遼寧丘陵地區(qū)玉米機(jī)械化秸稈處理關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)研究

○遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中心 高義海 王 博

丘陵地區(qū)是遼寧省玉米種植的重要區(qū)域之一，但由于丘陵地區(qū)的地形地貌復(fù)雜多樣，地塊分散、機(jī)耕道路缺乏、田塊細(xì)碎、高低不平等因素，導(dǎo)致農(nóng)機(jī)“下田難”“作業(yè)難”，玉米收獲機(jī)械化程度低，同時(shí)，丘陵地區(qū)土壤質(zhì)量普遍較差，缺乏必要的養(yǎng)分和水分。因此，土壤改良是丘陵地區(qū)玉米保護(hù)性工作的首要任務(wù)。通過秸稈粉碎還田技術(shù)，可有效的增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力，同時(shí)減少秸稈焚燒帶來的環(huán)境污染和安全隱患。

一、丘陵地區(qū)玉米秸稈粉碎還田技術(shù)措施

1. 機(jī)械粉碎還田。通過機(jī)械手段將秸稈破碎，并直接覆蓋在農(nóng)田表面，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、效率高，缺點(diǎn)是丘陵地區(qū)對(duì)機(jī)具有一定的特殊要求，大型機(jī)械作業(yè)困難、能源消耗大，小型機(jī)械效率相對(duì)較低等。

2. 人工粉碎還田。玉米收割后人工將秸稈切碎，約3—4寸（10cm）長(zhǎng)，就地均勻撒開，覆蓋在農(nóng)田表面，優(yōu)點(diǎn)是能快速提高土壤有機(jī)質(zhì)，缺點(diǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度大、人工成本高。

3. 化學(xué)處理。利用化學(xué)試劑分解秸稈，使其成為有機(jī)肥料。優(yōu)點(diǎn)是處理速度快、效率高，缺點(diǎn)是化學(xué)處理不可避免產(chǎn)生一些副產(chǎn)品，會(huì)對(duì)水源、土壤和生態(tài)系統(tǒng)造成污染。

綜上，技術(shù)組根據(jù)丘陵地區(qū)的地形地貌特點(diǎn)，從機(jī)械粉碎還田方向出發(fā)，在機(jī)具的選擇和粉碎裝置研制上進(jìn)行深入研究。

二、丘陵地區(qū)秸稈粉碎還田玉米收獲機(jī)械的設(shè)計(jì)選型

秸稈粉碎還田機(jī)可分為牽引式和自走式。牽引式由大馬力拖拉機(jī)牽引，秸稈通過進(jìn)料口進(jìn)入粉碎室，經(jīng)過錘片或甩刀的沖擊或剪切，被粉碎成細(xì)小的碎片，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后，從出料口排出，拋灑在耕地上。該機(jī)型需由大馬力拖拉機(jī)牽引，底盤高，在丘陵地區(qū)容易打滑甚至側(cè)翻，并且地面凹凸不平，作業(yè)效果差。而自走式的小型機(jī)械，作業(yè)效率低。

現(xiàn)有玉米收獲機(jī)械是將玉米摘穗后的玉米秸稈倒伏在地面上，再由機(jī)體下部單獨(dú)設(shè)置的秸稈破碎機(jī)裝置進(jìn)行破碎。在地況復(fù)雜的丘陵山區(qū)，單獨(dú)的粉碎裝置無法有效地對(duì)地面秸稈進(jìn)行充分粉碎，導(dǎo)致粉碎質(zhì)量下降，同時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝維修十分不便，秸稈破碎機(jī)裝置耗費(fèi)功率大。

為解決以上問題，技術(shù)組針對(duì)丘陵山區(qū)的特殊地貌，在玉米收獲機(jī)的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了創(chuàng)新，對(duì)底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其底盤更低、穩(wěn)定性更強(qiáng)；同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，利用液壓后轉(zhuǎn)向技術(shù)，轉(zhuǎn)向更靈活；研制了玉米秸稈雙刀粉碎關(guān)鍵技術(shù)，將粉碎裝置與割臺(tái)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，研發(fā)了可集玉米收獲和秸稈切碎為一體的玉米收獲機(jī)板式割臺(tái)裝置。

通過對(duì)雙刀粉碎技術(shù)的不斷研究，升級(jí)后刀片采用Cr12Mov高碳鋼材質(zhì)，硬度更高，更耐磨，具有足夠的韌性；以Q275碳素結(jié)構(gòu)鋼材作為主架體和側(cè)板等零件，保證割臺(tái)各部件傳動(dòng)的穩(wěn)定性和耐用性。在每個(gè)摘穗臺(tái)裝置的主梁桿上固定聯(lián)接由傘齒輪箱、旋轉(zhuǎn)刀片、軸套管、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的秸稈鍘刀裝置，在板式割臺(tái)裝置作業(yè)的同時(shí)將摘穗臺(tái)裝置推送下來的玉米秸稈進(jìn)行切碎；同時(shí)對(duì)刀片的位置和角度進(jìn)行優(yōu)化，收割機(jī)割臺(tái)旋轉(zhuǎn)各部件之間采用鏈傳動(dòng)方式，保證固定的轉(zhuǎn)速比，避免過度粉碎或損壞設(shè)備，保證良好的傳動(dòng)穩(wěn)定性。

三、秸稈粉碎裝置性能試驗(yàn)

1.秸稈粉碎裝置改進(jìn)前后的比對(duì)試驗(yàn)。試驗(yàn)在撫順新賓縣蒿子溝村進(jìn)行，試驗(yàn)條件見表1-1，比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果見表1-2。

表1-1 試驗(yàn)環(huán)境和作物狀態(tài)記錄表

表1-2 粉碎機(jī)構(gòu)升級(jí)前后比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，升級(jí)后的機(jī)具性能更好，秸稈粉碎效果明顯高于改進(jìn)前機(jī)具，可靠性更高，適用性更強(qiáng)。

2.與后置粉碎還田機(jī)具的比對(duì)試驗(yàn)

試驗(yàn)在本溪市張其寨鄉(xiāng)達(dá)貝溝村進(jìn)行，試驗(yàn)條件見表2-1，試驗(yàn)結(jié)果見表2-2。

表2-1 試驗(yàn)環(huán)境和作物狀態(tài)記錄表

表2-2 兩種粉碎方式性能試驗(yàn)比對(duì)結(jié)果

試驗(yàn)表明，在丘陵地區(qū)采用雙刀粉碎技術(shù)的作業(yè)效果更好，適應(yīng)性更強(qiáng)，同時(shí)根據(jù)JB/T 6287-2008《谷物聯(lián)合收割機(jī)可靠性評(píng)定試驗(yàn)方法》的要求，進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，在18小時(shí)連續(xù)作業(yè)中未發(fā)生一次嚴(yán)重故障和致命故障，該技術(shù)可以進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。