浅谈机械化在油菜生产种植中的应用论文

摘 要： 随着我国农业生产区域集中模式的不断推广，油菜生产过程传统作业模式已经无法满足实际需求，必须提升油菜生产机械化程度。为此，就油菜生产过程机械化技术应用展开研究。首先，对油菜生产全过程进行分析，发现需要在播种、移栽、收获阶段最需引进机械化。然后，研究直播施肥联合机和联合收获机结构及性能。最后，通过试验研究验证油菜生产机械化技术应用效果，旨在为后期机械化技术推广奠定基础。

关键词： 油菜。 机械化。 生产。

0 引言。

油菜是我国重要的产油作物，当前我国油菜种植占据每年产油作物 40% 以上，产油量占据 30% 以上。随着我国油菜种植逐渐趋向集中模式，对油菜种植效率有一定要求，传统人力种植方式已经无法满足实际种植需求，因此需要提升油菜种植全过程机械化程度。从现状看，我国油菜生产机械化发展机械化技术未跟上时代步伐，导致生产效率低下，需要通过人力支持完成，由此造成人力成本较高，不利于油菜种植大面积推广。推进我国油菜生产过程机械化技术应用应该本着节能、绿色、低成本、高效率及可行性强等原则，推动我国油菜种植由传统作业模式向现代化种植模式发展，为油菜种植后续发展奠定坚实基础。

1 油菜生产工艺流程。

油菜生产全过程流程较多，主要为：油菜播种-油菜移栽-油菜生长维护 （ 施肥、除草除虫、治病等）-油菜收获-油菜脱粒-油菜籽加工等环节。在以上过程中，最影响油菜种植效率的是油菜播种、油菜移栽及油菜收获几个环节。油菜生长维护过程周期较长，一般不影响油菜种植周期，油菜脱粒可作为联合收割部分环节，也可作为后续加工环节。基于此，为提升油菜生产全过程机械化程度，需从油菜播种、油菜移栽及油菜收获几个环节入手。

2 油菜直播施肥联合播种机应用研究。

油菜播种有穴播、条播、散播集中方式。不同于其他作物播种，油菜籽粒较小、结构脆弱，实际播种过程中易出现破损、播种不均等问题。传统播种方式为翻耕、开沟、施肥、直播或移栽等，为减少作业环节，降低移栽过程油菜损伤，可在播种时选用直播方式，即播种后无需进行移栽。传统播种方式工序繁多，劳动强度大，需耗费大量人力、物力，种植效率无法保证。

因此，在油菜生产机械化过程中，采用直播施肥联合机作为播种机械，实现耕地、施肥、播种三位一体作业方式，并可消除移栽环节，以提升油菜种植成活率。图 1 为某直播施肥联合机设计结构图。

该装置工作时主要通过其悬挂装置与动力拖拉机相连，旋耕装置通过万向联轴器与动力装置相连，并采用 2 级带传动风泵提供动力，通过风泵向旋耕装置提供正负气压。拖拉机主要作用是带动播种机向前运动，配备仿形地轮通过链传动将左驱动轮与外槽排肥器相连，肥料经排肥器排入旋耕种床够内，右轮通过链传动驱动排种器内排种圆盘旋转。控制正负压，通过正压推种、负压吸种。

1） 排种器。排种器是播种核心部件，其性能好坏直接关乎到整机质量。当前，常用排种器主要有机械式和气力式两种，机械式排种器播种效率高、结构简单、成本低廉，但在播种时对种子尺寸有一定要求，种子尺寸一致的种子优先选用机械式排种器。气动式排种器适用性强，适用于各种尺寸种子，排种过程不会伤害到种子，且可有效提升排种频率，是当前使用较多的排种器。

2） 传动系统。本排种机采用功率超出 36kW 的'动力拖拉机，输出端轴转速可达到 540r/min,传动路线为：拖拉机动力输出至旋耕装置和风泵，以及仿形驱动轮传递至排种器和施肥装置。

3） 风泵系统。风泵系统主要作用是为排种器器提供气压，其结构如图 2 所示。

4）旋耕刀。为提高油菜种植效率，在播种中一般都采用旋耕方式，尽量降低土壤翻滚次数，仅仅在种床布置旋耕刀组，种床宽度一般设置在 100mm 左右，并且在结构上增挡土板，从而使得土壤可被有效回填，提升平整度。

5） 排肥系统。排肥系统需要施专用肥料。选用外槽排肥轮，排肥开沟采用窄翼开沟器。在实际工作中，可通过控制外槽轮宽度实现对排肥量控制。

3 油菜联合收获机设计应用。

当前油菜收获方式主要有两种：一种是分段收获，即先将油菜收割晒干后再进行脱粒等。该种收割方式一般为人工收割，在油菜未完全成熟前将油菜收割，在收割中充分利用油菜后熟作用。该种作业方式不仅人力成本较高，还会造成收获周期较长，导致农业种植风险较大。同时，该种方式不仅会在收获过程中造成掉粒情况严重，还会产生较多秸秆，而秸秆一般采用就地焚烧方式，对环境造成一定影响，因此该种方式已经逐渐被放弃。另一种是机械化联合收获。

即当油菜成熟后便可使用机械化联合收获方式实现油菜收割、物料运送、清选、籽粒回收及秸秆粉碎回田等全流程收获工序。该种收获方式不仅效率高，且具备省时、省工等特点。油菜种植受天气影响较大，种植过程中往往需要紧急抢收，通过联合收获机不仅可有效降低种植风险，还可有效降低劳动强度，缩短油菜种植周期。

3. 1 油菜联合收获机总体结构方案。

油菜联合收获机在设计过程中采用机、电、液等一体化技术，配备橡胶轮胎、液压装置、无级变速箱、行走底盘、割台及脱离清选分扬结构等，具备较高工作性能及工作效率，如图 3 所示。

油菜联合收获机工作流程如图 4 所示。该油菜联合收获机割台正前方位置。发动机在底盘左前方位置，该种方式可将机器重心位于履带接地中心前面，便于油菜联合收获机在农田中作业时出现翘头现象。驾驶室与脱粒装置分布于上下方，可开阔驾驶员视野。排草口位于整机后部，高度较低，可降低工作灰尘量。采用油菜专用割台与小麦、水稻等通用割台相连接，并与底盘机架铰接。整机内部有脱粒分离清选装置、回收装置及秸秆粉碎装置等。

3. 2 油菜联合收获机技术参数。

1）喂入量和割幅。喂入量是联合收割机其他部件设计依据。当前，常见油菜联合收获机喂入量约为q = 1. 5kg / s,割幅 B = 1. 8kg / s2） 机器前进速度。设定喂入量及割幅后，便可以此为依据计算机器前进速度，计算公式为：

Vm = 1333qβ/[BW（1 + β）].

式中： Vm-机器前进速度。

W -农作物亩产量。

B -联合收获机割幅。

q -喂入量。

β -谷草比。

生产效率为：

θ = 5. 4ηBVm/15.

式中：

θ -生产效率。

η -收获时间利用系数。

实际生产中，为满足生产率要求及生产可靠性要求，上式可转换为Vm=θ/0. 19B.

在此基础上，设定工作速度为 0. 8 ~1. 2m/s.

3）行走系统功率计算。行走装置采用履带结构，其最大动力应满足爬坡需求。行走系统功率式为：

Px = （T × V）/（102η1η2）。

式中： Px-行走系统输入功率。

T-履带行走装置牵引力。

η1-履带传动效率，取η1= 0. 9.

η2-液压装置传动效率，取 η2= 0. 8.

履带行走装置牵引力 T 为：

T = Tf+ Ti= f × G + sinα × G.

式中 Tf-履带行走装置滚动阻力。

Ti-履带行走装置坡道阻力。

f -履带行走装置滚动阻力系数，取 f = 0. 15.

α -最大设计坡度角，取 α = 16°。

G -联合收获机质量，取 G = 2 100kg.

在此基础上计算得知：T =894kg,Px= 14kW.

脱粒功率主要与喂入量、油菜茎秆长度、滚筒转速等直接相关，收获机每 1kg/s 喂入量平均功率为 9kW,收获机设计喂入量为 1. 5kg/s.在此基础上，计算脱粒功率为 PT= 1. 5 × 9 = 13. 5kW,辅助部件功率估算为Pq= 8kW.最后，计算出油菜收获机整机功率为：

P总 = Px+ PT+ Pq= 36. 1 kW.

4） 行走变速机构。联合收获机行走装置一般采用静压传感器结合变速箱组合底盘、前轮驱动、橡胶宽履带等作为行走装置主要机构，通过该种装置可实现收获。无级变速便于有效提升收割机性能及效率，降低劳动者强度。行走机构结构图如图 5 所示。

行走底盘部分静液压无级变速转向、离合器等组合装置如图 6 所示。

4 试验材料、方法和结果。

4. 1 试验材料。

针对某试验田，从播种阶段使用油菜精量联合直播机进行播种，并在收获阶段使用多功能油菜联合收获机进行收获工作。

4. 2 播种试验。

1）通过 JPS - 12 型排种器实验台展开试验。首先，对排种器进行台架试验，试验结果为该排种器种子破碎率为 0,漏播指数不足 2% ,重播指数不足 3% .

2） 田间试验。该机器在某实验基地展开田间试验，对照人工撒播实验，试验面积共计 0. 8hm2,油菜品种为“华杂 9”.试验结果表明：通过油菜精量联合直播机播种均匀，无破损率，种子用量在 1. 6 ~ 2. 6kg/hm2之间，施肥量在 220 ~ 520kg/hm2之间。播种完成后无需人工处理，出苗率高，生长势头良好。人工播种种子用量因人而异，种子播种不均匀，出苗率较低，需要后期进行人工间苗。播种 30 天和 60 天后分别在田间随机采样调查，发现机器播种试验田中油菜苗生长粗壮、苗齐、根系较为发达。人工播种区域根系不明显，且油菜苗生长良莠不齐，成活率不高。田间试验发现，机器播种效果远高于人工播种。

4. 3 收获试验。

油菜联合收获机喂入量为 1. 3 ~ 1. 5kg/s,试验田油菜茎秆粒子比例为 2. 5 ~ 5. 5,油菜粒子含水率在10% ~ 25% 之间，茎秆含水率在 10% ~ 25% 之间。

在实际收获过程中，对油菜粒子、茎秆、排出物等参数进行测定。喂入量为：

Q = W/t.

其中，Q 为喂入量。 W 为喂入总总量。 t 为作业时间。设测定区长度为 L ,通过测定区时间为 t ,则通过测定区行进速度 V 为：

V =L/t.

其他参数计算可参照相关标准。在选定试验田进行收获试验，成熟作物高度达到 120cm,自然落粒3. 0g / m2,粒子含水率 21%,茎秆含水量为 71. 5%,油菜亩产量可达到 2 760kg/hm2.

试验进行过程中，实际喂入量为 1. 5kg/s,行进速度为 1. 2m/s.在此基础上，其他参数如表 1 所示。

由表 1 可知：以上参数均满足生产需求，且生产率可达到 0. 32hm2/ h,极大地缩短了生产周期和成本。

5 结论。

提升油菜生产全过程机械化程度需从油菜播种、油菜移栽、油菜收获几个环节入手，在油菜生产机械化过程中可采用直播施肥联合机作为播种机械。通过直播施肥联合机，可实现耕地、施肥、播种三位一体作业方式，并可消除移栽环节。油菜成熟后便可使用机械化联合收获方式，实现油菜收割、物料运送、清选、籽粒回收及秸秆粉碎回田等全流程收获工序。该种收获方式不仅具备较高效率，还具备省时、省工等特点，具有良好的发展前景。

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