自走跨越式玉米去雄機的設計與試驗

劉 洋，李亞雄，毛罕平，李 斌，王 濤

(1.新疆農墾科學院 機械裝備研究所，新疆 石河子 832000；2.江蘇大學 農業裝備工程學院，江蘇 鎮江 212013)

?

自走跨越式玉米去雄機的設計與試驗

劉 洋1,2，李亞雄1，毛罕平2，李 斌1，王 濤1

(1.新疆農墾科學院 機械裝備研究所，新疆 石河子 832000；2.江蘇大學 農業裝備工程學院，江蘇 鎮江 212013)

新疆的氣候條件非常適合制種玉米的種植，針對新疆制種玉米種植的農藝要求，設計了自走跨越式玉米去雄機。該機由液壓馬達驅動，能夠跨越行走在玉米地中，可以根據制種玉米的行距和生長高度，調整去雄裝置的位置，并根據母本玉米雄蕊生長的情況和去雄要求，選擇盤刀切雄裝置或滾輪抽雄裝置去除雄蕊。試驗結果表明：抽雄合格率可以達到90%，漏抽雄4%，傷莖率6%，機具行走平穩，通過性能較好。

去雄機；制種玉米；自走；跨越式

0 引言

新疆由于氣候條件優越，發展制種玉米產業具有得天獨厚的優勢，在新疆伊犁、瑪納斯河流域、奎屯等地區都有大面積種植[1-2]。制種玉米種植的關鍵環節是母本玉米去雄，母本玉米去雄根據各組合的生物特性，必須在5天內完成，季節性很強，時間緊迫，工作量大，勞動強度高，單位面積人工去雄成本高[3-4]。隨著制種玉米種植面積的迅速擴大，季節性勞動力更加緊缺，為了提高作業效率，降低勞動成本，新疆引進了國外制種玉米去雄機。新疆兵團第四師66團在我國最先引進了法國Bourgoin公司生產的TURBO 2204型制種玉米去雄機，在當地進行了示范性的使用；但是因價格過高，農民負擔不起，加之對機器維護困難，未能得到大面積使用[5]。后來，隨著人力成本的提高，新疆多個地區又引進了美國Big John 公司生產的PDF 752D型去雄機，該機型在新疆地區得到了應用，作業效率很高；但是依然受價格過高、維護困難的因素影響，沒能在新疆得到推廣使用[6-8]。因此，研制出符合新疆制種玉米農藝特點的去雄機械，對解決制種玉米機械化生產過程中存在的問題，具有重大的現實意義。

本文針對新疆地區制種玉米種植的農藝要求，設計了3QXZ—8型自走跨越式玉米去雄機。該機由液壓馬達驅動，能夠跨越行走在玉米地中，可以根據制種玉米的行距和生長高度，調整去雄裝置的位置，并根據母本玉米雄蕊生長的情況和去雄要求，選擇盤刀切雄裝置或滾輪抽雄裝置去除雄蕊。

1 新疆制種玉米種植方式

新疆地區特殊的氣候條件，決定制種玉米種植需要鋪設地膜[9]，制種玉米普遍采用1∶5(1行父本5行母本)至1∶8(1行父本8行母本)的種植方式，地膜有0.7m和0.9m兩種膜寬。圖1是兩種典型的制種玉米鋪膜種植的布置示意圖：(a)是0.9m寬地膜，3膜6行(1∶5)，0.6m等行距的種植方法；(b)是0.7m寬地膜，4膜8行(1∶8)， 0.6m×0.4m寬窄行距的種植方法。去雄機作業時，機具行走在地膜間裸露在外的地面上，對母本玉米的雄蕊進行去雄。

1.父本玉米 2.母本玉米 3.地膜

2 整機結構和工作原理

根據新疆地區制種玉米種植的農藝要求及玉米去雄的工藝流程，設計出的玉米去雄機主要由發動機、液壓站、機架、駕駛臺、前后輪支撐臂、去雄裝置、升降支架及升降液壓油缸等組成，如圖2所示。該機依靠自身的動力跨越行走在地膜間裸露在外的地面上，適用于不同生長高度的制種玉米去雄作業，并可根據制種玉米品種的不同，選擇盤刀切雄裝置或滾輪抽雄裝置去雄。機具的主要技術參數如表1所示。作業時，機具由液壓站向固定在輪軸處的液壓馬達提供動力，驅動整機行走，通過液壓轉向器和轉向液壓油缸控制前輪的方向來改變整機的行走方向；根據母本玉米的生長高度，控制升降液壓油缸來調整升降支架，使去雄裝置達到去雄作業的工作高度，由液壓馬達驅動去雄裝置旋轉，進行去雄作業。當去雄作業結束需要轉場時，可以將中間的兩組去雄裝置升到最高位置，兩端的去雄裝置降到最低位置，然后折疊升降支架，使整機的幅寬變小，以便于轉場行駛。

表1 主要技術性能參數

3 主要部件設計

由于制種玉米在去雄時高度已生長到1.5～2.5m之間，機械去雄時的主要問題是要實現機具高架行走、去雄裝置高度可調整，轉場時要便于運輸。因此，其關鍵部件是前后輪高架支撐臂、升降支架和去雄裝置。

3.1 前后輪支撐臂結構和行走輪規格的選擇

前后輪支撐臂設計的要求是：機具在去雄作業時，機架要跨越行走在制種玉米之上，避免碰倒碾壓玉米莖稈，因此機具應采用高地隙機架結構；為了滿足不同行距農藝要求的玉米種植，前后輪的間距應可調整，且前輪支撐臂能夠改變前輪方向，以便控制機具行走方向。前輪支撐臂由外支撐管、轉向軸、伸縮軸、推力軸承、油封和支撐板等組成，在支撐板上固定有刮板和撥板，刮板的作用是刮去車輪上的泥土，撥板是為了撥開玉米地中的雜草，以減少雜草的纏繞，如圖2所示。伸縮軸可以在機架上的伸縮管中插進或拔出，這樣就可以調整輪間距。行走輪在滿足可以支撐整機質量的同時，必須可以和支撐臂一起行走在行間而不與玉米莖稈接觸，因而選擇9.5-32型農用輪胎，行走輪與支撐臂總寬度46cm。

1.去雄裝置 2.升降支架 3.升降液壓缸 4.前輪支撐臂 5.后輪支撐臂 6.機架 7.發動機 8.液壓站

3.2 升降支架

升降支架主要由主梁、四桿機構、螺旋扣及升降液壓油缸等組成，如圖2所示。通過控制升降液壓油缸，使四桿機構運動調整去雄裝置的高度，然后通過擰動螺旋扣來調整去雄裝置轉動軸的角度，使去雄裝置達到最佳的工作狀態。為了便于轉場運輸，主梁兩端可以折疊(見圖3)，由主梁、主梁端部、轉動軸和定位銷組成。定位銷有兩個定位孔，工作時，定位銷在圖3所示位置，使主梁端部展開；當轉場行走時，將主梁端部折疊，定位銷插入另外一個孔，減小去雄機寬幅，便于行走運輸。

1.主梁 2.轉動軸 3.主梁端部 4.定位銷

3.3 去雄裝置

在升降支架的支撐梁上安裝著由液壓馬達驅動的去雄裝置，由于制種玉米品種和田間管理方式的不同，在去雄季節，母本的雄蕊長出的長度是不同的(見圖4)，為了滿足不同情況的雄蕊去雄要求，設計了兩種去雄裝置，即盤刀切雄裝置和滾輪抽雄裝置，分別通過切割和抽取的方式完成玉米雄蕊的去除[10-11]。兩種去雄裝置可以根據去雄的需要，選擇性地通過螺栓固定在支撐梁上。

圖4 制種玉米母本雄蕊

3.3.1 盤刀切雄裝置

盤刀切雄裝置由連接桿、刀盤、護罩、液壓馬達及撥桿等組成，如圖5所示。每組盤刀切雄裝置有兩個切割刀盤，每個刀盤的固定管套在支撐梁上，可以通過改變固定管在連接桿上的位置，來改變兩個切割刀盤的距離，即實現調整切割行距；刀片為銳角形的雙面刀片，在切割刀盤上均布刀片的數量為3個，每個刀盤分別用一個液壓馬達驅動旋轉。在每個切割刀盤的下方通過支撐座安裝著對稱的撥桿，對稱撥桿的開口呈八字形，工作時把玉米雄蕊扶攏對齊便于切割。作業時，當刀盤接觸到玉米雄蕊時，高速旋轉的刀片切掉雄蕊，完成作業。

由于玉米雄蕊具有一定的韌性，用盤刀切雄時要保證刀片可以切斷雄蕊，而不出現將雄蕊折彎的現象，因此刀片設計成銳角形，即采用滑切的方式切割。

1.撥桿 2.刀盤 3.刀片 4.護罩 5.液壓馬達 6.連接桿

3.3.2 滾輪抽雄裝置

滾輪抽雄裝置由連接桿、主動輪、從動輪、支撐座、液壓馬達及撥桿等組成，如圖6所示。每組滾輪抽雄裝置有兩對滾輪，支撐座通過軸承安裝主動輪軸和從動輪軸，主動輪軸和從動輪軸相互平行；由液壓馬達驅動主動輪軸端部固定安裝的主動滾輪；在從動輪軸的端部安裝著從動輪，主動輪和從動輪的輪面相互摩擦接觸。液壓馬達帶動主動輪軸按圖6中標出的方向旋轉，由于一對滾輪接觸面緊緊接觸，在摩擦力的作用下帶動從動輪轉動。作業時，當玉米雄蕊接觸到每對滾輪接觸面時，兩對輪子擠壓摩擦把玉米雄蕊拔出，完成抽雄作業。滾輪抽雄裝置下方的對稱撥桿的作用與盤刀抽雄裝置的對稱撥桿相同。

4 田間試驗

田間試驗在新疆兵團第八師151團進行，試驗用地為4膜8行(1∶8)，0.6m×0.4m寬窄行距的種植方式；母本玉米高度2m，雄蕊長出不突出，選用滾筒抽雄裝置進行去雄試驗，地面生長有少量雜草。試驗中機具的工作參數為：行走速度5km/h，去雄裝置作業高度1.8m，抽雄轉速為600r/min，如圖7所示。試驗后連續檢查100株母本玉米，重復5次，檢查母本玉米雄蕊是否去除干凈，是否有傷莖現象，效果如圖8所示。

1.主動輪 2.從動輪 3.支撐座 4.連接桿 5.液壓馬達 6.撥桿

圖7 3QXZ-8型自走跨越式玉米去雄機

圖8 抽雄效果

試驗表明：抽雄合格率可以達到90%，漏抽雄4%，傷莖率6%。分析原因：母本玉米長勢高度不均，對較矮的玉米抽雄滾輪不能夾緊雄蕊，導致雄蕊抽不出；而對于較高的母本玉米，抽雄滾輪不僅夾取了雄蕊，還夾緊了部分玉米莖和葉，抽雄后，對玉米莖葉損傷較大。試驗中，機具行走平穩，車輪處擋板起到了撥開雜草的作用，未發生雜草纏繞車輪主軸的現象。

由于母本玉米雄蕊在去雄時雄蕊長出不明顯，為了減少對莖葉的損傷，選用了滾輪抽雄裝置。如果選用盤刀切雄裝置，會將盤刀接觸到的莖葉切除掉，傷莖現象明顯，并且盤刀切雄裝置切雄后，一些較矮的母本玉米雄蕊未切凈，會繼續長出，必須進行二次切雄，會增大對玉米的傷害，影響產量，提高生產成本。

5 結論

1)3QXZ-8型自走跨越式玉米去雄機，可以滿足不同父本和母本種植模式、不同行距和高度的制種玉米去雄作業。田間試驗表明：該機具有良好的高地隙通過能力，抽雄合格率可以達到90%，漏抽雄4%，傷莖率6%。

2)該機可以根據制種玉米的生長情況，選擇盤刀切雄和滾輪抽雄兩種方式進行玉米去雄。滾輪抽雄裝置通過拔取的方式將母本玉米雄蕊抽出，雄蕊取出較干凈；盤刀切雄裝置不能將雄蕊切凈，需要二次切雄，對玉米損傷較大。玉米生長高度的一致性對去雄質量和合格率有很大的影響。

3)新疆制種玉米的大面積種植非常適合機械化去雄作業，可對制種玉米規?；N植、降低生產成本起到了積極的作用。但是，由于制種玉米育種種植方式與機械去雄存在不匹配，不同品種制種玉米母本雄蕊抽雄長度區別很大，這些因素影響了去雄機的去雄效果，沒有完全發揮機械抽雄技術的優越性[11]。因此，在進一步完善機械抽雄技術的同時，培育適合機械抽雄的制種玉米品種，以加快制種玉米去雄機的推廣和使用。

[1] 韓璇.伊犁地區雜交玉米制種去雄技術要點及管理措施[J].農民致富之友，2015(20)：184-185.

[2] 黃偉仁.對兵團第四師六十一團制種玉米行業發展的探討[J].新疆農墾科技，2015(12)：61-63.

[3] 劉海啟.我國玉米制種產業發展現狀及戰略選擇[J].中國農業資源與區劃，2015(1)：9-14.

[4] 黃錄煥，白崗栓.去雄攜帶頂葉對玉米生長及產量的影響[J].安徽農業科學，2015(10)：69-72.

[5] 盧勇濤，李亞雄，李斌，等.制種玉米人工去雄與機械去雄特點對比分析[J].新疆農機化，2010(1)：25-26.

[6] 孔繁宇.PDF752D型玉米去雄機性能特點及田間應用效果總結[J].現代化農業，2013(11)：47-48.

[7] 王濤，李亞雄，胡斌，等.制種玉米機械去雄機械的應用與展望[J].新疆農墾科技，2015(4)：28-31.

[8] 劉立晶，李長榮.新疆雜交玉米制種機械化現狀及發展趨勢分析[J].新疆農機化，2014(4)：10-13.

[9] 茍陜妮.滴灌技術在制種玉米上的應用[J].新疆農墾科技，2015(2):44-46.

[10] 劉洋，李亞雄，李斌，等.制種玉米機械去雄部件的設計[J].農業機械，2010(8)：69-70.

[11] 王錦江，陳志，董祥.制種玉米去雄機輪式抽雄部件設計與試驗[J].農業機械學報，2016，47(3)：75-81.

Design and Experiment for Self-propelled Crossing Type of Corn Detasseling Machine

Liu Yang1,2, Li Yaxiong1, Mao Hanping2, Li Bin1, Wang Tao1

(1.Machinery and Equipment Research Institute, Xinjiang Academy of Agriculture and Reclamation Sciences,Shihezi 832000, China; 2.School of Agricultural Equipment Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013,China)

The climate in Xinjiang Province is quite suitable for the seed corn planting, aimed at the requirement of the corn planting, the self-propelled and leap-type corn emasculation machine is designed. The machine which is driven by Hydraulic motor can stride across the corn field, it can also adjust the position of Emasculation device based on the row spacing and the growth height of the corn seeds; according to the growth situation of the female parent corn stamen and the requirernent of removing the stamen, we choose Circular knives detasseling equipment or Roller detasseling equipment. The test suggests 90% qualified, 4% leaked, 6% destroyed; the machine can walk through the field smoothly and cross it well.

corn seeds; detasseling machine; self-propelled；propelled acrossing type

2015-05-23

新疆兵團工業科技計劃項目(2011BA025)； 中組部“西部之光”訪問學者資助項目( 2015-2016)；新疆兵團“兵團英才”人才培養工程項目(2014-2018)

劉 洋(1978-),男，新疆石河子人，副研究員，(E-mail) lyshz@163.com。

S224.9

A

1003-188X(2017)07-0112-05