玉米收獲機(jī)械關(guān)鍵裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

俞　娟

玉米收獲機(jī)械關(guān)鍵裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

俞娟

(阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆 阿克蘇 843000)

玉米收獲是玉米生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)，收獲機(jī)械的工作性能會(huì)對(duì)玉米收獲質(zhì)量以及效率產(chǎn)生顯著影響。由于玉米具有一定的結(jié)構(gòu)特殊性，如果在收獲過程中使用的收獲方式不正確，可能會(huì)帶來(lái)不必要的損耗，因此玉米收獲對(duì)機(jī)械關(guān)鍵裝置的結(jié)構(gòu)有著非常高的要求。通過對(duì)玉米收獲機(jī)、脫粒機(jī)和籽粒收獲機(jī)中的關(guān)鍵裝置工作原理、技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行概述，討論了我國(guó)玉米收獲機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

玉米；收獲機(jī)械；關(guān)鍵裝置結(jié)構(gòu)；發(fā)展趨勢(shì)

玉米是我國(guó)主要的糧食作物之一，種植面積約占谷類作物種植面積的40%，玉米也是醫(yī)藥、輕工業(yè)和化工等行業(yè)的重要原材料，還是養(yǎng)殖業(yè)重要的飼料之一?？梢哉f提高玉米作物的產(chǎn)量對(duì)于保障我國(guó)糧食安全有著非常積極的作用，同時(shí)也與很多相關(guān)行業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。

玉米收獲是玉米種植過程中非常重要的環(huán)節(jié)。使用人工收獲玉米勞動(dòng)量大且效率較低，使用玉米收獲機(jī)械可以提高玉米的收獲效率，降低玉米收獲的勞動(dòng)強(qiáng)度和玉米生產(chǎn)的成本。國(guó)外糧食生產(chǎn)大國(guó)早在20世紀(jì)70年代左右就實(shí)現(xiàn)了玉米種植的全機(jī)械化收獲，并一直致力于研究如何提高玉米收獲機(jī)械的工作效率以及如何讓機(jī)械更加智能化。我國(guó)也在持續(xù)不斷地推廣玉米機(jī)械化收獲，經(jīng)過不懈努力，玉米機(jī)收率已經(jīng)接近70%。

1　分段收獲機(jī)械

1.1　玉米摘穗收獲機(jī)

玉米摘穗收獲機(jī)的主要功能是摘穗和剝皮。在一年多季度種植玉米的地區(qū)，玉米在收獲的時(shí)候會(huì)有較高的含水率，采用籽粒直收的方式效果不理想，因此需要使用玉米摘穗收獲機(jī)先把玉米果穗進(jìn)行收集，再進(jìn)行剝粒工作。

玉米摘穗收獲機(jī)的摘穗裝置主要分為3種結(jié)構(gòu)，分別是臥輥式、立輥式和摘穗板組合式。臥輥式摘穗裝置主要由摘穗輥、喂入鏈、變速箱和摘穗間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)等組成。摘穗輥分為前、中、后三部分，最前面是引導(dǎo)段，其形狀是一個(gè)帶有螺旋凸起的錐形，中間部分是摘穗段，是一個(gè)具有螺旋狀凸起的圓柱結(jié)構(gòu)，最后面的部分是強(qiáng)拉段，是帶有凸棱的圓柱結(jié)構(gòu)。

在進(jìn)行摘穗作業(yè)的時(shí)候，喂入鏈條將玉米莖稈送入摘穗輥的前端，前端引導(dǎo)玉米莖稈進(jìn)入到摘穗段，在兩個(gè)摘穗輥的作用之下將玉米穗采下，而玉米莖稈則在強(qiáng)拉段被扯出，以防堵塞整個(gè)裝置。這種類型的摘穗裝置具有較強(qiáng)的適用性，消耗的能量較少，并且收獲的玉米果穗中含雜質(zhì)量較低，但是由于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不利于農(nóng)民在作業(yè)前后對(duì)機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)和維修，且收獲的玉米容易出現(xiàn)籽粒破碎的情況[1]。

剝皮裝置主要是由剝皮輥和壓送機(jī)構(gòu)構(gòu)成。剝皮輥的材料通常包括了耐磨橡膠以及鑄鐵，能夠最大限度地保護(hù)玉米在剝皮的過程中不受到損傷，剝皮輥的外側(cè)有很多細(xì)小的紋路，能夠有效抓取玉米外皮。在剝皮的過程中，處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的剝皮輥能夠抓取玉米葉，壓送機(jī)構(gòu)可以讓玉米果穗和剝皮輥穩(wěn)定接觸，防止玉米果穗的跳動(dòng)。鑄鐵輥的加工成本較低，且加工工藝簡(jiǎn)單，具有較好的耐磨性，使用壽命較長(zhǎng)。橡膠輥和玉米葉之間能形成更大的摩擦力，提高剝皮的質(zhì)量，降低對(duì)玉米果穗的損傷。

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，人們對(duì)玉米質(zhì)量要求越來(lái)越高，對(duì)玉米果穗造成破壞較大的鑄鐵輥基本已經(jīng)不再使用，而隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)正在逐漸應(yīng)用一種具有高耐磨性和良好強(qiáng)度的柔性材料制作剝皮輥，該材料制作的輥件具有較高的剝凈率，能夠有效降低輥件對(duì)玉米造成的損傷，延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命。

1.2　玉米脫粒機(jī)

玉米在經(jīng)過晾曬之后，其內(nèi)部的含水量就會(huì)降低，可以運(yùn)用玉米脫離機(jī)完成對(duì)玉米果穗的處理。由于玉米果穗之間存在相互支撐力，因此在脫粒的過程中經(jīng)常發(fā)生脫粒不徹底以及玉米粒破碎的情況，可見玉米脫粒并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，對(duì)機(jī)器有著較高的要求。根據(jù)玉米粒的不同用途，目前市面上玉米脫粒裝置主要分為3類，家用脫粒裝置、制種用脫粒裝置以及大型脫粒裝置。

(1)家用脫粒裝置通常適用于家庭環(huán)境使用。在普通家庭日常生活中，需要脫粒的玉米數(shù)量較少，并且對(duì)顆粒破碎率沒有過高的要求。家庭脫粒裝置一般是由具有脫粒功能的閉式脫粒桶和沖擊式凹版構(gòu)成，該裝置的脫粒滾筒上帶有釘尺，工作時(shí)，釘齒對(duì)玉米穗進(jìn)行擊打后，玉米顆粒將會(huì)從玉米穗上脫離，通過凹版的開孔和分離，玉米芯從脫粒機(jī)尾部的開口位置排出機(jī)外。釘齒結(jié)構(gòu)的脫粒裝置具有很多棱角，這是導(dǎo)致玉米籽粒破碎率偏高的主藥原因。

(2)玉米制種用脫粒裝置通常適用于農(nóng)業(yè)科研單位和制種企業(yè)。根據(jù)不同的脫粒要求，玉米種子脫粒裝置具有多種裝置結(jié)構(gòu)。制種用脫粒裝置對(duì)玉米籽粒破碎率有著非常高的要求，只有這樣才能保證玉米種子的完好，這種類型的脫粒裝置與家用脫粒裝置相比結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，玉米粒破碎概率更低，并且可以保證玉米芯的完整性，此類裝置的缺點(diǎn)是工作效率較低[2]。

(3)大型脫粒裝置適用于需要進(jìn)行大量玉米脫粒，平均脫粒效率在20t/h以上。常見的大型脫粒裝置有5TY-190型自走式玉米脫粒機(jī)，該裝置采用單縱軸流結(jié)構(gòu)，脫粒位置采用短紋桿。這種脫粒裝置具有較高的脫粒效率，能夠有效降低籽粒破碎的概率，具有較高的可靠性，但設(shè)備的體積較大，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，維修成本較高。玉米脫粒破碎率較高，會(huì)影響玉米產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著市場(chǎng)對(duì)玉米產(chǎn)品品質(zhì)要求越來(lái)越高，玉米脫粒裝置也正在不斷向著大型化、先進(jìn)化、高效率的方向發(fā)展。由于制種企業(yè)對(duì)玉米籽粒的破碎率有著更高的要求，應(yīng)該在保證脫粒裝置具有一定生產(chǎn)效率的同時(shí)，注重脫粒的效果，將新材料和新技術(shù)更快地應(yīng)用于玉米脫粒機(jī)之中。

2　玉米籽粒收獲機(jī)

使用玉米籽粒收獲機(jī)能夠直接對(duì)玉米籽粒進(jìn)行收獲，提高收獲的效率，減少損失，大幅提高作業(yè)效率，降低農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。近些年隨著自動(dòng)烘干設(shè)備的不斷進(jìn)步和發(fā)展，很多曾經(jīng)收獲期玉米含水量較高，不能使用玉米籽粒收獲機(jī)的地區(qū)，都有望使用該類型機(jī)械進(jìn)行收獲作業(yè)。玉米籽粒收獲機(jī)中最關(guān)鍵的部位就是脫粒裝置，如果能夠?qū)γ摿Ｑb置進(jìn)行合理設(shè)置，能最大程度提高收獲的效果。玉米籽粒收獲脫粒設(shè)備可以分為橫軸流、縱軸流以及切縱流3種結(jié)構(gòu)。

市面上常見的玉米籽粒收獲機(jī)有很多種類，以下舉例說明各類機(jī)械的收獲原理。

(1)約翰迪爾公司生產(chǎn)的S系列玉米聯(lián)合收獲機(jī)采用的是單縱軸流脫粒裝置，該裝置的喂入段采用錐形結(jié)構(gòu)，可以順暢地將玉米果穗運(yùn)送到脫粒段當(dāng)中；脫粒段則采用短紋桿對(duì)玉米進(jìn)行脫粒處理，該設(shè)備通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，能夠調(diào)節(jié)脫粒間隙，使得脫粒效果能夠得到保障；分離段則是通過分離齒，將玉米籽粒和脫出物進(jìn)行分離。

(2)紐荷蘭公司生產(chǎn)的CR系列聯(lián)合收獲機(jī)的雙縱軸流脫粒裝置由兩個(gè)縱軸滾筒組合而成，能夠進(jìn)行大批量的脫離處理，具有非常高的收獲效率。該脫粒裝置滾筒的前半段喂入裝置能夠根據(jù)脫粒系統(tǒng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷情況調(diào)整轉(zhuǎn)速，可以提升脫粒系統(tǒng)的工作效率。

(3)Gleaner公司生產(chǎn)的S系列玉米聯(lián)合收獲機(jī)采用的橫軸流脫離裝置。在工作的時(shí)候，輸送槽能夠?qū)⒂衩坠肓鲿车匚谷氲矫摿Ｏ到y(tǒng)當(dāng)中，脫粒系統(tǒng)內(nèi)的空間比較小，能夠增大糧箱的容積，可以充分利用收獲機(jī)內(nèi)部的空間。

隨著我國(guó)科技不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展進(jìn)程加快，喂入量大、效率高的玉米籽聯(lián)合收獲機(jī)研究工作也取得了重大的突破，但由于我國(guó)特殊的玉米種植條件以及玉米品種的限制，玉米在收獲期含水量較高，因此玉米籽粒收獲機(jī)的研發(fā)將會(huì)朝著收獲高含水量的玉米籽粒方向發(fā)展。

3　玉米收獲機(jī)械未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1　高效率規(guī)模化

由于我國(guó)農(nóng)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型階段，農(nóng)業(yè)正在向著產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，國(guó)內(nèi)玉米種植面積和種植規(guī)模將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，因此我國(guó)的玉米收獲機(jī)械也應(yīng)相應(yīng)向著大型化、高效率化發(fā)展。隨著我國(guó)玉米種植區(qū)域的逐漸集中，玉米種植量逐漸擴(kuò)大，玉米機(jī)收作業(yè)也越來(lái)越集中，我國(guó)目前使用的一些玉米收獲機(jī)喂入量每秒低于4kg，脫粒機(jī)每小時(shí)脫粒數(shù)量不足10t，工作效率非常低下，難以滿足玉米收獲的需求。玉米收獲機(jī)械的大型化、高效化必然逐漸成為主流，如當(dāng)前我國(guó)正在廣泛推廣的喂入量每秒超過8kg的玉米籽粒收獲機(jī)和脫粒量每小時(shí)超過30t脫粒機(jī)械[3]就屬于這種類型。

3.2　提高收獲機(jī)械的通用性

大型收獲機(jī)械的價(jià)格一般都比較昂貴，為了提升機(jī)械設(shè)備的使用率，降低生產(chǎn)的成本，就需要提高玉米收獲機(jī)械的通用性，比如在設(shè)計(jì)機(jī)具時(shí)要兼顧籽粒收獲機(jī)械能夠同時(shí)收割其他的谷物，摘穗收獲機(jī)能夠具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，可以在不同條件下進(jìn)行摘穗收獲工作，滿足不同地區(qū)的作業(yè)需求。

3.3　積極采用新型材料，研發(fā)新結(jié)構(gòu)的收獲裝置

玉米籽粒收獲機(jī)和脫粒機(jī)主要使用的材料都是鋼鐵，雖然耐久性較強(qiáng)，但由于結(jié)構(gòu)內(nèi)的棱角較多，很容易在脫粒過程中造成籽粒破碎或者出現(xiàn)脫粒不凈的情況，降低了經(jīng)濟(jì)效益，因此應(yīng)該積極研發(fā)新型的脫粒裝置結(jié)構(gòu)，采用耐磨性好、抗疲勞的柔性材料，以提高脫粒的效果和性能。

4　結(jié)語(yǔ)

玉米收獲是玉米種植中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是最關(guān)鍵最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。為了提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)民種植玉米的經(jīng)濟(jì)收益，必須加快推進(jìn)玉米收獲機(jī)械裝置的研究，積極推廣先進(jìn)設(shè)備，運(yùn)用新材料、新結(jié)構(gòu)以及智能化技術(shù)，以利于解決我國(guó)玉米收獲機(jī)通用性差、損失率高的問題。

[1] 單世銘.玉米收獲機(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與改進(jìn)方向[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2021(7):43-44.

[2] 劉菊.玉米收獲機(jī)械化技術(shù)探析[J].種子科技,2021,39(9): 44-45.

Structure characteristics and development trend of key equipment of corn harvester

YU Juan

(Aksu Regional Agricultural Technology Extension Center, Aksu, Xinjiang 843000, China)

Corn harvesting is an important part of corn production, and the working performance of the harvester will have a significant impact on the corn harvesting situation and harvesting efficiency. Due to the specific structure of corn, if the harvesting method used in the harvesting process is incorrect, unnecessary losses may be caused. Therefore, corn harvesting has very high requirements on the structure of key mechanical devices. In this paper, the working principle, technical characteristics, advantages, and disadvantages of the key devices are summarized for corn harvesters, threshers, and grain harvesters. The future development trend of corn harvesters in China is discussed.

corn; harvesting machinery; key devices; development trends

S225

A

2096–8736(2021)06–0017–03

俞娟(1986—)，女，上海人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣。

責(zé)任編輯：張亦弛

英文編輯：唐琦軍