江西水稻聯(lián)合收割機應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

李玖詳，劉仁鑫

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西 南昌330045）

江西省位于我國中部丘陵山地地帶，丘陵與山地分別占全省總面積的42%、36%。全省光、熱、水等自然資源均適宜水稻作物生長，為江西水稻發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)環(huán)境基礎(chǔ)。

水稻作物是江西的第一大作物，播種面積占糧食作物的85%以上居全國第二位，并且水稻產(chǎn)量占糧食作物產(chǎn)量的93%左右居全國第三位。為國家糧食安全、社會穩(wěn)定與農(nóng)民收入提供了一定的保障。

江西因其丘陵地形導(dǎo)致田塊小且分散，抑制了農(nóng)民依靠種田快速致富的信念；造成農(nóng)村勞動力大量轉(zhuǎn)移沿海，引起農(nóng)村勞動力季節(jié)性短缺；為江西農(nóng)村水稻聯(lián)合收割機應(yīng)用及快速發(fā)展提供了良好機會。

1 江西水稻聯(lián)合收割機應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）江西水稻聯(lián)合收割機應(yīng)用總體水平。聯(lián)合收割機技術(shù)的研究在江西起步較晚，早期主要是仿制外國樣機。自2004年江西開始實施農(nóng)機購置補貼至2009年這期間，收割機生產(chǎn)企業(yè)快速增多，產(chǎn)量增多，引起收割機產(chǎn)銷量急劇上升，導(dǎo)致應(yīng)用保有量迅速增大；自2010年起，收割機應(yīng)用市場平滑增長、沒有陡增劇落，是收割機應(yīng)用市場步入理性增長的表現(xiàn)。

據(jù)2012年初步統(tǒng)計，全省完成水稻機收面積達238.0667萬hm2，作業(yè)面積8.2667萬hm2；收割機械化水平達68%，同比增長2%；水稻收割機械化程度逐年快速增長，尤其在贛北、贛中，全省收割機械化在中級水平穩(wěn)步前進。

（2）江西水稻聯(lián)合收割機應(yīng)用種類現(xiàn)狀。水稻聯(lián)合收割機是一種集多功能于一體的復(fù)式收割機械，具有收割、脫粒及分離等功能。它對農(nóng)民勞動力強度的減少、生產(chǎn)率的提高與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的降低等具有重要作用。水稻聯(lián)合收割機品種繁多，其類型及特性如表1所示；全喂入式與半喂入式兩種收割機主要特性參數(shù)值如表2所示。

2 國內(nèi)外水稻聯(lián)合收割機應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)水稻聯(lián)合收割機的研制歷史長達30年，主要有半喂入式與全喂入式兩種收割機。產(chǎn)品基本處于成熟度較低、技術(shù)含量少及關(guān)鍵性技術(shù)有待攻克的階段；機型紛亂繁雜，缺乏高可靠性與強適應(yīng)性的水稻收割機。兩種收割機存在以下不足：

（1）半喂入式因其輸送距離長及橫向輸送不整齊，易堵塞輸送交接口；

（2）全喂入式因其采用脫粒效果較好的軸流脫粒，造成脫粒時間長及脫粒物細而亂；

（3）全喂入式因清選負荷大，造成跑糧嚴(yán)重；

（4）全喂入式潮濕分離效果不好、動力消耗較大與夾帶損失大。

國內(nèi)半喂入式收割機的產(chǎn)銷量從95年開始急速上升。在政府的補貼拉動下，南方地區(qū)的半喂入式收割機市場呈現(xiàn)大幅增長趨勢，引起收割機應(yīng)用保有量迅速上升。國內(nèi)較受歡迎的半喂入式收割機有HL2010機型和東方紅一120為代表的3行機。

國內(nèi)全喂入式收割機具有較強的通用性，在補貼資金相對較多的南方具有較好的銷量。從近期區(qū)域銷售趨勢分析可知，水稻聯(lián)合收割機的需求由江蘇南部、浙江沿海向北發(fā)展，目前已經(jīng)步入淮北、華北及東北等地區(qū)。

國外大多數(shù)國家采用適應(yīng)性較強而結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的半喂入式收割機，如日本與韓國等國家。半喂人式收割機代表機型有久保田系列、洋馬系列與HL系列等，其中當(dāng)今最高水平的半喂入式收割機是PRO481為代表的4行機；其次是人民號為代表的4行機。

式中:Ki為整體剛度矩陣；δi為結(jié)點位移列陣；Ri為結(jié)點荷載列陣。i=1表示接觸初始狀態(tài)，通常根據(jù)經(jīng)驗和實際情況假定。求解式(1)，得到結(jié)點位移δ1，再計算接觸點的接觸力P1，將δ1和P1代入與假定接觸狀態(tài)相應(yīng)的接觸條件，如果不滿足接觸條件，就要修改接觸狀態(tài)重新進行計算。這樣不斷的迭代循環(huán)，直至δn和Pn滿足接觸條件為止，此時得到的解答就是真實接觸狀態(tài)下的解答。

國外收割機產(chǎn)品技術(shù)更新速度快，廣泛應(yīng)用了以下新型技術(shù)：

（1）應(yīng)用一種新型谷物流量調(diào)節(jié)器和一種行走平衡系統(tǒng)；

表1 聯(lián)合收割機分類及特性

表2 全喂入式、半喂入式聯(lián)合收割機主要特性參數(shù)值

（2）采用結(jié)構(gòu)改進后的新型分離系統(tǒng)并裝有脫離回流性能監(jiān)控系統(tǒng)；

（3）運用增大分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸、大功率發(fā)動機及電子和信息技術(shù)系統(tǒng)等先進技術(shù)；

（4）應(yīng)用電子傳感器對所收獲的糧食質(zhì)量進行不間斷監(jiān)控；

（5）應(yīng)用GPS輔助系統(tǒng)，部分大中型收割機運用智能化邏輯程序、電子調(diào)節(jié)和操縱系統(tǒng)。

3 江西水稻聯(lián)合收割機存在的問題

（1）可靠性差。收割機屬于高、難產(chǎn)品，現(xiàn)有產(chǎn)品開發(fā)模式是科研院所設(shè)計—企業(yè)生產(chǎn)，由于對產(chǎn)品各負其責(zé)且互不溝通，導(dǎo)致產(chǎn)品處于未成熟狀態(tài)。科研院所對收割機的研究大部分是在整機試驗的基礎(chǔ)上低水平的改進及完善而不是基礎(chǔ)部件的研究，缺乏對關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。

收割機可靠性差的主要原因：①收割機生產(chǎn)制造廠制造工藝簡單粗糙及精細度低；②生產(chǎn)廠家使用質(zhì)量較差的材料生產(chǎn)收割機零部件；③收割機配套的柴油機與液壓元件等部件質(zhì)量存在一定的問題。

（2）干濕田適應(yīng)性差及通過性低。江西紅土水稻田比較疏松且在有水的情況下會膨脹而富有粘性。當(dāng)收割機在水田或低洼地作業(yè)時，其通過性能由土壤的支撐力與抗剪力決定，土壤支撐力可由水田承載能力與軟泥層深度成反比關(guān)系式y(tǒng)=290-7.74x（式中x表示軟泥層深度，y表示10cm處承載能力）求解。

當(dāng)土壤抗剪力較小時，因土壤水分過多、結(jié)實度低而產(chǎn)生拖拉輪子力，產(chǎn)生滑動摩擦；當(dāng)超過一定程度時，收割機不能正常作業(yè)；目前機身結(jié)構(gòu)龐大及質(zhì)量大，在泥腳較深的田塊作業(yè)及通過能力較差。

（3）市場發(fā)展盲目性導(dǎo)致品牌多與機型雜。據(jù)調(diào)查，在贛北2014年有水稻聯(lián)合收割機約8000臺，主要機型有久保田、洋馬與國力等近6個廠家生產(chǎn)的10多款機型。收割機呈現(xiàn)品牌多及機型雜現(xiàn)狀。

農(nóng)民面對如此多雜亂的機型，難以選擇適合本地地理特點與土壤特點的收割機；各種品牌互換性極差，在出現(xiàn)故障時難以及時有效解決。

（4）對水稻秸稈處理不合理。秸稈是可再生的生物質(zhì)資源。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)民生活水平不斷的提高，農(nóng)民對秸稈的利用不再只是作為能源燃料，而是把秸稈作為還田增加肥力肥料、飼草料及生物氣發(fā)電企業(yè)原料等多種用途。

大多數(shù)收割機缺少秸稈處理裝置，不利于秸稈的綜合利用或切碎還田；同時由于秸稈綜合利用成本較高與經(jīng)濟性較差等原因，致使其被簡單地焚燒或隨意堆積，造成有機質(zhì)的大量損失和污染環(huán)境。

（5）經(jīng)濟性差。收割機在丘陵地形梯田塊作業(yè)時，尤其在贛東、贛南，需頻繁過田爬坡操作；且機身質(zhì)量較重及體型龐大，行走笨拙，引起經(jīng)濟性差，現(xiàn)有機型如久保田75收割機（機質(zhì)量3390kg，外形尺寸4675×2150×2790，總排氣量2499cc/2.499L）。

在贛南、贛東小田塊作業(yè)時，需頻繁停車、倒車與轉(zhuǎn)彎，對于結(jié)構(gòu)龐大型收割機的有效功率利用率及工作效率均較低。

4 江西水稻聯(lián)合收割機的發(fā)展趨勢

（1）向高效微小型發(fā)展。據(jù)地形地貌特征考察可知，江西是多山地、丘陵、土地不規(guī)則及大部分田塊小的地區(qū)。水稻是江西的主要糧食作物，而且種植雙季稻面積約為總面積的70%以上。

現(xiàn)有收割機因體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜與帶水作業(yè)性差等因素，在江西難以推廣。微小型收割機因其具有結(jié)構(gòu)緊湊小巧、操作簡單靈活與轉(zhuǎn)移方便等優(yōu)點，滿足丘陵、山區(qū)及半山區(qū)狹小田塊作業(yè)的要求；其經(jīng)濟性好與成本低，對于農(nóng)村生活水平較低的農(nóng)民容易接受。因此收割機微小型化是其發(fā)展趨勢。

（2）向零部件“三化”高互換性發(fā)展。在國家和地方政府的支持下，江西的大小企業(yè)，甚至私人小企業(yè)，盲目的生產(chǎn)收割機，導(dǎo)致收割機零部件互換性水平較低。提高零部件的互換性有利于增強收割機維修的方便性。

收割機零配件互換性提高的實現(xiàn)可通過把收割機零部件進行“三化”：①收割機工作裝置系列化，如清選裝置、鏈條和鏈輪及液壓升降裝置等零配件；②收割機零部件制造的標(biāo)準(zhǔn)化，如出草口的位置、產(chǎn)品的外形尺寸及電動機的電路板安裝等；③動力配置進行通用化。

采用關(guān)鍵總成和整機本廠生產(chǎn)—其他零部件轉(zhuǎn)給專業(yè)程度較高的零部件企業(yè)生產(chǎn)的模式，可進一步地提高收割機零配件互換性。

（3）向運用新型材料與先進技術(shù)發(fā)展。在作業(yè)環(huán)境比較苛刻的江西，對收割機的耐用性及操作強度具有較高的要求，現(xiàn)有收割機卻故障率較高，如行走系統(tǒng)的故障、作業(yè)堵塞及零部件損壞等。

新型輕質(zhì)、高強度材料具有耐久實用性與高強度性，不僅可降低收割機的故障率，還可大幅度提高收割機的燃油經(jīng)濟性、稻田通過性、可靠性和工作效率。因此運用新型、輕質(zhì)材料是收割機未來發(fā)展趨勢。

（4）向信息化與智能化發(fā)展。據(jù)調(diào)查，國外新型收割機的各種操縱系統(tǒng)均采用了電子和信息技術(shù)，并普遍采用了GPS系統(tǒng)，甚至有些運用了遙感技術(shù)，逐步向完全智能化和信息化發(fā)展。收割機的技術(shù)性能和作業(yè)質(zhì)量得到了極大的改善。因此向信息化與智能化發(fā)展是收割機的未來發(fā)展趨勢。

5 結(jié)語

近幾年，江西水稻收割機械化快速發(fā)展，取得了較大的進步。收割機的發(fā)展使農(nóng)民從繁重的勞動中解放出來，不僅是農(nóng)機推廣部門與農(nóng)機研究部門的任務(wù)，也是生產(chǎn)企業(yè)的使命。

總之，江西水稻聯(lián)合收割機有較大的應(yīng)用及發(fā)展前景。收割機的適應(yīng)性、技術(shù)與價格等方面的難題有待進一步突破，積極研發(fā)適合江西的水稻聯(lián)合收割機，必然會進一步推動江西水稻聯(lián)合收割機的應(yīng)用及發(fā)展。

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