牧神4YZS-8 自走式種穗收獲機的試驗研究

李謙緒，黃強斌，杜志高

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830013）

0 引言

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，也是種子大國。玉米作為我國三大主糧之一在我國有限的耕地上進行了大面積種植。在國家確?！肮任锘咀越o、口糧絕對安全”的基本國策下，商品玉米價格穩(wěn)步回升，農(nóng)戶種植玉米的收益增加將刺激農(nóng)戶適當擴大玉米種植，相應的玉米種子需求也呈現(xiàn)穩(wěn)中有升。隨著國家種子戰(zhàn)略的提出，我國玉米制種產(chǎn)業(yè)也將迎來快速發(fā)展，玉米制種機械化收獲也將迎來發(fā)展。

隨著國家種子“南繁北擴”戰(zhàn)略的推進，新疆伊犁河谷地區(qū)以其優(yōu)異的自然氣候條件脫穎而出。伊犁河谷地區(qū)地表水資源豐富，平均海拔800m，年平均氣溫7～12℃，無霜期140～160 天，年有效積溫2800～3200℃，日照時數(shù)2900～3500h[1]。伊犁河谷地區(qū)日照時間長、年積溫較高、收獲期少雨的氣候條件為玉米制種代繁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了得天獨厚的條件。

早期玉米種穗收獲為人工摘穗或采用常規(guī)玉米收獲機收獲，人工摘穗勞動強度大，常規(guī)玉米收獲機收獲玉米種子損失率過高。隨著玉米種穗收獲機械化的不斷推進，玉米種穗機械化收獲市場不斷擴大。衡量玉米種穗機械化收獲效果的重要指標主要有玉米種穗果實的含雜率以及玉米種穗果實的損失率。在品種相同、含水率相同時玉米種穗清雜風機轉(zhuǎn)速與作業(yè)速度又直接影響著玉米種穗果實含雜率與玉米種穗果實損失率。

本文基于牧神4YZS-8 玉米種穗收獲機的場地試驗以及田間試驗選取適合玉米種穗機械化收獲的工作參數(shù)，通過田間多因素分析得到了清雜風機轉(zhuǎn)速及作業(yè)速度的變化對玉米種穗收獲效果的影響趨勢，研究結果為廣大玉米種穗收獲從業(yè)人員合理調(diào)節(jié)作業(yè)參數(shù)，獲得較優(yōu)的收獲效果提供參考。

1 試驗設備與材料

1.1 試驗設備

本次試驗采用新疆牧神機械有限責任公司生產(chǎn)的4YZS-8自走式玉米種穗收獲機，該機能夠一次性完成玉米種穗摘取、輸送、集箱并初步風選。該機由液壓驅(qū)動行走，可實現(xiàn)作業(yè)速度無極調(diào)速，清雜風機由獨立液壓系統(tǒng)驅(qū)動，也可實現(xiàn)無極調(diào)速。

圖1 4YZS-8 型自走式玉米種穗收獲機

1.2 主要參數(shù)

外形尺寸（長×寬×高，mm） 9 750×4 300×3 900

額定功率（kW/h） 243

工作幅寬（mm） 4 260

理論作業(yè)速度（km/h） ≤8

作業(yè)小時生產(chǎn)率（hm2/h） 0.8～2.4

收獲損失率（%） ≤3

含雜率（%） ≤5

2 田間試驗

衡量機械收獲玉米種穗作業(yè)效果的主要指標是玉米種穗的含雜率和玉米種穗的損失率。實際作業(yè)過程中玉米種穗收獲機的可調(diào)節(jié)變量為清雜風機轉(zhuǎn)速以及作業(yè)行駛速度。因此本次試驗采用同一品種且含水率相同的玉米種穗作為試驗樣本，通過調(diào)節(jié)變量清雜風機轉(zhuǎn)速以及作業(yè)行駛速度分別進行試驗。

2.1 試驗條件

本次試驗在伊犁河谷新源縣種羊場收獲代繁制種玉米，待玉米種穗完全成熟，果穗含水率在20%～30%之間進行田間機械收獲。玉米種穗的收獲采用分段式收獲的方法，田間摘取果穗后進入制種廠由專業(yè)的大型剝皮機進行果穗苞葉的去除及除雜，而后進行果穗烘干作業(yè)，最后由專業(yè)的種穗脫粒機進行脫粒分級。

2.2 試驗因素及指標

本次試驗損失率指玉米種穗經(jīng)過機械化收獲后掉落在地的玉米種穗及玉米籽粒占試驗標段內(nèi)玉米種穗總質(zhì)量的百分比，計算方式如式（1）：

式中G（種穗落地損失）—經(jīng)過機械化收獲后掉落在地上的玉米種穗質(zhì)量，kg；G（籽粒落地損失）—經(jīng)過機械化收獲后玉米籽粒掉落田間質(zhì)量，kg；G（收獲種穗）—經(jīng)過機械化收獲后進入集料箱中的玉米種穗質(zhì)量，kg。

含雜率是指經(jīng)過機械化收獲后集料箱內(nèi)除玉米種穗及其包裹完整的苞葉外玉米空苞葉及斷莖稈占所抽取樣本玉米種穗質(zhì)量的百分比。含雜率的計算如式（2）：

式中G（空苞葉）—樣本中未包裹玉米果穗的苞葉總質(zhì)量，kg；G（斷莖稈）—樣本中玉米秸稈及其莖葉的總質(zhì)量，kg；G（種穗）—樣本中玉米種穗及其外包裹完整苞葉的總質(zhì)量，kg。

2.3 試驗結果

根據(jù)本次試驗的目的及方法確定本次試驗為兩因素三水平試驗[2]。通過調(diào)查相關作業(yè)情況清雜風機轉(zhuǎn)速及作業(yè)行駛速度擬定本次試驗因素水平如表1。

表1 因素水平試驗設計表

本次試驗共分9組進行，風機轉(zhuǎn)速通過手柄調(diào)節(jié)，待轉(zhuǎn)速傳感器反饋信號至設定值并穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后進行收獲作業(yè)。作業(yè)速度在空白作業(yè)段完成預加速至設定作業(yè)速度，試驗以每收獲20m為一標準試驗段，完成收獲后對此試驗段各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算。

3 試驗結果分析

通過試驗并對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理得到清雜風機轉(zhuǎn)速與作業(yè)行駛速度變化對玉米種穗含雜率及玉米種穗損失率影響的規(guī)律。

由圖2 可知，當清雜風機轉(zhuǎn)速恒定時，隨著作業(yè)速度的增大玉米種穗含雜率也在增加，不同作業(yè)速度下風機轉(zhuǎn)速為1 000 r/min 時玉米種穗含雜率表現(xiàn)較優(yōu)。

由圖3 可知，當清雜風機轉(zhuǎn)速恒定時，隨著作業(yè)速度的增大玉米種穗損失率隨著作業(yè)速度的增加有所下降，但超過某一速度后損失率出現(xiàn)上升，不同作業(yè)速度下清雜風機轉(zhuǎn)速為800 r/min 時玉米種穗果實損失率表現(xiàn)較優(yōu)。

分析發(fā)現(xiàn)試驗中玉米種穗的損失率主要由清選過程中清雜風機將玉米籽粒排出落地所造成，收獲時清雜風機轉(zhuǎn)速較小時清選風量不足，部分秸稈及苞葉無法排出造成含雜率較高；清雜風機轉(zhuǎn)速過大時部分較小的玉米果穗及脫落的玉米籽粒被清雜風機排出造成損失率變大。隨著采摘作業(yè)速度的變化，作業(yè)速度逐漸加快，進入清雜風機的物料逐漸增多，物料層較為均勻連續(xù)，果穗的損失率有所降低，隨著作業(yè)速度近一步加快，玉米種穗物料量過大，清選不及時，損失率與含雜率均出現(xiàn)大幅上升。

綜合分析圖2、圖3 可知，在玉米種穗機械化收獲過程中作業(yè)速度與清雜風機轉(zhuǎn)速應當合理適配，以獲得較低的含雜率及損失率。經(jīng)過試驗對比發(fā)現(xiàn)作業(yè)速度為8 km/h、清雜風機轉(zhuǎn)速為800 r/min 時可獲得最佳收獲效果。

圖2 清雜風機轉(zhuǎn)速與作業(yè)速度對種穗含雜率的影響

圖3 清雜風機轉(zhuǎn)速與作業(yè)速度對種穗損失率的影響

4 結論

本次試驗為田間正常收獲作業(yè)時提取的作業(yè)參數(shù)，作業(yè)過程中可調(diào)節(jié)變量改變清雜風機轉(zhuǎn)速與實際作業(yè)速度。通過試驗得出以下結論：

（1）玉米種穗收獲時清雜風機轉(zhuǎn)速對玉米種穗收獲過程中含雜率及損失率有較大影響。清雜風機轉(zhuǎn)速過低，清選風量不足，玉米種穗含雜率增大；清雜風機轉(zhuǎn)速過高，較小的玉米種穗及脫落的玉米籽粒隨著苞葉排出造成損失率增大。

（2）在保證玉米種穗損失率的前提下適當匹配作業(yè)速度與清雜風機轉(zhuǎn)速能夠有效降低玉米種穗損失率及含雜率。

（3）根據(jù)大量田間試驗及實際作業(yè)發(fā)現(xiàn)收獲玉米種穗時前期水分較大，玉米種穗苞衣莖稈含水率較高，宜采用較高的風機轉(zhuǎn)速，匹配作業(yè)速度為7～8 km/h，轉(zhuǎn)速區(qū)間為800～900 r/min，采用較高的清雜風機轉(zhuǎn)速作業(yè)以獲得較低的含雜率及損失率；中后期收獲玉米種穗時玉米種穗脫水后其苞葉及籽粒更容易脫落，宜采取較低的清雜風機轉(zhuǎn)速，匹配作業(yè)速度為8～9 km/h，轉(zhuǎn)速區(qū)間一般為700～800 r/min。