小區(qū)玉米收獲機的研發(fā)與試驗

[摘 要] 針對我國玉米小區(qū)育種收獲的需要，我國研發(fā)適宜于中國玉米品種育種試驗收獲模式的，通用性好、適應性強、性能可靠的小區(qū)玉米收獲機。本文論述小區(qū)玉米收獲機的整機結構、工作過程、技術特點。通過田間試驗表明，該機工作性能可靠、運行穩(wěn)定，能夠滿足玉米小區(qū)育種收獲的需要。

[關鍵詞] 玉米；育種小區(qū)；收獲機；試驗

[中圖分類號] S225 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）13-94-3

目前，國外的玉米小區(qū)精準收獲機械化技術已經(jīng)日臻成熟，在世界各國的玉米品種小區(qū)育種試驗基地中得到了廣泛的推廣和應用。國內(nèi)小區(qū)育種玉米聯(lián)合收獲技術的研究基本上處于空白階段，不但降低了玉米新品種的推出效率，而且影響了我國玉米育種行業(yè)的快速、健康發(fā)展。國內(nèi)市場上還沒有成型的玉米小區(qū)育種試驗的聯(lián)合收獲機械，育種科研院所、高等院校及育種公司以人工收獲為主，不僅造成科研人員人力的浪費，而且試驗數(shù)據(jù)得不到及時采集，無形中影響了育種試驗的精度，阻礙了中國良種工程的良好實施和發(fā)展。

河南豪豐機械制造有限公司研發(fā)了4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機，其是適應玉米小區(qū)育種的聯(lián)合收獲裝備。該機是集摘穗、果穗輸送、剝皮脫粒，振動篩選、氣動輸送、測產(chǎn)和分區(qū)裝袋多種農(nóng)藝于一體的玉米育種聯(lián)合收獲機械。

1 總體設計

1.1 玉米制種小區(qū)種植模式

4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機器專門針對玉米制種小區(qū)進行收獲，為實現(xiàn)農(nóng)機與農(nóng)藝相結合，對玉米品種育種試驗基地育種小區(qū)的規(guī)模大小、土壤類型、水熱條件、耕作制度進行系統(tǒng)調(diào)研，分析比較玉米品種的品種特性，結合育種專家和育種公司的建議和指導，確立小區(qū)種植相關數(shù)據(jù)為：長度5 m，行距600 mm，株距180～250 mm，行數(shù)為4行。中間兩行為制種行，兩側為保護行，收獲時只需收獲中間兩行，兩側保護行另行收獲。小區(qū)的種植模式如圖1所示。

1.2 總體結構設計

4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機是由河南豪豐機械制造有限公司研制，適用于玉米小區(qū)育種的聯(lián)合收獲裝備。由割臺、駕駛操作系統(tǒng)、果穗升運器、剝皮脫粒清選機構、氣力輸送分區(qū)收集機構發(fā)動機、行駛系統(tǒng)和測產(chǎn)裝置組成。該機是集摘穗、果穗輸送、剝皮脫粒、振動篩選、氣力輸送、測產(chǎn)裝置和分區(qū)收集多種農(nóng)藝于一體的玉米育種聯(lián)合收獲機械，整體結構如圖2所示。

1.3 主要技術原理

機具順著玉米植株行向前行走，割臺兩側分禾器將進入收獲區(qū)的玉米與區(qū)外分開。進入收獲區(qū)的玉米，在撥禾鏈的強制撥動下進入摘穗機構的兩拉莖輥之間，拉莖輥的快速轉動將秸稈快速拉向輥的下方，果穗被摘穗板摘下，實現(xiàn)穗與稈分離，摘下的玉米穗再由撥木鏈送至攪龍內(nèi)，由攪龍輸送到升運器內(nèi)，由升運器器送至剝皮脫粒清選裝置進行剝皮脫粒清選，清選的籽粒經(jīng)氣力輸送到分區(qū)收集機構，再進入測產(chǎn)裝置進行水分、產(chǎn)量的測量，進行裝袋處理。

2 部件設計

2.1 液壓驅動割臺

割臺傳動采用液壓-機械組合的傳動方式，以液壓油作為動力源，通過發(fā)動機驅動齒壓泵工作，齒壓泵推動液壓油持續(xù)不斷地輸入液壓馬達，推動液壓馬達主軸轉動，從而帶動傳動鏈輪組工作，進而帶動攪龍和左右割道。左右割道采用對稱設計和安裝，通過傳動箱實現(xiàn)撥禾鏈和拉莖輥的同步運轉，通過液壓馬達帶動割臺完成收獲作業(yè)，其好處在于傳動平穩(wěn)、質(zhì)量輕體積小，占據(jù)空間較小、噪音小，降低噪聲污染，可滿足不同的轉速需求，整體結構如圖3所示。

2.2 研發(fā)全封閉果穗輸送裝置

用來運輸果穗從割臺進入果穗剝皮脫粒清選裝置，由殼體、輸送鏈耙、鏈輪軸、蓋板等組成，整體結構如圖4所示。

2.3 研發(fā)果穗剝皮脫粒清選裝置

在小區(qū)玉米收獲中，果穗經(jīng)輸送器的輸送進入果穗剝皮脫粒清選裝置，該裝置可實現(xiàn)苞葉、籽粒、玉米蕊軸三分離。首先，果入穗進一級剝皮脫粒裝置，使籽粒、苞葉、玉米蕊分離，籽粒、部分苞葉經(jīng)抽風機口滑落至清選篩網(wǎng)進行苞葉、大雜質(zhì)清除，籽粒與小雜質(zhì)通過復篩網(wǎng)孔進入二次清選篩網(wǎng)上；為了解決一級剝皮脫粒不能把籽粒完全脫凈的問題，設置二級果穗脫粒裝置，使籽粒、苞葉、玉米蕊內(nèi)完全分離，在二級果穗脫粒裝置進口上部設有抽風機，把分離后的苞葉抽走并排出，此時苞葉已經(jīng)完全脫離，籽粒經(jīng)篩網(wǎng)孔落在二次清選篩上；經(jīng)二級脫粒滾筒后進入籽粒和玉米蕊軸分離裝置，可實現(xiàn)在籽粒和玉米蕊軸的分離；進入二次清選篩的籽粒經(jīng)篩網(wǎng)后可清除小于玉米籽粒的雜質(zhì)，含有少量雜質(zhì)的玉米籽粒通過果穗剝皮脫粒裝置的籽粒出口排出，整體結構如圖5所示。

2.4 研究配置氣力輸送分區(qū)收集機構

對每個小區(qū)收獲后的籽粒分區(qū)進行收集處理，研制無死角倒錐形螺旋雜質(zhì)分離籽粒收集器。為節(jié)省收獲時間在集儲箱出口上設置循環(huán)夾裝袋裝置，整體結構如圖6所示。

該機構在果穗剝皮脫粒裝置的籽粒出口處接取籽粒，在風能的作用下經(jīng)管道進入帶有螺旋分離器的集儲箱內(nèi)，在進入倒錐形螺旋分離集儲箱的同時籽粒中含有的微量雜質(zhì)被分離出去，籽粒存儲于倒錐形螺旋分離集儲箱。一個小區(qū)收獲完成后，不用停車的情況下即可直接進入下一小區(qū)進行收獲，在轉移與收獲第二個小區(qū)的過程中，打開籽粒集儲箱下的擋板，由于研制的倒錐型螺旋分離器集儲箱是無死角，在重力的作用下所有集儲箱內(nèi)的籽粒全部進入測產(chǎn)裝置。

2.5 測產(chǎn)裝置

該裝置接取籽粒后，部分籽粒進入容重與水分測試儀，其余的籽粒進入稱重箱稱重，所收集的數(shù)據(jù)經(jīng)電子信收集存儲，籽粒再進入份量收箱進行收集裝袋處理。該裝置結構如圖7所示。

3 主要技術參數(shù)

4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機的主要技術參數(shù)見表1。

4 田間試驗

4.1 收獲速度

根據(jù)小區(qū)玉米的種植模式，課題組對4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機進行測試試驗，對5 m長的小區(qū)進行5次試驗試驗，結果如表2所示。根據(jù)表2計算出單個小區(qū)平均用時105.8 s，可推算出1 h可以收獲34個小區(qū)，符合設計要求。

4.2 籽粒損失率

對5次試驗分別對接取的籽粒、落地籽粒進行稱重計量，結果如表3所示。根據(jù)表3計算平均籽粒損失率為2.37%，符合設計要求。

4.3 籽粒含雜率

為測試籽粒含雜率對5次試驗分別取樣，計量結果如表4所示。根據(jù)表4計算平均籽粒含雜率為1.56%，符合設計要求。

4.4 籽粒破碎率

為測試籽粒破碎率對5次試驗分別取樣，計量結果如表5所示。根據(jù)表5計算平均籽粒破碎率為3.12%，符合設計要求。

4.5 果穗脫凈率

為測試籽粒含雜率對5次試驗分別取樣，計量結果如表6所示。根據(jù)表6計算平均果穗脫凈率為99.9%，符合設計要求。

5 結論

通過生產(chǎn)試驗發(fā)現(xiàn)，該機具有作業(yè)質(zhì)量符合小區(qū)玉米機械收獲的農(nóng)藝要求，工作效率高，油料消耗適中，作業(yè)性能穩(wěn)定可靠，適應性強，工作運行平穩(wěn)，操作安全，噪音低，易于調(diào)整和維護，主要易損件耐久性強等優(yōu)點，一人操作省工省力。但機具不適應于在墑情過大或玉米有倒伏的地塊作業(yè)。