浅谈插秧机的分插机构主要形式与研究进展

浅谈插秧机的分插机构主要形式与研究进展
摘要：插秧机一般具有秧船、机架、秧箱、送秧机构、分插机构、传动系统、
起落和调节机构。

其中分插机构是插秧机的关键部件，其功能主要将秧苗从秧毯
中取出并插入土中的机构。

本文主要介绍目前插秧机分插机构的主要形式与研究
进展，分析不同形式分插机构的结构原理，并互相进行比较分析。

关键词：插秧机；分插机构；主要形式；研究进展
一引言
插秧机的分插机构是完成分秧、插秧的主要工作部件，其性能决定插秧机的
工作质量。

因此，对分插机构结构的研究一直是热点。

目前按分插频率，可以分
为传统分插机构和高速分插机构两种类型。

二分插机构的主要形式.
2.1传统分插机构
传统分插机构有摇臂导杆分插机构、转臂滑道分插机构和曲柄摇杆分插机构。

①摇臂导杆分插机构
摇臂导杆分插机构主要应用于人（畜）力插秧机上，适用洗根苗。

这种机构
的优点：构造简单、体积小、操作方便、重量轻。

缺点是：插秧质量不好，生产
率低，不能满足农业生产机械化要求。

代表的机型有ZZPR一65、ZZPR一66。

②转臂滑道分插机构工作原理：分插轮转动和主副滚轮受环形滑道控制的相
对于分插轮的摆动组合而成。

在1974年，我国完成了转臂滑道滚动直插机型的
设计，进入了专业化生产阶段，并广泛应用。

这种机构的缺点：结构复杂；取秧
可靠性低；滑道摩擦大，影响了插秧的效率。

代表性的机型有22一532、22一632。

③曲柄摇杆分插机构
曲柄摇杆分插机构是应用于水稻插秧机上较早的一种分插机构，曲柄摇杆分
插机构的插秧效果较好。

它是我国唯一大批量生产，并得到大面积推广的插秧机。

这种机构的缺点：高插次时产生机架振动加剧，影响插秧工作效率；分插机构秧
爪尖线速度过高，产生分秧不均的缺陷。

代表性的机型号表的机型是ZZT一935。

2.2高速分插机构
从1980年起，国外开始研究新型分插机构，代替传统的分插机构。

日本农机化研究所开发的偏心齿轮行星式分插机构和椭圆齿轮行星式分插机构。

国内从1990年，开始高速分插机构研究，主要研究有旋转滑道式分插机构、差速式分插
机构、齿轮（偏心、椭圆）行星式分插机构和偏心链轮式分插机构。

①旋转滑道式分插机构
90年代初，借鉴日本旋转式分插机构，我国农机学者开始旋转式分插机构的
国产化研究。

1993年吉林四平农机化所设计出的旋转式分插机构如图1。

旋转滑
道式分插机构基本能适应我国北方单季稻地区和南方多熟制地区的农艺要求。

这
种机构的缺点：滑道加工难度大，成本高，整体重。

1．第一栽植臂 2．滑道 3．第二栽植臂
图1旋转滑道分插机构
②齿轮（偏心、椭圆）行星式分插机构
偏心齿轮行星式分插机构共5个偏心齿轮如图2，半径相同。

其工作原理：太阳轮10固
定不动，两边对称分置两对齿轮，靠近太阳轮为惰轮9，两端为行星轮8，栽植臂固定在行
星轮上，推秧凸轮固定在行星轮的轴上。

行星架转动时，行星轮相对行星架转动，栽植臂随
行星轮相对于凸轮转动，从而带动推秧杆压缩推秧弹簧。

在凸轮缺口处，推秧弹簧释放能量，驱动推秧杆将秧苗从秧针推入土中。

这种机构与曲柄摇杆式分插机构相比，振动小，提高单
位时间插次。

1.推秧凸轮
2.拨叉
3.推秧弹簧
4.载植臂
5.推秧杆
6.秧爪
7.行星架
8.行星轮
9.惰轮 10.太阳
轮
图2行星齿轮式分插机构
③差速式分插机构
差速分插机构如图3是自由度为2的差动轮系，此轮系由3个全等的椭圆齿轮和2个栽
植臂总成组成，3个椭圆齿轮的回转中心都在在椭圆齿轮的焦点上，且初始相位相同，支撑
在壳体3上。

工作时，壳体作为一个原动件绕太阳轮的中心轴转动，而太阳轮为另一个原动
件以壳体2倍的转速同方向转动，从而带动与行星轮固结的一对栽植臂形成所要求的轨迹和
运动。

1.行星轮2．太阳轮3．行星架4．行星轮5．栽植臂
图3差速式分插机构
④圆柱齿椭圆齿行星系分插机构
圆柱齿椭圆齿行星系分插机构如图4，中央圆柱齿轮固定不转，与其啮合的 2 个圆柱齿
轮随齿轮盒转动，带动同轴的椭圆齿轮也随着转动，该椭圆齿轮与行星椭圆齿轮啮合，合成
栽植臂的非匀速栽植轨迹。

该分插机构减小了行星轮轴与中心轴距离，减小惯性力及齿轮盒
对秧苗冲击小。

1．栽植臂2．齿轮箱3．圆柱齿轮椭圆齿轮组
图 4 圆柱齿椭圆齿行星系分插机构示意图
⑤宽窄行行星系分插机构
宽窄行分插机构行星轮系如图5所示，主要由太阳轮、中间非圆齿轮、中间斜齿轮和行
星轮组成，其中间非圆锥齿轮和中间斜齿2同轴安装。

太阳轮与中间斜齿轮啮合，带动行星
轮转动，从而完成取秧和插秧过程，由于非圆齿轮的存在，秧爪尖点的运动轨迹为空间轨迹。

1.行星轮
2.中间斜齿轮
3.中间非圆齿轮
4.太阳轮
图5 宽窄行分插机构
三．总结
在实际生产中传统分插机构和行星轮系分插机构都可满足秧爪轨迹和姿态控制的要求，
由于传统的分插机构本身结构特点，尽管采用了各种优化、平衡和减振等办法，其单位时间
的实际插秧频率只能在 260～270 次／min；而行星轮系分插机构的插秧频率为400～600 次
／m in。

因此，研究新型高效的分插机构行是水稻插秧机分插机构发展的方向。

参考文献：
[1]张凯陶冶高宽洲．混合齿轮行星系分插机构的设计与仿真[J]．图学学报，2015，36（4）：609-614.
[2]柳春柱，王金武.水稻插秧机分插机构的主要形式及研究现状[J].现代化农业，2006（9）：27-30.
[3]赵凤芹．正齿行星轮分插机构计算机辅助分析与设计[D]．沈阳：沈阳农业大学，2002：1-11.
新型分插机构建模与仿真研究，编号QNL201609
作者简介：孟贺（1981—），女，汉族，辽宁营口人，讲师，硕士研究生，研究方向：
工程图学
注：本文系2016年营口理工学院科研项目“新型分插机构建模与仿真研究”（编号
QNL201609）。