甘蔗种植机机构设计

第1章引言

农业机械化是农业现代化的重要标志和技术撑点。但美中不足的是，全国各农业生产行业均有相应的生产机械，唯独甘蔗生产机械的研制与推广，几乎还在“零”起点上徘徊。甘蔗生产的种植、收获等主要环节，至令仍然延续几千年的手工操作方式，使蔗糖生产成为一个技术含量不高的落后产业，拖了中国农业现代化的后腿。

入世后，我国糖业市场已经成为世界糖业市场和重要组成部分，我国糖业正直接面对竞争激烈的国际糖市，面临国际糖市低糖价的严峻挑战。由于人工生产甘蔗劳动强度大、工效低、成本高，是甘蔗生产成本居高不下的主要原因，而甘蔗成本占了我国制糖总成本的比例高达70%，削弱了我国糖业在国际市场上的竞争力。

甘蔗是一年收获一次的热带和亚热带农作物，并且收获和种植为同一季节，即边收边种，所以需要大量的劳动力。近年来，由于城市化进程的加快，农业人中基数在逐步缩小，甘蔗垦区从事农业生产的劳动力严重缺乏，不得不花高价雇请大量外来民工从事甘蔗种植和收割的工作，大大地增加了生产成本，同时由于季节性地雇用大量民工，人员流动性大，难于管理，使当地社会治安不断恶化等一系列问题出现。更为严重的是，随着西部大开发战略的实施，使得来自西部欠发达地区的民工越来越少，由于雇请不到劳动力，使得部分不得不丢荒。可以说解决甘蔗生产劳动力不足，劳动强度大，成本高等一系列问题，一个有效的办法就是发展甘蔗机械化生产。从现实情况看，甘蔗生产机械化水平低已经成为制约我国糖业实现跨越式发展、较好地实现与国际市场接轨的瓶颈，只有突破这个瓶颈，我国制糖业才能实现产业化规模经营，而只有实现机械化、产业化规模经营，才能大大提高劳动生产率，改善甘蔗生产条件，降低甘蔗生产成本，提高国际竞争力。因此，开发、研制和推广技术先进、功能齐全的甘蔗机械及其配套技术，满足甘蔗生产发展的需要，就成了当前我国制糖来时不我待具有划时代意义的关键性任务。

据糖业年报报导，2004年我国甘蔗种植面积1710万亩，2003年食糖产量为1063万吨（1994年为602万吨），而食粮消费量为1200万吨，人均不到9公斤（世界平均为21公斤，欧美发达国家人均50公斤以上），随着国民生活水平的提高，食糖消费水平量将有较大的增长。另外，由于近年来石油价格的不断上涨，各国都在积极寻求新的替代能源，而酒精作为一种可再生的清洁能源，越来越受到人们的重视。我国是世界上主要石油进口国之一，油价的高涨给我国国民经济的发展带来了严重的影响崭家有关部门已经制定了在汽油中掺入10%酒精的相关政策。甘蔗作为制糖工业的主要原料和可和产酒精的能源作物，将在国民经济的发展中起到越来越重要的作用。由此可见，实现甘蔗生产机械化不仅有着巨大的用武之地，而且有着十分广阔的发展前景。而且开发研制甘蔗生产机械，将会极大地减轻蔗农的劳动强度，提高甘蔗的亩产量，增加蔗农收入，提高蔗农种植甘蔗的积极性，也是贯彻落实党中央关于“三农”问题的具体体现。

澳大利亚和欧美等发达国家在上世纪末已基本实现甘蔗生产全程机械化，大大地提高了劳动生产率和降低了甘蔗的生产成本（我国的甘蔗生产成本是澳大利亚的两倍）。我国在上世纪七、八十年代起就开始研制甘蔗种植机，工作过程是先用开沟犁开沟，人工将整条甘蔗种连续关入喂入筒，由两对输送胶辊夹持蔗苗关到沟内，由旋转的切割刀切断成断落入沟内，同时喷药消毒，然后施肥、回土，配套动力多为中型

轮式拖拉机。但普遍存在如下问题：（1）对开弯曲的蔗种不易喂入，而我国主要蔗区因风害严重，甘蔗多数为弯曲；（2）若以蔗梢为蔗种，蔗种短且工效低，影响使用效果；（3）伤芽率高，由于切割是随意的，不可避免地会切伤蔗种。因面无法推广应用。而在上世纪九十年代我国农垦系统开始引进国外成套甘蔗生产机械（主要是美国和澳大利亚的），由于国外的甘蔗种植机械对于我国目前相对粗放的环境条件和现状存在着以下共同的问题：（1）机型大，要求种植行距1.4m—1.6m(而我国目前为1m—1.2m)；（2）国外的甘蔗种植机均属牵引式，转弯半径大（6m以上），田间地头需要人工配合种植的面积较多；（3）漏播率和伤芽率高（两者加起来达12%--20%）。

为了解决以上问题，我国已投入了大量人力物力，值的高兴的是，一种多功能自动化甘蔗种植机已由湛江市一农机制造企业研发成功，并通过了农业部热带作物机械质量监督检验测试中心的实操检验，经鉴定该技术填补了国内空白。

这种甘蔗种植机能一次性进行开沟、施肥、排种、喷除草剂、覆盖地膜等种植工序，施肥和排种较均匀，开沟质量和覆盖地膜质量可靠，能大大减轻劳动强度。特别是适用于大面积甘蔗种植作业。经多次试验表明，每亩增产500－1000公斤，约增产10％－20％。而机械种植成本仅为10元／亩，大大低于55－60元／亩的人工种植费。

第2章创新设计概述

2．1主要研究内容

拟研制适合我国甘蔗产区的多功能机电一体化甘蔗种植机，用于种植已切割成段的蔗种，需要重点研究的内容是：

（1）我国甘蔗生产区地处西南部丘陵地区，种植环境较复杂，尤其是在阴雨天，土壤的承重能力较差，因此要解决好种植机牵引与行走的问题。

（2）由于蔗种粗细不均且弯曲，在种植时要求不能损伤蔗芽，需解决如何将杂乱无章、不规则的蔗种均匀、有序地排列到蔗沟的难题。

（3）根据深耕浅种的农艺要求，甘蔗种植有深开沟、回土、下肥、覆薄土、排种、喷灌、培土、覆盖地腊、压膜、喷除草剂等道工序，需解决如何能准确、协调地一次性完成所有种植工序。

（4）需解决国外种植机转弯半径大的难题。

2．2以上甘蔗种植机的总体分析

为进一步改进设计，现分析以上甘蔗种植机优缺点。

（1）整机按照功能联合、结构组合、性能综合的技术思路进行设计，能一次性地完成两行甘蔗种植，作业效率高，完全适合我国甘蔗种植环境和符合农艺要求；

（2）排种、排肥装置固定于车厢上，使蔗种、肥料装载量大，且施肥位置较合理，有得蔗苗的根系及时吸收肥料中养分，保证蔗苗的生长速度；

（3）采用自走式设计方案，行走并转采用橡胶履带，使转弯灵活、半径小，对地面压力小，不易使土壤板结，适合各种土壤条件作业，且可在公路上行驶，转移较方便；

（4）地膜拉力平衡、松紧一致，使蔗芽容易穿透地膜，蔗种比人工种植早发芽，特别适用于抗旱种植；

（5）采用复合犁，一次必完成所有种植工序；

（6）排种装置采用人工喂种，自动化程度不高，影响效率提高，劳动强度大。

通过以上分析，现有甘蔗种植机在农艺上已基本满足生产需要，但在结构上还有所不足，在以下内容中，本文将就机构进行改进设计。

2.3 对甘蔗种植机的改进方案

现有种植机的所有传动都采用机械传动，体积大，结构复杂而且传动的效率比较低。

（1）全新设计后所有的技术指标都不低于现有机型的技术指标。具体参数以现有机型为依据进行设计，所有驱动装置都采用液压系统，通过一台四缸柴油发动机提供动力

总体示意图：