玉米收獲機(jī)技術(shù)改進(jìn)與作業(yè)損失測試

○天津市寧河區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心 李萬成

天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心 李 琳 李元亭 馮 磊 趙亞洲 陳建林

玉米收獲機(jī)由割臺總成、橫向輸送攪龍、果穗升運裝置、果穗苞葉剝皮裝置、集穗箱、秸稈切碎滅茬還田或粉碎回收青貯或秸稈整株保留配套裝置、掛接架及動力傳動系統(tǒng)等組成，可以一次性完成玉米果穗的摘取、果穗提升輸送、果穗苞葉剝除排雜、秸稈處理（秸稈切碎滅茬還田、秸稈粉碎回收或秸稈粉碎條放、秸稈整留）等作業(yè)。為了實現(xiàn)機(jī)收減損，減少割臺損失，本試驗對玉米收獲機(jī)割臺總成、秸稈粉碎、果穗苞葉剝除技術(shù)部件進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計并測試損失情況。

一、主要技術(shù)改進(jìn)

1.割臺總成技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)。對玉米收獲機(jī)割臺總成進(jìn)行技術(shù)改造，改進(jìn)后的摘穗機(jī)構(gòu)如圖1所示。在玉米收獲機(jī)割臺的摘穗道上部每組中心加裝扶禾桿，并在摘穗道開角兩側(cè)加裝撥禾鏈條，撥禾鏈條上間隔安裝有撥禾指，摘穗機(jī)構(gòu)采用強(qiáng)制撥禾主動喂入方式并加置扶禾桿配合，可以實現(xiàn)對割臺范圍內(nèi)玉米的全幅收獲，解決了收割機(jī)與玉米種植行距適配的技術(shù)難題。作業(yè)時，偏離和前傾的植株在撥禾鏈條的強(qiáng)制作用下，克服前傾并向中心收攏，同時由扶禾桿扶正而不致植株的側(cè)傾角度過大。在扶禾桿與撥禾鏈條的共同作用下，偏離和前傾的植株被收攏至中心、側(cè)傾植株被扶正，并被收獲。作業(yè)過程中，玉米收獲機(jī)的撥禾鏈兩側(cè)延伸，撥禾鏈上間隔安裝有撥禾指，兩側(cè)的撥禾鏈形成向中心收攏的開角，進(jìn)入開角的玉米植株均會導(dǎo)向中心。由于撥禾鏈條的運動是沿著開角兩邊運動，其速度在機(jī)車行進(jìn)方向與橫向均有分速度，其橫向分速度使玉米植株向中間收攏，行進(jìn)方向上的分速度使植株進(jìn)入摘穗道，可以有效地克服植株前傾的問題。在扶禾桿的作用下，使偏差較大的玉米植株被撥禾鏈導(dǎo)向中心，有效地阻止了植株的側(cè)傾，使玉米植株在橫向與行進(jìn)方向均有約束力，有效避免了植株的前傾與側(cè)傾，植株在兩方向的約束作用下被強(qiáng)制喂入到對旋的摘穗輥之間。同時采用輥式摘穗結(jié)構(gòu)和摘穗輥護(hù)板相結(jié)合的原理創(chuàng)新設(shè)計了復(fù)合式摘穗機(jī)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)摘穗機(jī)構(gòu)摘穗效率低、破損率高的難題，實現(xiàn)了收獲效率提高和摘穗破損率降低的雙重目標(biāo) 。

圖1 摘穗機(jī)構(gòu)

2.秸稈粉碎技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)。秸稈粉碎還田機(jī)是玉米聯(lián)合收獲機(jī)的的重要配套機(jī)構(gòu)，也可作為機(jī)具單獨使用進(jìn)行作業(yè)。如圖2所示改進(jìn)后的秸稈粉碎采用直、彎組合切碎滅茬刀具，構(gòu)成梳齒式刀排，直刀前端可沖達(dá)地面，并將秸稈撿拾喂入粉碎還田機(jī)殼體內(nèi)腔，實現(xiàn)切碎與搓揉，彎刀可以入土切碎根茬，并將破碎的根茬埋入土壤，增加土壤有機(jī)質(zhì)，達(dá)到莖稈和根茬同時破碎的效果。在農(nóng)牧結(jié)合帶區(qū)域，玉米秸稈的利用多以秸稈粉碎回收青貯（干貯或黃貯）為主，因此專門為其配備了秸稈粉碎回收裝置。在采用甩刀、定刀對稱不對位的配合完成玉米秸稈的剪切性粉碎和搓揉的基礎(chǔ)上，通過橫向攪籠將粉碎的玉米秸稈切碎、搓揉成絲狀，并通過動刀的甩動將絲狀秸稈拋送至輸送攪龍，由輸送攪龍將其推向一側(cè)，并輸送至拋送風(fēng)機(jī)拋擲到集草車上，實現(xiàn)玉米秸稈的粉碎回收，提供高質(zhì)量飼草，實現(xiàn)青貯利用，以滿足養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的需要。

圖2 直、彎組合切碎滅茬刀具

圖3 剝皮裝置

3.果穗苞葉剝除技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)。如圖3所示改進(jìn)配置的剝皮裝置，可保持果穗清潔，防止果穗集中堆放造成的霉?fàn)€變質(zhì)，減少了機(jī)收戶的后續(xù)工作。技術(shù)改進(jìn)后的剝皮裝置利用膠輥與安裝有柔性材料的螺旋鐵輥相向運動，依靠兩輥運動時的摩擦力差異強(qiáng)迫實現(xiàn)對玉米果穗的螺旋式剝皮運動。因在運動的過程中苞葉與果穗自身旋轉(zhuǎn)不同步，導(dǎo)致苞葉受兩輥摩擦阻滯作用而呈蓬松狀態(tài)，局部的苞葉呈翹起狀態(tài)，于是苞葉就會被膠皮輥與鐵輥相向運動而沿其切線方向被抓取拉下，強(qiáng)制性使苞葉與果穗分離，連續(xù)性重復(fù)動作就可完成果穗苞葉剝凈。又因鐵輥上安裝有螺旋式柔性材料，在旋轉(zhuǎn)的過程中，速度在其軸線方向上具有分速度，這一分速度可以使玉米果穗在剝皮的過程中，呈自轉(zhuǎn)并連續(xù)性的沿軸線方向推進(jìn)，即剝皮過程與光果穗輸出同時進(jìn)行。玉米剝皮裝置的苞葉篩選結(jié)構(gòu)與籽粒清選結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，通過一個結(jié)構(gòu)實現(xiàn)兩種功能，即可同時解決苞葉的篩除與籽粒的清選。此結(jié)構(gòu)的設(shè)計采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，形成周期性往復(fù)式篩動或螺旋推進(jìn)器，玉米籽粒通過篩孔落入糧倉與苞葉分開，達(dá)到籽粒清選與苞葉篩出拋撒的目的。

二、作業(yè)測試方法

1.試驗區(qū)的劃分和清理。為驗證改進(jìn)后的收獲作業(yè)效果，檢測作業(yè)損失情況，試驗區(qū)由穩(wěn)定區(qū)、測定區(qū)和停車區(qū)組成。測定區(qū)長度不小于20米，測定區(qū)前有30～50米的穩(wěn)定區(qū)，測定區(qū)后有不小于20米的停車區(qū)。測定前要清除測定區(qū)內(nèi)（包括已割地和未割地2～4壟）的自然落粒、落穗、斷離植株及結(jié)穗高度在35厘米以下的果穗。

2.玉米田間調(diào)查。收獲地塊玉米為機(jī)播平作，成熟期為蠟熟后期。在收獲作業(yè)前，調(diào)查田間玉米植株田間生長情況以及植株狀態(tài)，將株距、自然高度、最低結(jié)穗高度、莖稈直徑、果穗大端直徑、果穗長度等隨機(jī)測取3行，每行取10個樣本數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)整理求平均值記錄到表1中。

表1 收獲玉米植株狀況調(diào)查

3.測取玉米植株田間生長狀態(tài)。在田間隨機(jī)區(qū)域測取，在測取區(qū)域，取一定數(shù)量的植株總數(shù)，再分別對折彎株數(shù)、果穗下垂數(shù)、作物倒伏數(shù)，取一定數(shù)量的籽粒、果穗苞葉和莖稈，烘干后測定含水率，將計算得出的果穗下垂率、作物倒伏率、籽粒含水率、苞葉含水率、果柄含水率、莖稈根部含水率記錄到表2中。

表2 收獲玉米生長狀況調(diào)查

表3 機(jī)具作業(yè)損失情況測定

三、測試結(jié)果與分析

作業(yè)試驗前，對改進(jìn)后的玉米收獲機(jī)進(jìn)行一次全面檢查與保養(yǎng)，做好試運轉(zhuǎn)，檢査行走、轉(zhuǎn)向、割臺、輸送、剝皮、脫粒、清選、卸糧等機(jī)構(gòu)的運轉(zhuǎn)、傳動、間隙等情況，檢查液壓升降系統(tǒng)，調(diào)整好作業(yè)機(jī)具狀態(tài)，調(diào)整割臺傾角、摘穗輥轉(zhuǎn)速，調(diào)查田間地塊地形地貌，確保在最適宜的作業(yè)工況。根據(jù)改進(jìn)后的玉米收獲機(jī)自身喂入量、玉米產(chǎn)量、植株密度、自然高度、干濕程度等因素選擇合理的作業(yè)速度，作業(yè)三次，稱重接取物重量以及落地籽粒和果穗籽粒重量，記錄到表3中。

四、測試討論與結(jié)論

依據(jù)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玉米收獲機(jī)作業(yè)質(zhì)量》（NY/T1355200），玉米果穗收獲，在籽粒含水率為25～35%，植株倒伏率低于5%，果穗下垂率低于15%，最低結(jié)穗高度大于35厘米的條件下，玉米果穗收獲機(jī)作業(yè)總損失率≤3.5%，改進(jìn)后的玉米收獲機(jī)三次測試損失率均低于3.5%，符合玉米收獲作業(yè)質(zhì)量要求，技術(shù)改進(jìn)作業(yè)性能顯著改善。

通過作業(yè)測試，輥式摘穗機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)速過低時，由于縱向輸送也慢，果穗與摘穗輥的接觸磕碰機(jī)會多、時間較長，玉米果穗被哨傷、卡斷的幾率隨之增加。摘穗輥轉(zhuǎn)速較高時，在摘穗輥前段即可完成拉莖，同時果穗與摘穗輥的快速撞擊、碰撞較為劇烈，玉米果穗被傷、落粒的幾率增加，因此作業(yè)時應(yīng)根據(jù)田間植株結(jié)穗高度、密度合理選擇摘穗輥轉(zhuǎn)速，以達(dá)到有效降低粒破碎率，減少籽粒落地?fù)p失的效果。玉米收獲過程中，要根據(jù)作物條件及時對工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保工作狀態(tài)良好，降低玉米機(jī)械化收獲損失。