覆膜时膜与土壤附着力的大小规律。
252联接拉板10通过限位挡板11保证覆膜框架7的摆动浮动量。
253开畦沟部件2a梨体前弧面将土壤推拥，然后分开，土壤在铲前形成突起，两侧土壤受到挤压而分开形成畦沟；开畦沟器2a底部限制畦沟深浅、限制前行左右摇摆量。
254压膜部件4与自动打孔5联结一体，可控制膜的蠕动量以及膜与土壤附着力的大小。
3覆膜装置工作原理
图中1为液压联接架、2开畦沟机构、3覆膜机构、4压膜部件、5打孔部件、6覆土机构、7覆膜框架、8限位挡板、9复平调节板、10联接拉板、11限位挡板、12联接横梁。覆膜装置的各项运动、施加在膜与土壤的附着力、膜与膜辊的拖动力以及覆土轮6a的转矩力等各项参数，由拖拉机的动能与液压系统的控制，及可实现覆膜装置的各项运动与各项参数的正确运行。
4实验数据
覆膜装置在拖拉机动力牵引与1人配合1d覆膜可达30000～33000m2，是人工覆膜的45～50倍，表1与表2是覆膜与不覆膜对照的一组数据。
参考文献
[1]刘洋，等.水稻覆膜栽培研究现状与展望[J].湖南农业科学，2009，（02）.
[2]沈康荣，等.水稻地膜湿润栽培效果初报[J].湖北农业科学，1997，（01）.
[3]王福荣.水田开发新技术 [M].吉林省科学技术出版社，1990.12.
[4]沈康榮.水稻与莲藕覆膜节水高效技术[M].中国农业科学技术出版社，2007.
[5]濮良贵.机械设计[M].高等教育出版社，1991.
[6]谢里阳，等.机械可靠性基本理论与方法[M].科学出版社，2008.10.