自走跨越式玉米去雄机的设计与试验

刘 洋，李亚雄，毛罕平，李 斌，王 涛

(1.新疆农垦科学院 机械装备研究所，新疆 石河子 832000；2.江苏大学 农业装备工程学院，江苏 镇江 212013)



自走跨越式玉米去雄机的设计与试验

刘 洋1,2，李亚雄1，毛罕平2，李 斌1，王 涛1

(1.新疆农垦科学院 机械装备研究所，新疆 石河子 832000；2.江苏大学 农业装备工程学院，江苏 镇江 212013)

新疆的气候条件非常适合制种玉米的种植，针对新疆制种玉米种植的农艺要求，设计了自走跨越式玉米去雄机。该机由液压马达驱动，能够跨越行走在玉米地中，可以根据制种玉米的行距和生长高度，调整去雄装置的位置，并根据母本玉米雄蕊生长的情况和去雄要求，选择盘刀切雄装置或滚轮抽雄装置去除雄蕊。试验结果表明：抽雄合格率可以达到90%，漏抽雄4%，伤茎率6%，机具行走平稳，通过性能较好。

去雄机；制种玉米；自走；跨越式

0 引言

新疆由于气候条件优越，发展制种玉米产业具有得天独厚的优势，在新疆伊犁、玛纳斯河流域、奎屯等地区都有大面积种植[1-2]。制种玉米种植的关键环节是母本玉米去雄，母本玉米去雄根据各组合的生物特性，必须在5天内完成，季节性很强，时间紧迫，工作量大，劳动强度高，单位面积人工去雄成本高[3-4]。随着制种玉米种植面积的迅速扩大，季节性劳动力更加紧缺，为了提高作业效率，降低劳动成本，新疆引进了国外制种玉米去雄机。新疆兵团第四师66团在我国最先引进了法国Bourgoin公司生产的TURBO 2204型制种玉米去雄机，在当地进行了示范性的使用；但是因价格过高，农民负担不起，加之对机器维护困难，未能得到大面积使用[5]。后来，随着人力成本的提高，新疆多个地区又引进了美国Big John 公司生产的PDF 752D型去雄机，该机型在新疆地区得到了应用，作业效率很高；但是依然受价格过高、维护困难的因素影响，没能在新疆得到推广使用[6-8]。因此，研制出符合新疆制种玉米农艺特点的去雄机械，对解决制种玉米机械化生产过程中存在的问题，具有重大的现实意义。

本文针对新疆地区制种玉米种植的农艺要求，设计了3QXZ—8型自走跨越式玉米去雄机。该机由液压马达驱动，能够跨越行走在玉米地中，可以根据制种玉米的行距和生长高度，调整去雄装置的位置，并根据母本玉米雄蕊生长的情况和去雄要求，选择盘刀切雄装置或滚轮抽雄装置去除雄蕊。

1 新疆制种玉米种植方式

新疆地区特殊的气候条件，决定制种玉米种植需要铺设地膜[9]，制种玉米普遍采用1∶5(1行父本5行母本)至1∶8(1行父本8行母本)的种植方式，地膜有0.7m和0.9m两种膜宽。图1是两种典型的制种玉米铺膜种植的布置示意图：(a)是0.9m宽地膜，3膜6行(1∶5)，0.6m等行距的种植方法；(b)是0.7m宽地膜，4膜8行(1∶8)， 0.6m×0.4m宽窄行距的种植方法。去雄机作业时，机具行走在地膜间裸露在外的地面上，对母本玉米的雄蕊进行去雄。

1.父本玉米 2.母本玉米 3.地膜

2 整机结构和工作原理

根据新疆地区制种玉米种植的农艺要求及玉米去雄的工艺流程，设计出的玉米去雄机主要由发动机、液压站、机架、驾驶台、前后轮支撑臂、去雄装置、升降支架及升降液压油缸等组成，如图2所示。该机依靠自身的动力跨越行走在地膜间裸露在外的地面上，适用于不同生长高度的制种玉米去雄作业，并可根据制种玉米品种的不同，选择盘刀切雄装置或滚轮抽雄装置去雄。机具的主要技术参数如表1所示。作业时，机具由液压站向固定在轮轴处的液压马达提供动力，驱动整机行走，通过液压转向器和转向液压油缸控制前轮的方向来改变整机的行走方向；根据母本玉米的生长高度，控制升降液压油缸来调整升降支架，使去雄装置达到去雄作业的工作高度，由液压马达驱动去雄装置旋转，进行去雄作业。当去雄作业结束需要转场时，可以将中间的两组去雄装置升到最高位置，两端的去雄装置降到最低位置，然后折叠升降支架，使整机的幅宽变小，以便于转场行驶。

表1 主要技术性能参数

3 主要部件设计

由于制种玉米在去雄时高度已生长到1.5～2.5m之间，机械去雄时的主要问题是要实现机具高架行走、去雄装置高度可调整，转场时要便于运输。因此，其关键部件是前后轮高架支撑臂、升降支架和去雄装置。

3.1 前后轮支撑臂结构和行走轮规格的选择

前后轮支撑臂设计的要求是：机具在去雄作业时，机架要跨越行走在制种玉米之上，避免碰倒碾压玉米茎秆，因此机具应采用高地隙机架结构；为了满足不同行距农艺要求的玉米种植，前后轮的间距应可调整，且前轮支撑臂能够改变前轮方向，以便控制机具行走方向。前轮支撑臂由外支撑管、转向轴、伸缩轴、推力轴承、油封和支撑板等组成，在支撑板上固定有刮板和拨板，刮板的作用是刮去车轮上的泥土，拨板是为了拨开玉米地中的杂草，以减少杂草的缠绕，如图2所示。伸缩轴可以在机架上的伸缩管中插进或拔出，这样就可以调整轮间距。行走轮在满足可以支撑整机质量的同时，必须可以和支撑臂一起行走在行间而不与玉米茎秆接触，因而选择9.5-32型农用轮胎，行走轮与支撑臂总宽度46cm。

1.去雄装置 2.升降支架 3.升降液压缸 4.前轮支撑臂 5.后轮支撑臂 6.机架 7.发动机 8.液压站

3.2 升降支架

升降支架主要由主梁、四杆机构、螺旋扣及升降液压油缸等组成，如图2所示。通过控制升降液压油缸，使四杆机构运动调整去雄装置的高度，然后通过拧动螺旋扣来调整去雄装置转动轴的角度，使去雄装置达到最佳的工作状态。为了便于转场运输，主梁两端可以折叠(见图3)，由主梁、主梁端部、转动轴和定位销组成。定位销有两个定位孔，工作时，定位销在图3所示位置，使主梁端部展开；当转场行走时，将主梁端部折叠，定位销插入另外一个孔，减小去雄机宽幅，便于行走运输。

1.主梁 2.转动轴 3.主梁端部 4.定位销

3.3 去雄装置

在升降支架的支撑梁上安装着由液压马达驱动的去雄装置，由于制种玉米品种和田间管理方式的不同，在去雄季节，母本的雄蕊长出的长度是不同的(见图4)，为了满足不同情况的雄蕊去雄要求，设计了两种去雄装置，即盘刀切雄装置和滚轮抽雄装置，分别通过切割和抽取的方式完成玉米雄蕊的去除[10-11]。两种去雄装置可以根据去雄的需要，选择性地通过螺栓固定在支撑梁上。

图4 制种玉米母本雄蕊

3.3.1 盘刀切雄装置

盘刀切雄装置由连接杆、刀盘、护罩、液压马达及拨杆等组成，如图5所示。每组盘刀切雄装置有两个切割刀盘，每个刀盘的固定管套在支撑梁上，可以通过改变固定管在连接杆上的位置，来改变两个切割刀盘的距离，即实现调整切割行距；刀片为锐角形的双面刀片，在切割刀盘上均布刀片的数量为3个，每个刀盘分别用一个液压马达驱动旋转。在每个切割刀盘的下方通过支撑座安装着对称的拨杆，对称拨杆的开口呈八字形，工作时把玉米雄蕊扶拢对齐便于切割。作业时，当刀盘接触到玉米雄蕊时，高速旋转的刀片切掉雄蕊，完成作业。

由于玉米雄蕊具有一定的韧性，用盘刀切雄时要保证刀片可以切断雄蕊，而不出现将雄蕊折弯的现象，因此刀片设计成锐角形，即采用滑切的方式切割。

1.拨杆 2.刀盘 3.刀片 4.护罩 5.液压马达 6.连接杆

3.3.2 滚轮抽雄装置

滚轮抽雄装置由连接杆、主动轮、从动轮、支撑座、液压马达及拨杆等组成，如图6所示。每组滚轮抽雄装置有两对滚轮，支撑座通过轴承安装主动轮轴和从动轮轴，主动轮轴和从动轮轴相互平行；由液压马达驱动主动轮轴端部固定安装的主动滚轮；在从动轮轴的端部安装着从动轮，主动轮和从动轮的轮面相互摩擦接触。液压马达带动主动轮轴按图6中标出的方向旋转，由于一对滚轮接触面紧紧接触，在摩擦力的作用下带动从动轮转动。作业时，当玉米雄蕊接触到每对滚轮接触面时，两对轮子挤压摩擦把玉米雄蕊拔出，完成抽雄作业。滚轮抽雄装置下方的对称拨杆的作用与盘刀抽雄装置的对称拨杆相同。

4 田间试验

田间试验在新疆兵团第八师151团进行，试验用地为4膜8行(1∶8)，0.6m×0.4m宽窄行距的种植方式；母本玉米高度2m，雄蕊长出不突出，选用滚筒抽雄装置进行去雄试验，地面生长有少量杂草。试验中机具的工作参数为：行走速度5km/h，去雄装置作业高度1.8m，抽雄转速为600r/min，如图7所示。试验后连续检查100株母本玉米，重复5次，检查母本玉米雄蕊是否去除干净，是否有伤茎现象，效果如图8所示。

1.主动轮 2.从动轮 3.支撑座 4.连接杆 5.液压马达 6.拨杆

图7 3QXZ-8型自走跨越式玉米去雄机

图8 抽雄效果

试验表明：抽雄合格率可以达到90%，漏抽雄4%，伤茎率6%。分析原因：母本玉米长势高度不均，对较矮的玉米抽雄滚轮不能夹紧雄蕊，导致雄蕊抽不出；而对于较高的母本玉米，抽雄滚轮不仅夹取了雄蕊，还夹紧了部分玉米茎和叶，抽雄后，对玉米茎叶损伤较大。试验中，机具行走平稳，车轮处挡板起到了拨开杂草的作用，未发生杂草缠绕车轮主轴的现象。

由于母本玉米雄蕊在去雄时雄蕊长出不明显，为了减少对茎叶的损伤，选用了滚轮抽雄装置。如果选用盘刀切雄装置，会将盘刀接触到的茎叶切除掉，伤茎现象明显，并且盘刀切雄装置切雄后，一些较矮的母本玉米雄蕊未切净，会继续长出，必须进行二次切雄，会增大对玉米的伤害，影响产量，提高生产成本。

5 结论

1)3QXZ-8型自走跨越式玉米去雄机，可以满足不同父本和母本种植模式、不同行距和高度的制种玉米去雄作业。田间试验表明：该机具有良好的高地隙通过能力，抽雄合格率可以达到90%，漏抽雄4%，伤茎率6%。

2)该机可以根据制种玉米的生长情况，选择盘刀切雄和滚轮抽雄两种方式进行玉米去雄。滚轮抽雄装置通过拔取的方式将母本玉米雄蕊抽出，雄蕊取出较干净；盘刀切雄装置不能将雄蕊切净，需要二次切雄，对玉米损伤较大。玉米生长高度的一致性对去雄质量和合格率有很大的影响。

3)新疆制种玉米的大面积种植非常适合机械化去雄作业，可对制种玉米规模化种植、降低生产成本起到了积极的作用。但是，由于制种玉米育种种植方式与机械去雄存在不匹配，不同品种制种玉米母本雄蕊抽雄长度区别很大，这些因素影响了去雄机的去雄效果，没有完全发挥机械抽雄技术的优越性[11]。因此，在进一步完善机械抽雄技术的同时，培育适合机械抽雄的制种玉米品种，以加快制种玉米去雄机的推广和使用。

[1] 韩璇.伊犁地区杂交玉米制种去雄技术要点及管理措施[J].农民致富之友，2015(20)：184-185.

[2] 黄伟仁.对兵团第四师六十一团制种玉米行业发展的探讨[J].新疆农垦科技，2015(12)：61-63.

[3] 刘海启.我国玉米制种产业发展现状及战略选择[J].中国农业资源与区划，2015(1)：9-14.

[4] 黄录焕，白岗栓.去雄携带顶叶对玉米生长及产量的影响[J].安徽农业科学，2015(10)：69-72.

[5] 卢勇涛，李亚雄，李斌，等.制种玉米人工去雄与机械去雄特点对比分析[J].新疆农机化，2010(1)：25-26.

[6] 孔繁宇.PDF752D型玉米去雄机性能特点及田间应用效果总结[J].现代化农业，2013(11)：47-48.

[7] 王涛，李亚雄，胡斌，等.制种玉米机械去雄机械的应用与展望[J].新疆农垦科技，2015(4)：28-31.

[8] 刘立晶，李长荣.新疆杂交玉米制种机械化现状及发展趋势分析[J].新疆农机化，2014(4)：10-13.

[9] 苟陕妮.滴灌技术在制种玉米上的应用[J].新疆农垦科技，2015(2):44-46.

[10] 刘洋，李亚雄，李斌，等.制种玉米机械去雄部件的设计[J].农业机械，2010(8)：69-70.

[11] 王锦江，陈志，董祥.制种玉米去雄机轮式抽雄部件设计与试验[J].农业机械学报，2016，47(3)：75-81.

Design and Experiment for Self-propelled Crossing Type of Corn Detasseling Machine

Liu Yang1,2, Li Yaxiong1, Mao Hanping2, Li Bin1, Wang Tao1

(1.Machinery and Equipment Research Institute, Xinjiang Academy of Agriculture and Reclamation Sciences,Shihezi 832000, China; 2.School of Agricultural Equipment Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013,China)

The climate in Xinjiang Province is quite suitable for the seed corn planting, aimed at the requirement of the corn planting, the self-propelled and leap-type corn emasculation machine is designed. The machine which is driven by Hydraulic motor can stride across the corn field, it can also adjust the position of Emasculation device based on the row spacing and the growth height of the corn seeds; according to the growth situation of the female parent corn stamen and the requirernent of removing the stamen, we choose Circular knives detasseling equipment or Roller detasseling equipment. The test suggests 90% qualified, 4% leaked, 6% destroyed; the machine can walk through the field smoothly and cross it well.

corn seeds; detasseling machine; self-propelled；propelled acrossing type

2015-05-23

新疆兵团工业科技计划项目(2011BA025)； 中组部“西部之光”访问学者资助项目( 2015-2016)；新疆兵团“兵团英才”人才培养工程项目(2014-2018)

刘 洋(1978-),男，新疆石河子人，副研究员，(E-mail) lyshz@163.com。

S224.9

A

1003-188X(2017)07-0112-05