回收型玉米联合收获机械的作业工艺与综合试验

肖戟　姜彩宇　马巍

摘 要：为设计人员提供参考，介绍了国内外的几种玉米收获机的作业工艺，综合分析了玉米收获工艺的对比试验。

关键词：玉米；收获机械；工艺

中图分类号：S233 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160332027

前言

我国人工收获工艺大致有3种形式：站秆摘穗，运动场上集中剥皮，果穗上垛自然风干；割秆集铺，捆束堆垛存放；割秆放铺、田间剥皮摘穗、光棒运回上垛、茎秆捆束存放。3种工艺的核心是收获果穗、保留茎秆作燃料或作饲料。近年来，很多地方，尤其在中原地区不收茎秆，而是用茎秆还田机粉碎还田肥地，此种粉碎还田工艺不适合东北田间耕地保墒[1]（保墒，抑制水分不挥发，不渗漏，以“表层干燥化”来防止“深层干燥化”。）这是由于秸秆粉碎还田后得不到充分压实，使上层密实的土壤与下层土壤的水分不受抑制，从而使水分沿毛细管上行至地表蒸发和直接经裂缝蒸发。

1 玉米机械收获作业工艺

1.1 国外玉米收获机械作业工艺

1.1.1 田间一次收获直接脱粒

如用自走式联合收获机配玉米割台，直接脱粒。又如南斯拉夫ZMAJ-2KR牵引式两行玉米收获机[2]，也是在田间直接收获玉米籽粒。

1.1.2 作业现场摘穗

场上剥皮，或直接摘穗剥皮，在场上风干后脱粒的两段或三段收获工艺。以国外发达地区北美地区为例，从20世纪50、60年代开始，普及到以大型联合收获机更换专业玉米割台，在农田作业现场直接脱粒烘干。20世纪80年代中期，能源危机后（玉米发酵可制成乙醇），玉米收获工艺也发生改变，因此，玉米收获机械得到了迅速发展。

1.1.3 我国收获时玉米籽粒水份较高

田间直接脱粒的损失和破碎严重，降低了粮食等级。因此，种收获工艺目前还不能为我国市場接受。

1.2 国内玉米收获机械基本上有以下4种作业工艺形式

1.2.1 牵引式玉米收获机械

牵引式玉米收获机是我国最早研制和开发的机型。该机型与拖拉机配套使用，适合在大面积地块作业。一般为 2～3行侧牵引。行数增加，偏牵引量增大，影响极其作业。由于机器为侧牵引，所以在作业前需人工收割开道。加之机组较长，转弯半径大，收获作业地块的地头要开阔。该机型与垄距匹配性较差，易推倒或侧向压倒秸秆。其优点是整机配置方便，结构较简单，价格低廉。由于动力可与整机分离，在非工作时间动力机可另行它用，从而提高了动力的利用率，也就降低了使用成本。存在问题是夹持输送部分不可靠，茎秆倒伏使机具易堵塞，而且茎秆是顺垄抛送，不利于人工或自动捡拾打捆机二次回收。

1.2.2 悬挂式玉米收获机械

悬挂式玉米联合收获机是我国特有的一种玉米收获机械，它充分地利用了拖拉机的动力和行走装置，提高了拖拉机的利用率。该种机具具有结构简单、重量轻、操作方便、机动灵活等特点。与大型自走式玉米收获机相比，具有价格低廉的优点，农民购买投资少、见效快、经济效益显著，是一种适合我国国情的玉米收获机械。其缺点是与拖拉机组装工作量大，机组作业时驾驶人员舒适性差。目前我国开发的悬挂式玉米收获机型号有20多种，其配套动力为36.7kW以上四轮拖拉机。

1.2.3 自走式玉米收获机械

自走式玉米收获机是一种高级收获机型。具有结构紧凑、性能较为完善、作业效率高、作业质量好等优点，在发展潮流方面，具有代表性。其不足是售价较高，投资回收期长，构造较复杂，故障率高。因此，该机型目前在我国还没有大量推广使用。

1.2.4 互换割台式收获机械

该类机型利用自走式小麦联合收获机的动力、行走和操控系统，将小麦收获机的割台换装成玉米割台进行玉米收获作业。该类机型提高了小麦联合收获机的利用率，缩短了投资回收期。应用该机型可实现2种收获方式：利用大型小麦联合收获机的工作装置直接收获玉米籽粒，但要求玉米成熟期一致、籽粒含水率较低的情况下进行作业；通过换装果穗箱完成果穗收集，但结构配置不尽合理。

1.3 机械收获工艺

国内、外分段作业的玉米收获机械[3]，由于机型不同，其功能也不同，因此完成的工艺内容也不同，综合摘除果穗过程如下几种工艺：

1.3.1田间摘穗直接拨剥皮茎秆粉碎还田

这种工艺的机型如大丰集团的自走式玉米收获机和赵光机械厂生产的时风4YW-2牵引式玉米收获机械。

1.3.2田间摘穗剥皮茎秆粉碎回收作饲料

其机型有俄罗斯的KKY-3牵引玉米收获机和XepcoheII-2000型六行自走型玉米收获机械。

1.3.3国内大多采用在田间摘穗

场上集中剥皮、茎秆粉碎直接还田。

只有最新机型，如4YB-3Ⅱ型玉米收获机系列产品才具有多种收获工艺为割秆、摘穗，以及3种不同的茎秆回收处理方法。

作业工艺流程如图1。

2 玉米机械收获工艺试验

经过对几种玉米收获机进行了大面积生产试验，其中1台玉米收获机作业100hm2，1台牵引式玉米收获机作业85hm2，并作了10个班次生产查定。

2.1 茎秆粉碎还田工艺试验

参加作业试验的机型有3种试验机器情况，如表1所示。

2.1.1 试验田标准

垅宽为600～650mm，产量480～550kg/ha，用15～25Ps小四轮拖拉机装运果穗，收获1.2～1.5hm2玉米所用的时间、耗油量，如表2所示。

表中耗油量按拖拉机耗油量0.41/kw.h计算。收获作业必须用最大油门四档，耗油按最大耗油量计算，卸果穗、地头转弯按25%耗油量计算。从表中数据可以看出背负式机具作业灵活，效率高，每天收获作业可达5.5～6.0hm2，牵引式机2A和2B机具受牵引发挥不充分等特点，所以作业速度低，其消耗油量比较高。4YL-2机虽然耗油少，但作业效率低每天只能收获3.5～4.0hm2。

在收获速度相同的条件下，作业效率和耗油量是不等的。后一种卸装下玉米果穗比前一种耗时，多出量约为2.00kg/ha。4YB-3Ⅱ型机械作业时与上述比较中得出消耗动力最小，卸装果穗和作业总时间最少、效率高、油耗较低等特点。

2.1.2 悬挂联接式玉米收获机[4]

特点是首次作业不用开道即可减少人力成本，转弯半径较小，使用驾驶操作者灵活方便，适合各种田间地块等环境。在收获速度相同的条件下，作业效率和耗油量是不等的。后一种卸装下玉米果穗比前一种耗时，多出量约为2.20kg/ha。4YB-3Ⅱ型机具作业时与上述比较中得出动力源最小，卸装果穗和作业总时间最少、效率高、油耗较低等特点。

2.1.3 运送玉米果穗试验

4YB-3Ⅱ型机械是直接将玉米果穗升运输送到机组后部果穗箱内，即可完成作业。而4YL-2A和4YL-2B

2种收获机虽不带拖车，但果穗箱装满后需要往拖车里卸装，因此至少要配备2台小拖拉机拖车，单台小四轮拖拉机也消耗较多油量。

2.2 回收茎秆的收获作业工艺试验

2.2.1 4YL-2B型牵引式玉米收获机

可以完成切碎回收作业，青（黄）贮作饲料是我国农区发展畜牧业的方向。此类机械除可分离果穗棒，切断茎秆与4YL-2作业形式相同外，还可再次将茎秆粉碎抛送到机组侧式用饲料拖车高栏内，装满后直接运到青（黄）贮窖氨化处理，完成作业。

2.2.2 悬挂联接式玉米收获机

悬挂式玉米联合收获机械是具有我国特色的一种玉米收获机械形式，它能充分地利用了大马力拖拉机的后输出轴为动力源和三点悬挂装置，提高了整体机型的利用率。该机械设计具有结构紧凑、重量配重均衡、可操控性强等特点。

2种作业流程相对比，一次收获后需要粉碎茎秆，而分段收获作业后需要整茎秆回收，2种回收茎秆方法运输作业量各不相同，只有一次收获时运送拖车需要与主机等速，比运整秆耗油量稍多。而4YB-3Ⅱ型总体配置上解决果穗和茎秆的合理流向，并使果穗装车和茎秆横垄有序抛放，为人工或打捆机二次回收提供方便。

2.3 自走式玉米收获机与牵引式玉米收获机相比较

目前我国有自走式玉米收获机的机型较多，大致为3～6行，配套发动机功率80～120Ps不等，价格15～25万元/台。作业工艺为摘穗，果穗集箱装车，茎杆粉碎还田[5]。自走式优点是收获时不用对行开道，调头转弯半径比牵引式小。但其价格昂贵，损耗高，因此，作业成本较高。

对比厂家标明的作业效率、标价与4YL-2型玉米收获机比较，以年作业30d，每天以12h计算，其数据如表3所示。

机具型号发动机功率收获行数纯小时生产率667m2耗油量机械原价每年折旧费年最高作业量每公顷折旧每公顷耗油，综合柴油价按每升5.11元计算，耗油所需资金分别为107.31元、101.18元和77.93元。从表3可以看出：其它项目不算，只是机具折旧和耗油两项每公顷4YL-3自走式需要107.31元和101.18元，而4YL-2牵引式只需77.93元。因此从作业成本比较，自走式比牵引式每公顷至少多出约25元。其原因是自走式玉米收获机自重大作业速度过低造成的。如果自走式机型作业速度达到7～8km/h时，生产成本可與牵引式持平，便可大面积推广应用。

3 工艺试验对比分析

3.1 3种玉米收获机相比较

3.1.1 自走式机械

由于造价昂贵、作业速度低，使用成本过高。在没有高速作业机具的情况下，暂不宜推广；目前国外北美九大公司有42种型号的玉米收获机，很少有自走式的，也只有原苏联有6行自走式摘穗机。

3.1.2 牵引式摘除玉米穗[6]

是曾经国内大量使用的，实践证明挂接方便、机动灵活。作业效率高、作业成本低，做过主推机型。但这种机型也有其缺点，即首次作业需人工开道，而且地头需要有较大空地，以便机组转弯用。

3.1.3 4YB-3Ⅱ型背负式玉米收获机

其优点是割台调整既可适应垅作地区，也可在平原地区作业；果穗箱卸料口高度不小于1800mm，可满足大型挂车卸穗需要；茎秆横垄有序铺放有利于人工或自动捡拾打捆机的二次回收，首次作业不用开道，转弯半径较小，适合各种地块、大面积收获。其不足为，安装挂接相对复杂，作业速度不高，使用驾驶者操控不舒适等。

3.2 玉米机械收获优化工艺[7]及其配套机械

3.2.1 摘下玉米果穗以及茎杆整株回收作业工艺配套机械

选用4YL-2D型侧牵引式玉米收获机，配套动力为29.4kw大中型拖拉机，作业速度可达到8～10km/h。

运送果穗时，运距在不大于1.5km时，可用1～2台小四轮拖拉机运输玉米穗。运距大于1.5km时，可用2～3台小四轮拖拉机运送物料。

3.2.2 摘下玉米果穗、切茎秆切碎回收工艺配备机械

釆用4YL-2B型牵引式玉米收获机， 50kw以上大型拖拉机为动力源，作业速度可大于8km/h。

配备两台拖斗车，一台25Ps拖拉机牵引。切碎茎秆用两台翻斗车，牵引主机械动力应在35Ps以上。

3.2.3 茎杆粉碎还田及整秆回收工艺配套机械

大地块、小规模收获选用4YL-2型侧牵引式玉米收获机配2台拖车装运果穗，釆用1台25Ps拖拉机牵引。大地块、大规模收获，可采用3行悬挂式玉米收获机型，运送果穗可用2～3台15Ps小四轮拖拉运输果穗完成。

4 结论

经过上述对比分析得出背负式茎穗兼收型玉米联合收获机械机械作业效率较高，为性价比较高的玉米收获机械。其不足为：挂接安装复杂；作业速度较低，使用操控性一般，是今后此类型玉米收获机械尚需解决的问题。

参考文献

[1]贾洪雷.联合作业工艺及配套机具的研究[J].农业机械学报，2001（5）：40-43.

[2]王森华.国外的谷物和玉米收获机（俄）[R].1984：10-11.

[3]杨连生.技术作物收获机械[M].长春：吉林工业大学农机教研室内部书籍，1981：64.

[4]袁守善.玉米收获机设计文件[R].1994：51-52.

[5]镇江农业机械学院.农业机械学（上）[M].北京：中国农业机械出版社，1980：21-23.

[6]袁守善.玉米收获机械化工艺及组合式茎秆回收型玉米收获机的研究鉴定技术文件[R].1999/2001（1）：07-09.

[7]郝玉德.玉米机械化技术特点及分析[C].全国种植机械情报网专辑，2001（20）：31-33.

作者介绍：肖戟（1969-），山东省青岛市人，正高级工程师，大学本科，从事玉米收获机械设计研究、人参移栽机械设计研究。