我国玉米机械化收获技术与装备的研究

潘思辰

摘要：目前我国玉米机械化收获水平较低，其主要原因在于我国各个地区玉米种植农艺差异性较大，最终导致玉米收获机的可靠性与适应性不高。研究探讨玉米机械化收获技术、收获装备现状及发展情况，以期对我国玉米机械化收获水平的提高产生一定的推动与促进作用。

关键词：农业机械化；玉米；收获；技术；装备

中图分类号：S233.73 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）10-0048-03

随着科学技术的不断进步，玉米作为我国三大主要粮食作物之一，其综合利用价值更是不断升高，成为能源、化工、饲料、视频等领域的重要原料。在这样的形势背景下，迫切需要玉米不断增加其单位面积产量以及收获效率。然而由于我国幅员辽阔，玉米种植带分布在平原、丘陵、高原等不同地理环境，纵跨多个气候带，多样的地貌与气候造成各个地区采用了不同的种植农艺，这无疑加大了玉米机械化收获难度，迫切需要进行技术革新，以帮助玉米机械化收获突破技术瓶颈。因此，研究探讨玉米机械化收获技术与装备具有尤为重要的意義和作用。

1 我国玉米机械化收获技术研究现状

由于我国玉米种植区域大，因此造成各个地区玉米种植农艺差异性较大，而且与国外相比，收获的玉米籽粒有着较高的含水率，导致国外发达国家采用的一些先进收获技术与装备仅在我国部分地区适用。在20世纪60年代初，我国对玉米联合收获技术与装备开始进行自主研发。随着社会经济的不断发展，许多地区出现了用工成本不断升高及农村大量青壮劳动力外出打工的情况，新的形势背景促使玉米产业必须不断提升玉米机械化收获水平。在国家不断通过相关政策、资金等形式加大扶持力度的情况下，目前我国已经有上百家生产单位从事玉米联合收获技术与装备研发工作，生产的机型涵盖玉米收获与茎秆回收全过程，共有20～30种产品。

2 玉米机械化收获装备的主要类型

2.1 牵引式玉米联合收获机

牵引式玉米联合收获机是我国最早自主研发出来的机型，如黑龙江省赵光机械厂生产销售的4YW-2型牵引式玉米联合收割机。牵引式玉米联合收获机一般配置的是辊式摘穗装置，且配套的拖拉机要求其动力至少在40 kW以上，能够一次性完成玉米收获及秸秆切碎还田等作业。其优点是制造成本低、工作性能稳定、可靠性高，而且还可以与拖拉机实现分离，显著提高了拖拉机的综合利用率。其最大缺点就在于整个机组太长，在作业时需要人工先进行开道，否则收获机无法实现顺利转弯，导致该机型无法在小地块使用，仅能在大农场等大地块进行作业；此外其秸秆切碎还田效果也较差。

2.2 背负式玉米联合收获机

背负式玉米联合收获机代表机型有山东五征集团有限公司生产销售的4YWA-2背负式玉米联合收割机和荣成市海山机械制造有限公司生产销售的海山4YQW-2B玉米联合收获机。按收获行数的不同，这种机型又分为多行、两行、单行等类型，搭配不同的动力。除部分机型的割台为板式摘穗台以外，其他多为辊式摘穗机构，能够一次性完成果穗摘取、收集和秸秆粉碎还田等作业。其优点是售价不高，而且能够一机多用，因此具有较高的综合利用价值，比较受农户、机手欢迎。其不足之处在于驾驶室较为简陋，进行玉米收获作业时舒适性比较差；与拖拉机进行组装时也比较费时费力。

2.3 自走式玉米联合收获机

自走式玉米联合收获机是今后我国玉米收获机发展的主力机型，代表机型有河北中农博远农业装备有限公司生产销售的4YZ-3-自走式玉米联合收获机和山东宁联机械制造有限公司生产销售的宁联4YZ-3C型自走式玉米联合收获机。其主要性能及特点如下：摘穗装置采用先进的拉茎辊结构，摘穗可靠，果穗及籽粒损失极小；选用双向输出的发动机为动力机构，主动力与行走动力分开操作；实现了对收获区内玉米的不对行收获，极大降低了收获不适行距时造成的漏收损失，适应我国各地玉米不同种植模式；果穗箱采用液压翻转卸粮，直接卸至三轮、拖拉机车斗，方便快捷；驾驶台工作梯采用可旋转结构，操作员上下时工作梯位于整机左侧，人员上下可将工作梯旋转至轮胎后侧空间，增强机具通过性。

2.4 互换割台式玉米收获机

互换割台式玉米收获机能够通过互换割台实现玉米与小麦的机械化收获作业，如山东科乐收金亿农业机械有限公司根据市场和用户需求研制开发的自有创新品牌——春雨4YZ-3自走式玉米联合收获机。其优点是操作轻便灵活、结构紧凑轻巧、收获效率高、作业性能佳。这种机型充分利用处于闲置状态的小麦收获机，只需更换割台和粮箱等部件，既可以机械化收获小麦，又可以机械化收获玉米，一年两季收获，实现一机两用，大大提高了收获机的利用效率，有助于农民、机手缩短投资回收期，是发家致富保丰收的好帮手，具有较广的应用市场。

3 收获机主要部件优化改进设计研究

3.1 喂入结构

为了满足玉米植株因高度不同而产生的不同收获要求，应将割台优化改进为能够手动调整高度。玉米收获机的分禾装置安装在割台的前端，起到分禾、收拢玉米植株的作用，为了提高玉米收获机对玉米种植行距变化的适应能力，应对分禾装置进行优化改进，通过加大分禾开度，在缩短纵向长度的同时实现收获机行距适应能力的提高。为了提高玉米收获机对玉米植株茎秆粗细不同的适应性，应将摘穗辊间隙优化改进为可调，而且调整摘穗辊工作间隙还能够有效降低玉米果穗与籽粒的损伤率。

3.2 摘穗装置

摘穗装置不仅是割台的关键部件，同时也是玉米收获机的核心部件，其性能直接决定了玉米收获机的收获效率与效果（如会对果穗含杂率、籽粒损失率、果穗破损率造成重要影响）。按结构型式的不同，摘穗装置分为摘穗板与拉茎辊组合式、卧式摘穗辊、立式摘穗辊。摘穗板与拉茎辊组合式的优点是果穗损伤率低、籽粒破碎率小、可靠性高、稳定性强，缺点是果穗含杂率相对较高，因此在后期还需要进行额外的除杂工作。卧式摘穗辊的优点是功率耗用低，对玉米植株茎秆粗细不同有很强的适应性，玉米茎秆受挤压变形程度小、果穗含杂率较低，缺点是果穗损伤率高、籽粒损失率高。立式摘穗辊的优点是果穗损伤率低、籽粒损失率小，缺点是当玉米秸秆较大及茎秆粗细不同的时候，很容易将玉米茎秆拉断，堵塞摘穗装置，且果穗含杂率较高。可见，不论是哪种结构型式的摘穗装置，其优化改进应当从茎秆粗细适应性强、果穗损伤率低、籽粒损失率小、果穗含杂率低等几个方面入手。

3.3 粉碎还田装置

玉米收获机的秸秆粉碎还田装置主要由定刀、粉碎动刀、壳体、刀辊等部件构成，其中粉碎动刀是最为核心的部件。粉碎动刀常用的类型有直式、锤爪式、弯式3种。锤爪式动刀的优点是强度高、惯性大，有很强的玉米秸秆抓取能力，而且切碎的秸秆长度均匀。弯式动刀的优点是结构简单、刃口锋利，有利于秸秆切碎作业。直式动刀同時具备了直式、锤爪式动刀两者的优点，因此玉米收获机的秸秆粉碎还田装置应优先选择直式动刀。秸秆粉碎还田装置挂接在玉米收获机割台的后下部，质量较大，而且与摘穗台一起升降，因此在对粉碎还田装置进行优化改进时，可以考虑采用两侧挂接与割台固定，利用杠杆原理让秸秆粉碎还田装置将自身质量作用于玉米收获机的割台上，这样既不会对收获机各机构间的运动造成影响，也不会对收获机各个部件的强度造成影响。

4 结语

综上所述，我国玉米种植农艺的多样性决定了玉米机械化收获技术与装备的复杂性与多样性。因此，我国的玉米机械化收获技术与装备应当积极借鉴国外发达国家的先进发展经验，多采用电子信息、智能控制及液压等技术，不断提高玉米联合收获机的适应性与可靠性，促使我国玉米机械化收获装备逐渐向作业环境舒适化、实践操作便捷化、装备控制智能化方向发展。与此同时，还应结合我国各地玉米种植农艺多样化、农艺与农机融合度不高的现实，针对各个地区不同的情况，因地制宜地研究开发适合当地的玉米联合收获装备。例如：内蒙西部、山西、陕西、新疆等地区应对柔性脱粒技术予以重点突破，实现玉米籽粒的直接收获；黄淮海地区由于玉米种植模式复杂多样，应重点研究开发不分行收获技术与装备。

参考文献

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