三江平原水稻田间生产机械化系统分析与综合优化设计研究

【摘要】： 本研究是黑龙江省农业现代化建设创新工程课题的一个子课题，通过系统研究水稻 田间主产过程机器系统，为三江平原加快实施水稻生产全程机械化提供理论依据。 根据国内外水稻田间生产过程机械化研究现状，结合三江平原水稻生产过程机械化 的实际情况，本文以耕整地、插秧和收获作业环节的机器系统作为研究对象，对水稻田 间生产的环境条件、生产工艺过程、最佳作业期、机器系统选型等进行了综合优化研究。 本文较系统地对PVC塑料池埂进行了试验研究，得出应用PVC塑料池埂从经济性和 适用性上均优于泥埂，有利于机械化作业，节省劳力，不误农时，降低了综合费用，它 是水稻生产作业的一种变革性的措施。 采用随机区组试验研究方法，对三江平原水稻生产中插秧和收获作业环节的适时性 损失进行了试验，首次得到了该地区水稻生产适时性损失函数和适时性损失系数，使水 稻生产机器系统的配备理论更加完善。 本文对实际操作过程中提出的履带车辆（前驱动）前进比后退省力进行试验研究，通 过自行研制的转向力矩传感器和标准扭矩仪以及拉压传感器，对履带车辆前驱动和后驱 动的转向力矩、制动力和转向半径进行了测试，首次得出履带车辆前驱动比后驱动转向 力矩小50％的结论，同时得到转向力矩与制动力和转向半径的变化规律，以及制动力与 转向半径的变化规律，这些结论为履带车辆在前后驱动配置上提供了重要的理论依据。 运用模糊数学综合评判和层次分析方法分别对三江平原实际应用效果较好的水稻 插秧机和联合收割机设置多项指标进行多种机型的优选，按综合指标给出了优劣排序。 本文首次将适时性损失最小引入目标函数，建立了机器系统配备的非线性规划模 型，并对三种方案进行了模拟优化，得出了使用PVC池埂的两旋一翻方案最优，同时得 到插秧和收获作业天数是系统成本影响最大的因素，获得了三江平原水稻的适宜插秧和 收获作业天数，以及水稻田间生产机械化系统的机器配备量。对比分析表明，优化的机 器系统经济效果显著，具有良好的可操作性，从而为三江平原实现水稻全程机械化提供 了重要的理论指导。