我国半喂入式水稻联合收割机发展现状与趋势

孔朵朵，陆豪程，胡 新

（温州职业技术学院 机械工程系，浙江 温州325035）

1 引 言

据中国年鉴数据统计2018 年粮食总产量65789.2 万吨，其中水稻产量21212.9 万吨，占粮食总产量的32.24%，远高于小麦以及其它农作物产量。从这些数据可以看出水稻对于我国乃至全世界的粮食安全非常重要。进入21 世纪，水稻产量的提高、减轻稻农的劳动强度、实现水稻生产的机械化成为了我国国家工作的重中之重。农业部《“十四五”农业机械化面临的重大挑战与战略任务》指出目前全国水稻机收率达到70%，到2025 年要达到75%目标[1，2]。已经把发展水稻农业机械化放到了史无前例的高度，要求各地农机企业、高等院校、科研院所、推广机构结合，组织展开水稻生产机械化基础研究和关键装备的科研攻关。

2 国内外半喂入式水稻联合收割机发展现状

目前水稻联合收割机按喂入方式主要分为三种，我国所保有的机型大多以全喂入式为主。日韩等发达国家已逐渐淘汰了这种机型，而大量推广使用半喂入式机型。割前脱粒式收割机目前的研究还处在初步阶段，没有得到大规模的推广运用[3]。

2.1 国外发展现状

20 世纪60 年代半喂入式水稻联合收割机问世于日本，从70 年代初期开始推广。几十年来日本的久保田、洋马、井关、三菱四大公司通过不断的改进研发，其半喂入式联合收割机技术一直处于世界领先地位。韩国在引进模仿日本半喂入式水稻联合收割机的基础上发展出了本国的相应机型，代表公司有东洋物产株式会社。目前由于国外企业产品的优越性能以及对于中国市场做出的适应性调整，占有了我国市场绝大多数市场份额[4]。

2.2 国内发展现状

我国半喂入水稻联合收割机研发开始于20 世纪50 年代，我国著名农机专家马骥设计的半喂入式水稻收割机还参加了德国莱比锡国际博览会。20世纪70 年代后期，南京农机所、上海农机所、云南农机所、镇江脱粒厂4 家企业联合，在吸收久保田、井关关键技术基础之上研制出了江南—120 型半喂入式水稻联合收割机，由于可靠性、配件等问题没有能够大批量生产。1987 年无锡拖拉机厂在日本洋马210EX 半喂入机型基础上研制出了太湖—1350型半喂入式联合收割机。1995 年以来我国许多其他厂家也研制了许多其它型号的半喂入式水稻联合收割机机型，例如：中农机ZNJ—503、无锡太湖TH1450、杭州前进HL2010、一拖镇江DFH-120、广西开元4LBZ-100、中机南方机械碧浪4LBZ-150II、东莞三米4LBZ-70，但在性能方面还与发达国家有较大差距。

3 我国半喂入式水稻联合收割机存在问题与分析

我国半喂入式水稻联合收割机研制工作虽然起步较早，但由于长期以来工业基础落后、基础研究较少、农民购买力较低、市场体制的变动等原因，致使我国一直落后于日韩等国家。

3.1 半喂入式水稻联合收割机存在的经济问题与分析

国外企业的半喂入水稻收割机虽然很成熟，但其高昂的价格一直制约着我国水稻收割机械化的发展。以日本为例：日本收割机均价在20 万～30 万之间，减去国家农机补贴之后，农户仍需要支付很多钱，我国是农业个体经济，从经济角度这份支出是难以接受的；对于收割服务从业者来说，虽然这个价格可以接受，但买得起用不起，一台收割机的使用年限4～5 年，但第二年的配件费到达1 万元第三年更是高达3 万～4 万元，除去人工费、油料费、维修费成本之外，所获利润已经非常少[5，6]。中国生产的半喂入式水稻收割机价格在12 万～15 万，虽然价格较低，但其性能上的不稳定、收割范围较小、损失较多造成了农户不敢购买国产机型[5]。可以看出半喂式水稻收割机在我国推广困难的原因有：国外收割机价格高、维修成本高，国产收割机性能差。

3.2 我国半喂入式水稻联合收割机存在的技术问题与分析

长期以来我国半喂入式水稻联合收割机发展比较落后、缓慢。我国半喂入式水稻联合收割机存在技术问题主要有：

（1）发动机质量不过关、可靠性差。半喂入式水稻联合收割机使用的是小型柴油机进行输出动力，其工作环境比较复杂，长期工作于高温、高粉尘、长时间满载负荷状态，同时还要求发动机质量轻、冷却系统温度必须在110℃以下，国内生产的发动机很难达到要求。由于国外厂家对中国的技术封锁，中国厂家自行研制的小型柴油机达不到使用要求，使得中国半喂入式水稻收割机配备的发动机质量较差。中国从韩国进口的日本淘汰的上一代发动机产品，就曾因故障率太高给无锡厂带来过较大的经济损失[7，8]。

（2）液压元件可靠性差。多年来液压元件一直是我国装备制造业的软肋，而液压元件的可靠性直接影响到收割机整机的质量。目前国产半喂入式水稻联合收割机的液压系统除HST 泵进口韩国产品外，其余元件均采用国产产品，虽然使得整机产品价格上有所降低，但加大了整机性能上的隐患。

（3）切割器质量差。目前我国国产半喂入式水稻联合收割机配置的切割器基本上采用的都不是我国推荐的标准，采用的都是日本原机的50mm 宽小刀片。目前存在的问题主要有切割器的寿命普遍比较短。随着社会发展要求提高，收割机工作的提速，所要求的收割机刀片的速度与负荷会更加高。所以在刀片设计、制造工艺领域，都会有更高的要求[4]。

（4）立式割台。立式割台一直是半喂入式水稻收割机设计的难点之一，它涉及到水稻的夹持、交接、喂入深度的调节等一系列复杂的水稻运动过程，长期以来我国收割机大都是模仿国外产品进行设计，在自主创新方面比较缺乏。割台部分又是收割机故障的高发区，经常会发生堵塞现象，影响收割效率。所以设计一款工作稳定、结构简单、性能优良的割台是半喂入式水稻收割机发展的关键。

（5）脱粒装置。国产脱粒装置普遍使用的是滚筒脱粒，存在着脱粒不干净、含杂率较高、夹带损失较高的问题。日本久保田采用轴流下脱式二次清选结构，部分杂余返回到振动筛上，洋马则采用轴流下脱式二次脱粒结构，清选结构采用了气流清选和震动清选的方式[2]。我国可以借鉴日本这种脱粒方式，也要在借鉴的基础上进行自我的创新。

（6）损失率控制。损失率与作业速度、收获品种、机器类型、机器质量、作业工况等等都有关系。机器收割过程中的损失一般存在于各个环节之中，例如：扶禾损失、收割损失、脱粒损失、清选损失等等。如何协调机器各机构之间的配合，机器震动的控制，都将成为我国科技工作人员下一步分析研究的重点。

（7）其他。其他所存在的问题，包括质量较大、转运能力差、机器的小型化微型化电气化落后、关键零部件质量不过关、没有中央润滑系统整机寿命较短、机器的操作性差、机器的智能化程度低等。

4 我国半喂入式水稻联合收割机主要发展方向

中国农机生产企业、设计单位应做好市场调查，立足中国放眼世界。首先设计生产出适合我国国情的机器，然后在放眼国外市场因地制宜、灵活变通。通过对所存在问题的分析可得出我国半喂入式水稻联合收割机主要发展方向为：

4.1 经济适用

半喂入式水稻收割机构造复杂，造成了国外产品与国内产品价格普遍偏高的现状，普通农户无法接受，除去国家农机补贴政策的帮助外，企业也要学会灵活变通。首先可以开发出简易收割机版本让农户可以接受，另外多多鼓励发展专业收割服务、收割机租赁服务，另外厂家也可以自行发展收割服务，推广自己产品。地方政府要起到带头牵动作用，鼓励农民采用收割机进行收割、成立国有农机租赁公司。政府还要在农忙收割季节多为收割机服务队伍提供政策上的方便，确定农用燃油保护价格，确保收割机队伍顺利跨区作业，以带动我国水稻收割机械化的发展。

4.2 重要零部件攻关研发、设计优化

零部件的性能直接影响着整机的质量对于提高我国半喂入水稻收割机的质量极其关键。农机企业、科研院所、院校，要组织人力物力攻关收割机重要零部件的设计、材料、加工工艺等方面所面临的难题，特别是发动机、液压零部件、割刀、滚筒等零部件。整机设计的优化对于收割机稳定性、收割机性能都有重要的影响，收割机企业要对现有机型不断进行优化、改进，在原来的基础之上推出升级、改进型号，以适应市场上对于作业速度快、损失率小、对农田耕种环境破坏小的要求。

4.3 收割机模块化、小型化

我国幅员辽阔、水稻种植范围广阔，各地地形、水文情况不同，水稻种植品种不同、收割时间不同，所以单一收割机种类型号难以适应所有收割状况，模块化设计思想的建立可以大幅度减少设计的工作量，还可以根据不同情况快速制定出相应的收割机型号。另外收割机要实现小型化收割机小型化降低收割机价格，对于我国这种农民耕种田地面积少的情况适用，扩大了市场空间；另外由于我国中南、西南地区水稻田地以山地、梯田、丘陵为主，田块普遍较小、形状和分布不规则，限制了大型收割机的作业，小型收割机对于这种田块有自己得天独厚的优势。

4.4 收割机机、电、液一体化

机、电、液一体化是未来装备发展的一个大趋势，发达国家已经实现了装备的机、电、液一体化。收割机的机、电、液一体化对于收割机的性能来说会有一个质的提高，还会大大提高收割机操作的简单性，收割的适应性，操作的灵活性、舒适性。

4.5 智能化、监测可视化

国外先进收割机部分机型已经实现了远程的监控、智能报警、产量可测。随着计算机视觉、计算机控制技术的成熟应用，收割机的集群化得以大规模实现。另外通过收割机的实时联网，云端数据的事实监控可以实现水稻收割的智能化。这是未来科技农业的发展方向。

5 总 结

近些年来随着我国综合国力的上升，各个产业呈现互相推助的态势。我国半喂入式水稻联合收割机得到了迅猛的发展，但与发达国家仍存在不小差距。我国应立足中国当下国情，认清楚我国所存在的问题，针对这些情况制定出相适应的发展策略，争取能在当下的经济洪流中实现弯道超车。我国水稻收割机生产企业还应放眼长远，早布线放眼国际市场，加快企业走出去。最终实现我国水稻收割的机械化、现代化，农机企业创汇盈利。