水稻收割機的關鍵技術與常見故障特征分析

0 引言

水稻是我國最重要的糧食作物之一，我國的水稻產量和栽培技術在國際處于領先地位。2021年，我國水稻種植面積為2 992.1萬hm

，大面積水稻的生產過程對于機械設備的依賴性進一步增強。從2020年國家統(tǒng)計局數據來看，我國的水稻生產綜合機械化水平為84.3%，其中機械耕作和機械栽種的能力優(yōu)于機械化收獲能力，但總體上看，我國的水稻機械化收獲作業(yè)普及率近年來也得到了快速提升。我國水稻栽培地區(qū)廣泛，種植面積大，江西、江蘇、華北、東北、浙江、四川等多地的平原栽培區(qū)均適合應用水稻收割機進行收割作業(yè)，這為我國的水稻收獲機械化技術研發(fā)與技術普及創(chuàng)造了有利條件。由于我國對水田機械化生產的技術普及與應用時間較晚，農民在使用水稻收割機時常因對技術了解不徹底或對機型使用不規(guī)范而造成作業(yè)效率降低或故障問題。因此，在掌握水稻收割機技術原理的基礎上，合理使用和維修是保障機械化收割作業(yè)順利實施的關鍵。

1 水稻收割機技術現狀

一直以來，水田機械化生產水平落后于旱田，導致水田生產過程對于勞動力的需求量很大，尤其對于收割作業(yè)環(huán)節(jié)，其工作量高于小麥、玉米等作物。圖1為2021年我國三大重要糧食作物的栽培面積與產量對比，可見水稻的單產明顯高于小麥和玉米，這要求水稻機械化收割作業(yè)的能力也要相應高于玉米和小麥。

前期階段對于建設項目具有重要的影響，其包含項目招投標、項目設計與規(guī)劃等工作，每一環(huán)節(jié)都離不開企業(yè)的管理，加強節(jié)奏時點的管理，利于各項管理工作的科學有序進行。根據項目建議書，項目的管理內容繁多，如項目方案設計、可行性研究報告的編制，企業(yè)需將報告與方案交由政府相關部門進行審核等。將工程勘測工作以及設計工作以招標的方式對外發(fā)包，并將所編制和收到的招投文件、合同報給政府相關部門進行備案[1]。對設計圖紙以及相關文件的調整完善工作，與建設單位、設計單位對設計方案進行優(yōu)化修改和審批，針對土地征用、使用、消防及環(huán)保等工作要進行報批，對項目資金制定使用計劃，這一切都需要確定時間節(jié)點。

我國對于水稻收割機的研究起始于20世紀50—60年代，但技術應用的過程遇到了較多的阻礙與困難，早期的機型主要通過小麥收割機改制，對于水稻的收獲適應性不足，導致到20世紀90年代之前，水稻收獲仍以人工收割為主。隨著我國農機技術的進一步提升，農機企業(yè)也將研究重點轉向技術含量更高的水稻聯合收割機，對相關技術的研發(fā)與市場應用投入了大量的資金和人力。在國家對農機扶持政策的持續(xù)升級下，農機企業(yè)對于水稻收割機的科研能力和制造能力得到了顯著提升。到21世紀初期，我國水稻收割機的市場已初步形成，很多水稻收割專用機型相繼投入市場，如海馬、常柴、珠江等品牌的先進自主機型占劇了國內水稻收割機的部分市場。2004年以后，隨著國家農機購機補貼政策的實施，水稻收割機產品的保有量得到快速提升。

由于我國水稻種植地域性特點較為明顯，不同地區(qū)受到地型地勢、氣候條件、生產習慣等影響，水稻收割機的普及程度也各不相同，如東北地區(qū)、華北平原地區(qū)、湖南湖北等地的水稻收割機普及率逐漸提高，而四川重慶等水稻產地受到地理環(huán)境和經濟因素的影響，普及率仍然不高。目前，我國自主研發(fā)的水稻收割機產品所占的國內市場份額逐漸增大，但仍被歐洲、美國、日本等國家生產的設備占劇著大量市場，國內相關產品在技術、可靠性、收獲評價參數等方面仍與國際先進機型存在一定差距。

馬克思主義的奠基人Carl Marx一般譯為卡爾·馬克思，但其他以Mark為姓的人士則多譯為馬克斯或馬爾克斯。英國語言學家Halliday(M.A.K.Halliday,1925-2018)一般譯為韓禮德，但其他與之同姓的人則多譯為哈利迪。此種原因可以稱之為避賢，但其實和第2）、第3）條類似，多數時候都是為了增強辨識度。因為一般提到馬克思或者韓禮德，大家都想到的是最著名的那一位，從而避免與其他同姓的人產生混淆。

2 水稻收割機的技術特征

2.1 技術分類

水稻收割機根據不同的分類方式可分為多種類型，不同種類的水稻收割機在適用范圍和技術特征方面存在一定差異。

及時落實農業(yè)科技人才政策性補貼的落實和監(jiān)督工作，提高他們的待遇，保障農業(yè)科技人員的切身利益，尤其是基層，要確保人才留得住、工作安心干。加大農業(yè)科技人員的技能培訓力度，提高科技服務水平和能力，確保青稞生產中技術有支持、人才有配備。同時配備必要的交通工具，完善試驗、示范基礎設施，為青稞生產提供良好的條件。

1)按動力配置可分為背負式機型和自走式機型兩類。背負式機型是將水稻收割機的功能部件與拖拉機進行配套安裝，利用拖拉機的發(fā)動機提供運轉動力，并利用拖拉機的底盤進行行駛和轉向等操作，完成水稻收獲的過程，背負式機型根據不同的地區(qū)使用可與四輪拖拉機、履帶式拖拉機、手扶拖拉機進行配套；自走式水稻收割機具有專門配套的發(fā)動機和行駛底盤，整機結構和功能更加完整，更適合大面積農田的高效率收獲，在技術先進性和可靠性方面與背負式機型相比具有明顯優(yōu)勢。

3)輸送器。輸送器是割臺與脫粒裝置的鏈接結構，承擔著水稻植株被割斷后的輸送任務，輸送器采用鏈條式結構，輸送鏈條具有夾持能力，分別在輸送器左右鏈條上安裝有夾持機構，能夠有效保證被割斷的植株強制進入輸送器，并被夾持輸送至脫粒滾筒。

對于使用過程中進行焊補、有表面裂紋覺得有必要進行埋藏性缺陷檢測的部位，以及使用中出現焊接接頭泄露的部位，需要采用超聲、衍射時差法或射線等探傷方式進行埋藏性缺陷檢測。

3)按照技術先進性可以分為單一功能收割機型和復合型收割設備。功能單一的收割機僅能完成水稻的割斷及收集等簡單功能，對于水稻的脫粒、清選等工作需在收獲后在專用場地利用固定設備才能完成；復合型收割機將傳統(tǒng)的收割、收集、脫粒、清選、集糧等工序相整合，能夠在田間收獲的過程中一次性完成水稻收獲及處理的大量工作，有效降低了人工操作的勞動強度，節(jié)省了水稻收獲時間

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2.2 主要結構組成

水稻收割機的典型結構與功能部件如圖2所示。主要包括了安裝于割臺和駕駛室前方的耙禾器、分禾器，以及割臺和駕駛室后方的脫粒清選裝置，并配套有專用的行駛底盤和動力系統(tǒng)。

4)行駛底盤。行駛底盤是保證水稻收割機在田間自由行駛的重要機構。由于水田收獲土壤狀態(tài)有別于旱田，因此，水稻收割機的底盤多采用橡膠履帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輪胎，以提高田間行駛效率，降低陷車、打滑等風險。此外底盤系統(tǒng)還集成有液壓調整裝置，其能夠通過控制液壓閥調整液壓油缸的工作壓力，實現對收割機部件高度、角度、底盤狀態(tài)等調節(jié)。

5)脫粒裝置。脫粒裝置是將糧食與秸稈分離的主要裝置，現階段使用的水稻收獲機脫粒裝置主要采用滾筒脫粒技術，常見的脫粒滾筒包括釘齒式滾筒、軸流式滾筒、紋桿式滾筒等多種形式。滾筒的脫粒原理主要是利用滾筒旋轉過程中產生的沖擊力實現糧食與秸稈的分離，只是在滾筒結構形式設計上存在一定差異。不同水稻品種或生產模式所適用的脫粒技術也不相同，對于稻麥兩熟地區(qū)主要以釘齒式滾筒為主，能夠適應濕度較大水稻的脫粒作業(yè)，而對于北方地區(qū)等收獲時期水稻相對干燥的條件更適合采用軸流式滾筒或紋桿式滾筒進行作業(yè)。為進一步提高脫粒效率，部分先進的機型采用了雙滾筒脫粒技術，應用兩種不同結構的滾筒組合完成脫粒作業(yè)，能夠進一步提高脫粒效率并降低水稻損傷率

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2)按照喂入方式的不同可將水稻收割機分為全喂入式和半喂入式兩類，全喂入式屬于傳統(tǒng)技術，具有結構簡單、購置成本低等特點，但對于地形地勢不良地區(qū)適應性差，易出現谷物損失量大和收獲質量不佳等問題；半喂入式屬于收割機的新技術，相對于全喂入式其結構更為復雜，但對于地形地勢的適應性較好，收獲過程糧食損失小，工作效率高。

1)耙禾器與分禾器。耙禾器是將水稻秸稈喂入割臺的動力部件，其與分禾器配合，具有較強的扶正秸稈的能力，在水稻收割機行駛過程中，分禾器利用設計好的角度將收割范圍內的水稻植株聚攏并初步扶正，再利用耙禾器的轉動，將彈性播齒送至水稻植株的根部，通過由下至上的轉動將植株扶正，以便于提高喂入率和收獲率。

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2)割臺。割臺的主要功能是將水稻植株割斷，并對割斷后的植株進行輸送，以便于其向后方脫粒裝置轉移。主要功能部件包括割刀和輸送攪籠，割刀多采用復式切割器，包括固定在割臺上的定刀和往復運動的動刀，利用二者之間的間隙配合產生的剪切力將水稻秸稈割斷，割斷后的秸稈進入輸送攪籠，在螺旋推力的作用下橫向輸送進入側方的輸送器。

6)分離裝置。分離裝置的主要功能是將脫粒后的水稻與秸稈進行分離，多采用分離篩技術，通過篩網的往復運動產生沖擊和振動，使水稻顆粒通過網孔落入下方，并將體積較大的雜物秸稈等排出，先進的分離裝置可采用分離篩與風機相配合，利用風機產生的氣流排出質量較小的雜質，有利于進一步提高清選效率和清選質量。

3 常見故障特征

3.1 糧食損失率高

造成糧食損失的原因包括以下兩點：一是稻谷破損。主要是由于分離過程中篩網篩選的效率過低，導致水稻長時間在篩網上停留，受到往復運動沖擊作用導致磨損損失，或是由于割臺輸送攪籠堵塞，導致水稻植株在輸送過程出現磨損，此時應適當調整分離篩的振動頻率和振幅，增加分離效率，并及時清理堵塞的攪籠。二是稻谷損失。主要是由于分離過程風機風力過大或分離篩振幅過大導致稻谷未分離就被排出，或是由于水稻植株倒伏導致割臺不能有效將水稻喂入收割機，此時應適當調整分離篩的振幅并降低風機轉速，同時采用低速收獲或逆倒伏方向收獲，提高割臺喂入率

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3.2 排草裝置堵塞

排草裝置主要采用鏈式排草技術，當鏈條出現磨損或松弛時，則會造成排草效率降低，導致出現堵塞問題，此時應對磨損的排草鏈進行更換，并將其適當張緊。部分排草裝置采用皮帶排草技術，當出現堵塞時也應及時更換磨損的皮帶并適當張緊。

3.3 脫粒滾筒故障

脫粒滾筒的常見故障包括以下兩方面：一是脫粒滾筒堵塞。主要是由于滾筒對內部水稻莖稈的排出能力下降導致的，此時應檢查導致堵塞的原因，若脫粒滾筒轉速不足，多是由于傳動皮帶磨損或松動導致的，應將皮帶適當張緊，并及時更換磨損嚴重的皮帶。若脫粒滾筒內部脫粒齒或濾網磨損嚴重應對其及時進行更換。二是脫粒不凈。主要是由于脫粒齒、脫粒濾網、切草齒磨損嚴重導致的，對于磨損嚴重的部件應對其及時進行更換

。

3.4 割臺功能異常

1)割臺將水稻植株推倒。主要是由于割刀切割能力不足或扶禾器調整不當導致的，此時應檢查割刀是否存在嚴重磨損或破損，如有更換功能不良的割刀，調整扶禾器高度及位置，使其滿足水稻種植特征。2)橫向輸送攪籠輸送能力降低。主要是由于水稻割斷后喂入狀態(tài)不佳導致的，應對耙禾器與分禾器進行適當調整，使其對水稻植株的喂入能力進一步提升，此外還應檢查攪籠葉片是否出現磨損，并對磨損位置進行及時修復。

4 結語

水稻收割機是水稻全程機械化生產的重要機型，對于水稻的高效、優(yōu)質收獲作用重大，有利于水田生產的穩(wěn)產高產。農民在購置和使用水稻收割機的過程應首先掌握水稻收割機的技術特征與分類，按照規(guī)范操作和使用水稻收割機，并對使用過程中產生的故障問題進行及時合理的維修，確保水稻收割機在良好的狀態(tài)下高效率工作。

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