倒伏玉米機(jī)械化收獲的機(jī)械改造方法研究探討

孟長伊　李廣宇　徐峰　張磊　李玲玲　楊少奇　郝宇佳　于澎濤　張含思　張?jiān)拼T　楊海天　李劍飛

摘 要：本文以東北地區(qū)為例，研究探討了應(yīng)對(duì)倒伏玉米機(jī)械化收獲的機(jī)械改裝方法并且進(jìn)行了試驗(yàn)效果驗(yàn)證，研究探討方法的有效性和合理性，對(duì)倒伏玉米的機(jī)械收獲方案提供了依據(jù)和參考思路，具有實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：倒伏;含雜;破損

中圖分類號(hào)：S225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130019

引言

玉米在我國的糧食作物中占據(jù)主要的地位，發(fā)揮著重要的作用。玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)關(guān)系到我國的糧食安全。近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的不斷進(jìn)步，玉米收獲機(jī)械化也在不斷蓬勃發(fā)展，玉米收獲機(jī)的使用更加廣泛，深受廣大農(nóng)戶的歡迎。

但是以臺(tái)風(fēng)為代表的自然災(zāi)害給玉米收獲帶來了嚴(yán)重的影響。以東北地區(qū)為例：2020年“巴威”、“美莎克”、“海神”3場(chǎng)臺(tái)風(fēng)接連侵襲東北地區(qū)，臺(tái)風(fēng)帶來的大風(fēng)、暴雨天氣給東北部分地區(qū)的玉米造成嚴(yán)重災(zāi)害。據(jù)媒體報(bào)道，受臺(tái)風(fēng)影響，黑龍江綏化地區(qū)玉米倒伏非常嚴(yán)重，減產(chǎn)40%。青岡至望奎以及綏化等地的玉米倒伏嚴(yán)重，并且田間積水較多。此外，吉林省的玉米也發(fā)生大面積倒伏，很多玉米田像碾壓過一樣，減產(chǎn)已成定局。遼寧自然也無法幸免，玉米倒伏減產(chǎn)，對(duì)東北地區(qū)糧食生產(chǎn)造成了實(shí)實(shí)在在的威脅。

針對(duì)這個(gè)問題，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部玉米專家指導(dǎo)組、全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心發(fā)布了《東北地區(qū)臺(tái)風(fēng)災(zāi)后玉米恢復(fù)生產(chǎn)技術(shù)意見》，提出了倒伏玉米收獲的指導(dǎo)意見，意見中指出：對(duì)基本完全倒伏，莖稈折斷的玉米要盡快收獲[1，2]。因此本文以東北地區(qū)為例，研究探討了應(yīng)對(duì)倒伏玉米機(jī)械化收獲的機(jī)械改裝方法并且進(jìn)行了試驗(yàn)效果驗(yàn)證，研究探討方法的有效性和合理性，對(duì)倒伏玉米的機(jī)械收獲方案提供了依據(jù)和參考思路，具有實(shí)用價(jià)值。

1 研究內(nèi)容

1.1 扶禾器尖的改裝

普通玉米收獲機(jī)割臺(tái)的扶禾器尖長度一般0.5～0.8m，受長度限制，即使在割臺(tái)降至最低位置時(shí)，距離地面也有20cm以上，達(dá)不到貼地行走的工作狀態(tài)，不能深入到倒伏莖稈的下面將其扶起并喂入收獲機(jī)。因此在原有扶禾器尖基礎(chǔ)上更換一體式1.3m左右的扶禾器延長尖，疊加部分約為0.6m，原有扶禾器尖延長0.9m左右，實(shí)現(xiàn)尖端貼地作業(yè)，并增加扶禾作業(yè)行程。

改裝后，扶禾器尖在壟溝內(nèi)運(yùn)行，距離壟溝底部5cm左右，能夠?qū)排_(tái)上倒伏的玉米植株挑起，并通過延長長度，增加扶禾作業(yè)行程，提高了玉米植株喂入的流暢性。

拆除普通扶禾器尖上原有的秸稈還田裝置，減少玉米果穗的損耗，降低割臺(tái)傾角。

1.2 加裝強(qiáng)制喂入裝置

收獲正常玉米時(shí)，玉米植株直立均勻喂入摘穗機(jī)構(gòu)，作業(yè)速度快、作業(yè)質(zhì)量好、不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象;收獲倒伏玉米時(shí)，由于存在倒伏角度方向不一致、植株易折斷或連根拔起等情況，造成無序喂入，喂入量過大或植株交錯(cuò)時(shí)在割臺(tái)上堆積，造成擁堵，需要停車清理，作業(yè)質(zhì)量和效率降低。改裝后，通過不同形式的強(qiáng)制喂入裝置，輔助玉米植株喂入割臺(tái)，減少割臺(tái)堆積和擁堵。

1.3 加裝螺旋扶倒裝置

螺旋扶倒裝置分為單螺旋和雙螺旋2種形式，單螺旋形式在每個(gè)扶禾器上安裝1個(gè)螺旋，只能從倒伏玉米植株一側(cè)扶起，植株可能進(jìn)入其它行分禾器，造成纏繞或擁堵;雙螺旋形式在兩側(cè)扶禾器上安裝1個(gè)螺旋，在中間扶禾器上安裝2個(gè)螺旋，可從倒伏玉米植株兩側(cè)扶起，植株都在當(dāng)前行分禾器內(nèi)，作業(yè)效果優(yōu)于單螺旋形式;有條件的還采用變徑螺旋，從收獲機(jī)前端開始螺旋半徑逐步增大，有效提升作業(yè)效果。喂入螺旋裝置用螺栓緊固輔助，并鏈接側(cè)方鏈傳動(dòng)提供動(dòng)力。改裝后，在割臺(tái)側(cè)方鏈條驅(qū)動(dòng)下，輔助螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)，扶起倒伏莖稈，并以一定的速率強(qiáng)制喂入割臺(tái)，解決堵塞問題，有效提升作業(yè)效率;但對(duì)于收獲倒伏方向與前進(jìn)方向垂直的玉米，可能出現(xiàn)莖稈纏繞在螺旋桿上的情況，需要停車清理。

1.4 排雜系統(tǒng)的改裝

倒伏玉米收獲作業(yè)中，容易發(fā)生整株玉米連根拔起的情況，折斷的莖稈和整個(gè)玉米植株等大雜質(zhì)喂入機(jī)具內(nèi)部，難以排出，造成擁堵，需要對(duì)清選系統(tǒng)進(jìn)行2處改裝（僅有一種方案），中間升運(yùn)型收獲機(jī)需加裝負(fù)壓粉碎風(fēng)機(jī);剝皮機(jī)裝置前端加裝吹風(fēng)機(jī)。改裝后，強(qiáng)力排雜裝置高速旋轉(zhuǎn)，形成負(fù)壓，將折斷莖稈和玉米植株等大雜質(zhì)吸入，并用甩刀打碎排出，避免大雜質(zhì)堆積擁堵對(duì)收獲機(jī)造成損傷;強(qiáng)力吹風(fēng)機(jī)將剩余秸稈在進(jìn)入剝皮機(jī)前吹離，有利于不同尺寸雜質(zhì)的順利排出。在升運(yùn)裝置上開口安裝;改裝后，排雜口應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口，避免排氣口溫度過高引燃秸稈等雜質(zhì)。

2 試驗(yàn)方法

近年來在倒伏面積、角度、方向等方面出現(xiàn)了很多新問題，倒伏比例高、面積大，這是過去從未經(jīng)歷過的;倒伏程度高，很多玉米植株貼地倒伏;存在倒伏方向不一致的情況，植株橫倒豎臥、縱橫交錯(cuò)、亂七八糟;表層土壤長期浸水，植株易連根拔起;部分植株在穗位以下折斷，干擾正常收獲作業(yè)。這些因素增加了收獲難度，因此雖然上述方法來自于倒伏收獲實(shí)踐，但也存在不適用的可能性。

因此選用吉林省開安鎮(zhèn)作為試驗(yàn)地，在測(cè)定區(qū)內(nèi)按照GB/T 8097-2008 《收獲機(jī)械 聯(lián)合收割機(jī) 試驗(yàn)方法》、GB/T 21961-2008《玉米收獲機(jī)械試驗(yàn)方法》的有關(guān)要求，測(cè)定機(jī)具的作業(yè)總損失率、含雜率、破損率指標(biāo)[3，4]，進(jìn)行了5次試驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果填入表1。

2.1 作業(yè)總損失率

包括割臺(tái)損失率和清選、脫粒損失率。

2.1.1 割臺(tái)損失率的測(cè)定

測(cè)試前制作2個(gè)相同的薄鋼板焊接專用接樣槽，槽內(nèi)口寬10cm，槽內(nèi)口長為試驗(yàn)樣機(jī)割幅寬度加30cm，槽深6cm，槽中襯墊絨布。每個(gè)行程在測(cè)區(qū)內(nèi)等間距取2個(gè)測(cè)點(diǎn)，垂直作業(yè)方向貫穿樣機(jī)作業(yè)幅寬鏟出與接樣槽相應(yīng)的平底溝槽，將接樣槽臥入其中，槽口與地面基本平齊。接取機(jī)器通過測(cè)點(diǎn)時(shí)所有掉落在接樣槽中的籽粒和果莢，對(duì)其進(jìn)行清選分離后稱量籽粒質(zhì)量。接樣槽面積為槽內(nèi)口寬度與樣機(jī)理論割幅寬度的乘積，將接取的油菜籽質(zhì)量按此面積換算成測(cè)區(qū)質(zhì)量，即為測(cè)區(qū)割臺(tái)總損失量。

2.1.2 清選、脫粒損失率的測(cè)定

接取出糧口、排草口、排雜口排出物，處理后稱取籽粒重量，計(jì)算清選、脫粒損失率。在對(duì)脫粒機(jī)體排出物進(jìn)行清選分離處理時(shí)，未成熟籽粒和果夾（籽粒不成形）不計(jì)入損失率計(jì)算。

2.2 含雜率

每個(gè)行程從出糧口排出物中隨機(jī)取1000g的小樣，挑選出雜質(zhì)，用天平測(cè)量出質(zhì)量，按照其占小樣總質(zhì)量的百分比計(jì)算出含雜率[5]。

2.3 破損率

同含雜率采樣過程相同，同樣挑選出破損籽粒，用天平測(cè)量出質(zhì)量，按照其占小樣總質(zhì)量的百分比計(jì)算出破損率。

3 分析探討

從以上試驗(yàn)結(jié)果得知，試驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)均在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，滿足要求。但還有幾點(diǎn)需要說明。

3.1 改裝方案需組合應(yīng)用

改裝扶禾器尖解決貼近地面倒伏玉米撿拾的問題，加裝強(qiáng)制喂入裝置解決割臺(tái)擁堵的問題，改裝排雜系統(tǒng)解決收獲機(jī)內(nèi)部擁堵的問題，3部分改裝需要根據(jù)倒伏特點(diǎn)搭配應(yīng)用。倒伏植株與地面角度大于45°時(shí)，采用正常玉米收獲機(jī)減速作業(yè)即可;角度在30°～45°時(shí)，由于存在一定比例的折斷或連根拔起植株，需要加裝星式輔助喂入裝置或往復(fù)式提升裝置，并改裝排雜系統(tǒng);角度在30°以下時(shí)，存在植株貼地倒伏現(xiàn)象，需要3部分改裝同時(shí)進(jìn)行，并根據(jù)各自的特點(diǎn)搭配選擇，螺旋扶倒裝置對(duì)角度大于10°的情況較適用，變角度扶禾器延長尖搭配星式輔助喂入裝置對(duì)貼地倒伏的情況較適用。實(shí)際收獲作業(yè)中，需要根據(jù)倒伏情況靈活選擇，并采取試作業(yè)方式驗(yàn)證，盡力減少損失率和提升作業(yè)順暢性。

3.2 改裝后的機(jī)具為非標(biāo)產(chǎn)品

上述改裝方案是基于倒伏玉米收獲的應(yīng)急措施，與標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)產(chǎn)品玉米收獲機(jī)不同，不同地區(qū)改裝的材料、尺寸、連接方式等存在一定的差異，屬于非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。改裝后玉米收獲機(jī)的作業(yè)平穩(wěn)性和安全性，在實(shí)際生產(chǎn)中存在發(fā)生故障和引起安全事故的可能性，需要進(jìn)一步關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1]農(nóng)業(yè)農(nóng)村部召開會(huì)議部署東北倒伏玉米機(jī)械化搶收工作[J].中國農(nóng)技推廣，2020，36（09）：83.

[2]農(nóng)業(yè)農(nóng)村部玉米專家指導(dǎo)組 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心.東北地區(qū)臺(tái)風(fēng)災(zāi)后玉米恢復(fù)生產(chǎn)技術(shù)意見[N].農(nóng)民日?qǐng)?bào)，2020-09-15（007）.

[3]GB/T8097-2008，收獲機(jī)械 聯(lián)合收割機(jī) 試驗(yàn)方法[S].

[4]GB/T21961-2008，玉米收獲機(jī)械試驗(yàn)方法[S].

[5]常志強(qiáng)，何超波，李林鶴，武小燕.玉米機(jī)械化收獲減損技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程，2020，10（09）：17-20.

（責(zé)任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-11-03

基金項(xiàng)目：2020年吉林省財(cái)政基本科研經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：CZ202003027-2）;2020年科技計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：YL202042303）

作者簡(jiǎn)介：孟長伊（1971-），女，高級(jí)工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)工程和農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣。