插秧机

插秧机（英语：transplanter），是一种将秧苗、幼苗、树木、灌木等作物移植至田间的农业机械^[1]。使用插秧机的主要作物类型包括水稻、蔬菜、花卉、烟草等^[3]。

中国于1953年开始研究插秧机，是国际首先研制插秧机并将其应用于生产的国家之一^[4]。1956年4月，中国开发出了世界上第一台成型水稻插秧机“华东号”^[5]。截止2009年，国际上水稻生产机械化水平较高的国家有日本、韩国、美国、意大利和澳大利亚等国^[6]。

插秧机通过“群体逐次分格取秧直接栽插”工作，其原理为秧苗以群体状态整齐放入秧箱，随秧箱作横向移动，使取秧器逐次分格取走一定数量的秧苗，在插秧轨迹控制机构作用下，按农艺要求将秧苗插入泥土中，取秧器再按一定轨迹回至秧箱取秧^[2]。

插秧机由秧箱、分插秧机构、机架和浮体（或称船板）动力装置、行走装置和送秧机构等装置组成^[2]。可根据操作方式分为步行式插秧机和乘坐式插秧机两类^[7]。插秧机是农业生产中的重要工具，能提高插秧效率、降低成本^[8]。

高速插秧机被认为是插秧机未来发展的主要方向，同时插秧机产品将逐渐走向系列化和多样化^[5]。

20世纪初，意大利、日本等国家曾开展过插秧机的研究工作，但没有获得成功，在经历第一次、第二次世界大战后，两国的研究中断^[9]。

20世纪50年代期间，中国是首先研制插秧机并将其用于生产。1953年，原华东农业科学研究所（1957年改建为南京农机所）将插秧机列入科研课题，1965年梳齿纵拉分秧原理初步成型，并试制出样机。1956年4月，在武昌召开的中国第一次插秧机试验座谈会中，包括世界上第一台成型水稻插秧机“华东号^[5]”在内的两台插秧机参加了田间试验，证明了实现插秧自动化的可行性。1965年，广西65型人力夹式水稻插秧机通过部级鉴定，由南京插秧机场和耒阳插秧机场生产^[4]。

1964年，中国开始出现机动插秧机，其中的代表机型为1967年11月通过部级鉴定的东风2S型机动插秧机，该机型是一种采用转臂滑道式分插机构的插洗根苗的插秧机，获得了全国科技发明奖^[4]。同年，由日本最早的插秧机出现，该型号插秧机由小虎（マメトラ）农机株式会社开发，为洗根苗插秧机，但未大面积使用^[9]。

20世纪70年代，中国出现了可同时插带土苗和插洗根大苗的两用插秧机，以满足农业部推广带土苗移植的要求^[4]。其中的代表机型为东风-47型、湖北-32型等。1979年，中国全国通型的2Z系列机动水稻插秧机通过部级鉴定，推出了共12个不同型号，吸纳了各个机型的优点，有效解决了插秧机作业的行走问题，基本满足了中国各地的农业要求，部件通用化程度达到70%，零件通用化程度达到了85%-88%^[4]。

20世纪80年代是插秧机发展的黄金时期，中国与日本的插秧机发展处于并跑阶段^[9][4]。1986年，日本农机研究所与井关农机（株）共同开发制造了高速插秧机，是现代高速插秧机的原型^[9]。同时非圆齿轮分插机构开始推广使用（偏心齿轮、椭圆齿轮与非圆齿轮的分插机构），分插频率提升了2倍以上^[5]。

截止2009年，国际上水稻生产机械化水平较高的国家有日本、韩国、美国、意大利和澳大利亚等国。日本、韩国以育苗移栽机械为主^[6]。美国、澳大利亚等国的水稻种植不采用移栽方式，而是使用飞机在连片的水稻田中直播，这种播种方式装备成本高，但单位面积机械化作业成本较低^[10]。

各种插秧机栽插部分的组成基本相同，由移箱机构、车架、动力装置、行走机构和送秧机构等装置组成^[2]。

人力插秧机采用间歇插秧方式，插秧动作在机器停歇状态下进行，插秧动作结束后，手拉机器移动一个株距，再次进行插秧动作。截止2012年，人力插秧机已较少推广^[2]。

机动插秧机采用连续插秧方式，在机器行进过程中完成分秧、插秧动作^[2]。

插秧机的工作过程因结构不同而各有差异，但基本流程大致相同。其“群体逐次分格取秧直接栽插”原理为：秧苗以群体状态整齐放入秧箱，随秧箱作横向移动，使取秧器逐次分格取走一定数量的秧苗，在插秧轨迹控制机构作用下，按农艺要求将秧苗插入泥土中，取秧器再按一定轨迹回至秧箱取秧^[2]。

移箱机构是插秧机的重要组成部分，其作用是根据农艺要求把秧苗连续不断的定速、定量进行横向送秧和纵向送秧，并传递动力，驱动栽植臂工作^[11]。

插秧机的秧箱主要用于承载秧苗，并与送秧机构以及分插秧机构协同工作，完成送秧和分插操作。秧箱由箱体、箱架、秧门（包括秧帘）和秧刷等部分组成^[2]。

秧箱能源由步进电机供给，通过带动下丝杠转动和通过链传动将动力传至上丝杠，使上、下丝杠同步转动；由于于丝杠两端螺纹螺距相同，旋向相反，丝杠转动带动与之相连两侧秧箱单元沿导轨和加强梁同时向内或向外水平移动^[12]。使得秧箱能够在横向方向上移动，从而将秧苗移向秧门，以便与取秧器有序地进行栽插操作^[2]。

分插秧机构是插秧机从秧群中分取一定数量的秧苗并插入土中的机构，它是插秧机的主要工作部件，其性能决定了插秧机的插秧质量、工作可靠性和工作效率^[13]。

分插秧机构的结构包括取秧器及其驱动机构以及轨迹控制机构。取秧器在驱动机构的引导和轨迹控制机构的管理下，按照特定的轨迹从秧箱中分取一定数量的秧苗，然后将它们插入土壤中，最后返回原始位置以启动下一次循环操作^[2]。

分插秧机构主要形式分为曲柄摇杆式（对应普通插秧机）和行星轮系式（对应告诉插秧机）^[13]。分插机构在一个工作周期内，主要有四个工作过程：取秧过程、送秧过程、插秧过程和回程过程^[14]。

车架是插秧机的各部件和机构安装的基础，具有要求良好的刚性和轻质的特点^[2]。对于同种车型，车架整体结构变化较小，主要由纵梁、横梁、支撑梁、链接纵梁组成^[15]。

根据机架与船板连接的方式，通常可以分为整体式和铰jiǎo接式两种类型^[2]：

整体式连接：在整体式连接中，一旦插深调节器调整了插秧深度，机架和船板会被锁定在一起。铰接式连接：铰接式连接意味着机架和船板之间只有插锁连接，在作业过程中插秧深度会根据泥脚的深浅而变化。

自走式机动插秧机的行走装置包括驱动轮、导向轮和陆地运输轮等组件。驱动轮通常采用叶片式铁轮，可以有不同的驱动类型，包括独轮驱动、2轮驱动和4轮驱动等^[2]。

高速插秧机的行走变速装置与其他农业机械的行走变速装置相比，有着更高的性能和设计要求，其行走变速装置可分为机械有级变速、带式无级变速、静液压无级变速、液压-机械无级变速等4种^[16]。

商业化的农田作业机械一般都采用人工驾驶和手工操作机构，插秧机驾驶员在田间作业时，通过操纵产氧基的方向盘、主变速手柄和插秧离合手柄实现转向、速度变换和插秧机升降功能^[17]。

自走式机动插秧机的动力驱动部分包括发动机、变速传动装置，以及转向、换档、离合等操纵机构。此外还有各种调节装置、监测讯号装置、牵引架、插秧手座位、秧篮及遮阳装置等辅助部分^[2]。

产品名结构型式技术参数标定功率（KW）发动机转速（r/min）外形尺寸（长×宽×高）（mm）结构质量（kg）工作行数（行）行距（mm）久富2ZS-6(F6)手扶步进式插秧机^[19]手扶步进式3.336002368×1930×9101886300东风井关2Z-6B5（PZ60-AHDRT(G4)-LF）侧深施肥智能高速插秧机^[20]乘坐式14.925003180×2210×24258406300东风井关2ZS-4B(ENP4)手扶插秧机^[21]手扶式2.916002180×1500×9301554300沃得骁龙2ZGF-8H(G4)高速乘坐式宽窄行插秧机^[22]乘坐式18.6-3380×2170×24309308140/360久保田2ZGQ-8D1(SPV-8C)(G4)高速插秧机^[23]乘坐式15.9-3235×2830×25808758300

现代告诉插秧机的原型诞生于1986年，由日本农机研究所与井关农机（株）共同开发制造^[9]。

高速插秧机的行星齿轮机构采用对称布置，偏心轮传动装置是高速插秧机的主要传动装置^[4]。高速插秧机的行走机构采用四轮驱动行走装置，插秧装置采用通用的传统结构，通过高速回转来提高插秧效率^[24]。

高速插秧机与普通插秧机相比，具有插秧速度快、质量好、不用补苗、后返青快等优点^[25]，缺点则是高速插秧机的售价很高，且维修费用和价格都比较昂贵^[26]。

从插秧技术上来看，普通插秧机与高速插秧机在插秧技术上原理基本一致^[24]。区别在于液、电信息技术完善程度、操作方便程度和作业效率^[7]。

水稻插秧机根据操作方式可以分为步行式插秧机和乘坐式插秧机两大类^[7]。

步行式插秧机需要操作员步行操作，通常由操作员手动推动机器完成插秧作业^[7]，步行式插秧机适合丘陵地区自然及经济条件，结构较为简单、轻巧，价格较为低廉。步行式插秧机有2、4、6行等机型，但由于6行机会增加操作难度，所以一般都选用4行机^[27]。

乘坐式插秧机允许操作员坐在机器上进行插秧操作。根据插秧作业效率的不同，乘坐式插秧机又分为普通型和高速型。高速型插秧机通常具有更为完善的液压、电子和信息技术，使操作更趋向于汽车化，提供更便捷和舒适的驾驶体验^[7]。

水稻插秧机根据栽插机构可以分为两大类：曲柄连杆式和双排回转式^[7]。

曲柄连杆式栽插机构主要用于手扶式和普通乘座式插秧机。该类型插秧频率通常受惯性力的限制，一般约为300次/分，但优化的平衡块设计可稍提高频率^[7]。

高速插秧机通常采用双排回转式插秧机构，其运动较为平稳，插秧频率可达600次/分^[7]。

实际生产中，由于其他因素的影响，生产率通常仅比普通乘座式插秧机高出0.5倍左右^[7]。

在设计的株距条件下，普通乘座式插秧机通常采用正向机构，而步行式插秧机一般采用反向机构。株距增大时，反向机型会影响秧苗的直立度和稳定性，而正向机型的影响较小。对于栽插过高的秧苗，反向机型的秧爪在插秧后会离开秧苗，而正向机型的秧爪会涉及秧苗的顶尖部，可能影响直立度。插秧机所能处理的秧苗高度受限于秧门与秧爪尖运动轨迹最低点的距离，一般小于25cm。正向运动轨迹由于插后距离较长，稍高的秧苗也能栽插，而反向轨迹对适应较高的秧苗范围相对较小^[7]。

双排回转式插秧机构的轨迹与正向曲柄连杆机构相似^[7]。

步行式插秧机根据栽插行数可分2、4、6行等不同分类；乘座式插秧机则包括4、5、6、8、10行等多种型号。^[7]

插秧机还可以根据栽植的秧苗类型来分类为毯状苗插秧机和钵体苗插秧机^[7]。

高速插秧机被认为是未来发展的主要方向，但截止2022年，步进式和独轮式插秧机仍将占据市场的大部分份额。不过，手扶步进式插秧机由于工作效率较低且劳动强度较大，可能会逐渐被更轻便的乘坐式插秧机所替代。插秧结构也将朝着更高效的高速分插机构发展^[5]。

插秧机产品将逐渐走向系列化和多样化。同一类型的插秧机可能会推出不同产品型号，例如，步进式插秧机可能会有1行、2行、4行、6行等多种型号，而乘坐式插秧机可能会提供4行到10行不等的系列产品，以满足不同用户的需求。对于高速乘坐式插秧机，随着技术的不断发展，其制造成本会逐渐降低，功能也会更加多样化，市场份额也将逐渐增加^[5]。

插秧机产品需提升效率和质量，如应用ANSYS，ADAMS，Solid works 等软件深入分析关键部件等虚拟样机，进一步优化秧爪运动仿形结构与轨迹，确保保秧苗立苗直、不松散，定量和定位更加准确，提升取秧精度；优化送秧装置，提升精度，不对秧苗造成损伤或出现漏秧问题^[28]。

插秧机将具有更高的自动化水平，使操作更加简单，维护更加方便。插秧机还需要降低机身重量，并提高操作的灵活性^[28]。

插秧机作业方向发展需根据市场需求，将机型系列化，如推出手扶系列、独轮系列等。插秧机在可以进行插秧作业之外，还应可以进行撒药、施肥和其他作业，实现复合式作业^[29]。

插秧机的结构需更加耐用，例如易损件选择低成本更换式结构，对机身结构进行加强，以减少插秧机维护次数和降低维护成本^[28]。

插秧机受季节限制，工作时间较短，停放时间较长，所以需在使用后做好保养，插秧机保养方法如下^[31]：

清除插秧机外部的泥土、杂草、剩余秧苗，并修补掉漆部分。将机油、柴油、润滑油等放净。按照说明书要求对需要润滑的零部件加注润滑油。确保插秧机弹簧处于自由状态。

插秧机是一种将秧苗、幼苗、树木、灌木等作物移植至田间的农业机械^[1]，是移栽农艺的重要机械设备。插秧机主要应用于水稻种植，也可应用于玉米、棉花、油菜、辣椒、西红柿等大田作物，乙级蔬菜、甜菜、烟草、花卉等经济作物^[10]。

各国在水稻生产机械化种所采用的方向不同，其中中国、日本、韩国在水稻生产种较多使用育苗栽移器械，而欧美国家是以直播机械化为主^[6]。

（截止于2023年10月）

制造商简介代表产品久保田农业机械（苏州）有限公司^[34]久保田农业机械（苏州）有限公司是久保田（中国）投资有限公司的子公司，是一家集开发、制造、销售和服务于一体的综合性农机制造商，目前主要从事收割机、插秧机、拖拉机以及其它新型农业机械的研发、生产、销售和售后服务潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司^[35]潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司是中国潍柴集团重要的战略业务单元，旗下有收获机械、拖拉机等业务洋马农机（中国）有限公司^[36]洋马作为一家进入中国的中日农机合资企业，旗下有全喂入收割机、半喂入收割机、手扶插秧机、高速插秧机、拖拉机、蔬菜机械等产品