玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)技術(shù)綜述

姚萌萌 吳飛

摘 要：摘穗機(jī)構(gòu)是玉米收獲機(jī)的重要組成部分。本文從縱臥式摘穗、立式摘穗、板式摘穗和橫臥式摘穗裝置等四個方面對國內(nèi)外玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了重點(diǎn)分析，最后對玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：玉米;摘穗;拉莖;撥禾

玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)是玉米收獲機(jī)的重要組成部分，它最大程度地決定了玉米成熟期機(jī)械收獲的作業(yè)質(zhì)量，提高摘穗速度，并且不傷及果穗是摘穗裝置設(shè)計(jì)的宗旨所在[1]。

1、玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

根據(jù)玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)的核心摘穗機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和配置方式，摘穗機(jī)構(gòu)主要分為縱臥式摘穗、立式摘穗、板式摘穗和橫臥式摘穗裝置[1]。

1.1縱臥式摘穗裝置

縱臥式摘穗裝置主要由一對相對旋轉(zhuǎn)的摘穗輥和摘穗輥間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，摘穗時，摘穗輥前段引導(dǎo)莖稈進(jìn)入摘穗輥中間段的兩摘穗輥之間的間隙，莖稈在向前移動的同時被強(qiáng)行下拉，在擠壓和沖擊力的作用下玉米果穗被摘穗輥摘離。

早在1907年，公開號為US863812A的文獻(xiàn)就公開了一種將摘穗輥的表面設(shè)置成螺紋形凸起結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對莖稈的夾持輸送，然而其存在夾持率低的缺陷。而公開號為US4219990A和ES9802517U分別對摘穗輥進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同莖稈的直徑進(jìn)行摘穗輥間隙的自動調(diào)節(jié)、同時凸棱結(jié)構(gòu)的設(shè)置增強(qiáng)了對玉米的夾持率的提高、并且在摘穗的同時實(shí)現(xiàn)了對莖稈的粉碎、從而方便秸稈的還田處理。進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國以吉林大學(xué)為首的一批研究機(jī)構(gòu)，將仿生學(xué)應(yīng)用到玉米摘穗裝置上，例如公開號為CN101116392A的文獻(xiàn)，依靠仿生幾何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)起到增大摘穗輥對玉米植株莖稈當(dāng)量摩擦系數(shù)，有效增加摘穗輥對玉米莖稈的攫取能力。而近幾年，以約翰迪爾公司為首的農(nóng)業(yè)機(jī)械公司，將研發(fā)重點(diǎn)集中于對拉莖輥表面結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及結(jié)合GPS技術(shù)、PLC技術(shù)應(yīng)用到縱臥式摘穗裝置上，實(shí)現(xiàn)玉米摘穗的智能化控制。

1.2立式摘穗裝置

立式摘穗裝置主要由一對相對轉(zhuǎn)動的立式摘穗輥和擋禾板組成，切斷后的莖稈由喂入鏈喂入，喂入鏈將莖稈夾緊并將其送入摘穗輥間隙中，由下段抓取拉引，莖稈在摘輥的作用下向后端移動，由于擋禾板的阻擋，使禾稈向垂直于輥軸方向旋轉(zhuǎn)并拋出。

在我國由于玉米主產(chǎn)區(qū)特殊情況，需要回收果穗和秸稈，因此在我國對立式摘穗裝置研究較多。如公告號為CN2328167Y的專利文獻(xiàn)，其創(chuàng)造性地將將夾持鏈主動鏈輪配置在摘輥前方，立式輥機(jī)型將動鏈輪與摘穗輥或拉莖輥同輥配置，有效避免了鏈條的脫落或斷鏈現(xiàn)象的發(fā)生;然而上述立式摘穗裝置在實(shí)際應(yīng)用過程中也僅是能夠?qū)崿F(xiàn)果穗和秸稈的回收，莖稈堵塞問題還是未能很好解決?；诖?，我國的科研院所對其進(jìn)行了大量研究，并取得了階段性的成效。山東理工大學(xué)公告號為CN2643629Y的專利文獻(xiàn)將摘穗輥、拉莖輥以及滾刀相互平行設(shè)在殼體上，避免了莖稈的堆積，另外公告號為CN202679992U的文獻(xiàn)采用兩對立輥喂入，使秸稈喂入在高度上適應(yīng)性強(qiáng)，不易因秸稈喂入高度變化而發(fā)生堵塞;也就是說山東理工大學(xué)的研究重點(diǎn)側(cè)重于秸稈堵塞問題;而吉林大學(xué)的閆洪會[2]等人對立輥式玉米收獲機(jī)關(guān)鍵部件工作機(jī)理進(jìn)行了研究，應(yīng)用運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)等理論，首次全面分析了玉米收獲機(jī)夾持輸送、摘穗、剝皮、秸稈粉碎等關(guān)鍵部件的工作機(jī)理，建立了相關(guān)的模型，為玉米收獲機(jī)工作部件的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)，并以此解決了落粒損失大、秸稈壓緊機(jī)構(gòu)的堵塞、卡死等問題。

1.3板式摘穗裝置

板式摘穗裝置是由一對縱向斜置式拉莖輥和兩個摘穗板組成 [3]，通過摘穗板對玉米果穗的阻擋作用，由拉莖輥強(qiáng)行將玉米莖稈拉下實(shí)現(xiàn)果穗分離。

板式摘穗裝置由于具有玉米穗啃傷率小、掉粒和籽粒破碎現(xiàn)象較輕等優(yōu)勢，使得國內(nèi)外對于板式摘穗裝置的研究投入都較多。例如，公開號為FR2373220A1的文獻(xiàn)就公開了采用摘穗輥與直板之間的配合實(shí)現(xiàn)對玉米果穗的采摘，即已經(jīng)設(shè)計(jì)完成最初的板式摘穗裝置;然而上述板式摘穗裝置在實(shí)際使用的過程中，對莖稈的損壞比較嚴(yán)重，針對這一缺陷，公告號為CN2040296U將摘穗板設(shè)置成階梯板形式，將階梯摘穗板與強(qiáng)拉輥結(jié)合組成強(qiáng)拉輥摘穗裝置，增強(qiáng)了拉取力，在一定程度上改善了莖稈的損壞的問題;而久保田株式會社的公告號為CN205812823U的專利文獻(xiàn)也是從摘穗板入手，對摘穗板進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，從而增強(qiáng)玉米莖稈的通過性。

1.4橫臥式摘穗裝置

橫臥式摘穗裝置主要由撥禾輪、喂入輪以及一對相對回轉(zhuǎn)的橫向臥輥、喂入輥、輸送裝置等組成，切斷后的玉米莖稈倒向輸送裝置，莖稈末端進(jìn)入喂入輪和喂入輥的間隙中，莖稈垂直進(jìn)入摘穗輥間隙，在摘穗輥的碾壓旋轉(zhuǎn)下，莖稈迅速向摘穗輥的后方拋送，因果穗不能通過摘穗輥間隙，迫使穗柄彎折;隨著莖稈不斷地后移，最終穗柄在最薄弱處被折斷，實(shí)現(xiàn)摘穗。

橫臥式摘穗裝置具有抓取莖稈的能力強(qiáng)和對青貯玉米的摘穗效果較好的特點(diǎn)，其多應(yīng)用在聯(lián)合收割型的玉米聯(lián)合收獲機(jī)或青貯玉米收獲機(jī)上。公告號為CN202127618U的文獻(xiàn)，其采用長、短摘穗輥橫向布置，降低了對果穗的啃傷同時降低果穗的丟失率;另外公開號為DE102012014085A1的文獻(xiàn)，其通過在摘穗輥上設(shè)置勾齒，能夠?qū)Χ氯胼伒那o稈進(jìn)行切斷操作，從而大大降低了穗莖在運(yùn)送過程中的堵塞。

2.結(jié)語

通過對玉米摘穗裝置的分析，可以得出如下結(jié)論：

近年來我國有關(guān)玉米摘穗裝置的研究大幅增加，反映出國內(nèi)有關(guān)專家、學(xué)者、技術(shù)人員對其重視程度加強(qiáng)，并且我國已經(jīng)涌現(xiàn)出了一些能夠與世界先進(jìn)的摘穗裝置技術(shù)相匹敵的先進(jìn)技術(shù)，然而我國的玉米摘穗裝置，大部分玉米收獲機(jī)尚處于研發(fā)探討試驗(yàn)階段，產(chǎn)業(yè)化水平有待提高。對于玉米收獲機(jī)的摘穗裝置的技術(shù)研發(fā)，國外處于領(lǐng)先水平，尤其是美國、德國和日本，其研發(fā)的重點(diǎn)在于不斷提高采摘效率、擴(kuò)大其適用范圍，降低果穗的損失率以及降低機(jī)械的堵塞。

參考文獻(xiàn)

[1]宋建農(nóng).農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

[2]閆洪會.立輥式玉米收獲機(jī)關(guān)鍵部件工作機(jī)理及試驗(yàn)研究[D].吉林大學(xué).2009.

[3]曹文，丁俊華，李在臣.玉米摘穗裝置的設(shè)計(jì)研究.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009，1： 20-22.

作者簡介：姚萌萌，女，漢族，內(nèi)蒙古興安盟，1986年4月，工學(xué)碩士，助理研究員，工作單位：國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇省蘇州市，215163，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械，寫作方向：玉米收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)