穗莖兼收型玉米聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

徐伯翰 吳瑕 王景立

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，吉林長春130118)

引言

玉米是我國三大作物之一，但機(jī)械化收獲相對小麥和水稻起步晚，且以收獲果穗為主，而忽視莖稈處理，整機(jī)功能與質(zhì)量始終不十分成熟，收獲的機(jī)械化程度一直是影響我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合機(jī)械化水平主要因素之一。近年來玉米秸稈后期處理過程中對生態(tài)環(huán)境的污染等相關(guān)問題，使穗莖兼收型的玉米聯(lián)合收割機(jī)成為玉米聯(lián)合收獲機(jī)械的主要發(fā)展方向。穗莖兼收型玉米聯(lián)合收割機(jī)一次進(jìn)地作業(yè)后，不僅解決了制約玉米秸稈綜合利用的瓶頸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了穗莖兼收一體化作業(yè)，而且減少了機(jī)械作業(yè)次數(shù)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了作業(yè)成本。秸稈不落地收獲提高了秸稈捆收獲的清潔度和撿拾率，改善了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，提高了農(nóng)民受益，完善了玉米聯(lián)合收割機(jī)功能，開發(fā)了玉米聯(lián)合收割機(jī)新品種，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)一步提升，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

1 研究現(xiàn)狀與問題

1.1 研究現(xiàn)狀

玉米穗莖兼收裝備與技術(shù)主要分為3種方式：還田、青 (黃)貯回收、打捆。

還田類型的玉米聯(lián)合收割機(jī)將玉米秸稈直接打碎還田，除了消除秸稈焚燒造成的污染外，還可以增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤疏松，增加孔隙度，降低土壤容量，促進(jìn)微生物活性和作物根系發(fā)育。但是，如果方法不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致土壤病原體的增加、作物病害的加重和幼苗的缺乏等不良現(xiàn)象。

青 (黃)貯回收型玉米聯(lián)合收割機(jī)是滿足畜牧業(yè)對青貯飼料的需求，解決秸稈焚燒造成的空氣污染問題。近年來，研制出一種新型玉米聯(lián)合收獲機(jī)，可完成玉米穗的收獲、運(yùn)輸、剝皮、秸稈切碎和收獲的全過程。

打捆類型的玉米聯(lián)合收割機(jī)在原有玉米聯(lián)合收割機(jī)上加裝打捆裝置，改變了原有的動(dòng)力輸出，通過對玉米摘穗、剝皮、莖稈粉碎、收集、除塵、輸送、打捆等多項(xiàng)技術(shù)與裝備的集成，克服穗莖分段收獲的秸稈撿拾率低，含土量高，作業(yè)成本高等技術(shù)與經(jīng)濟(jì)問題，解決玉米果穗與莖稈一體化收獲關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 問題

1.2.1 割臺偏置

在玉米聯(lián)合收割機(jī)上加裝打捆機(jī)后，由于打捆機(jī)將會(huì)置于整機(jī)的一側(cè)，使機(jī)組的橫向結(jié)構(gòu)加大，造成割臺位置相對向一側(cè)偏置，整機(jī)存在一定程度的不穩(wěn)定性。

1.2.2 剝皮裝置對玉米果穗的損傷

現(xiàn)有收割機(jī)上剝皮裝置有橡膠輥、橡膠鑄鐵輥，問題是對于玉米果穗的損傷，橡膠輥的剝凈率比較與橡膠鑄鐵輥來說較高，但籽粒損失率也高；由于玉米的受力形式和橡膠輥的物理特性，造成對玉米棒兩頭的脫粒效果并不理想，脫粒后的玉米棒仍需收回進(jìn)行人工脫粒，影響籽粒直收的效果，增加了脫粒的成本。

1.2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需合理分配

收割機(jī)與打捆機(jī)集成后，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，大大增加了油耗。面對這一情況，應(yīng)合理分布各個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出，提升整機(jī)有效功耗，實(shí)現(xiàn)降耗增效。

1.2.4 粉碎刀的高功耗

現(xiàn)有穗莖兼收玉米聯(lián)合收割機(jī)上常用的是L-直-L型組合刀或是L-L型組合刀，對于秸稈撿拾與粉碎效果較好，但為滿足秸稈成捆的要求，需要較大的轉(zhuǎn)速使秸稈粉碎刀軸高速旋轉(zhuǎn)，造成了功能消耗，增加了油耗，使玉米收獲的成本增加。

2 穗莖兼收型玉米聯(lián)合收割機(jī)原理與關(guān)鍵技術(shù)

穗莖兼收型玉米聯(lián)合收割機(jī)實(shí)現(xiàn)玉米果穗與莖稈一體化收獲，割臺將玉米果穗摘落后，莖稈被粉碎裝置粉碎，經(jīng)除塵、除末由螺旋輸送器將物料送到壓捆室內(nèi)進(jìn)行壓捆，達(dá)到摘收玉米果穗和回收玉米秸稈同步進(jìn)行。

如圖1所示，收割機(jī)作業(yè)時(shí)，玉米莖稈被分禾器分開，經(jīng)過摘穗板與拉莖輥共同作用下果穗被摘下，并經(jīng)過撥禾鏈夾持送到螺旋輸送器，由螺旋輸送器送到升運(yùn)器，經(jīng)升運(yùn)器拋送到撥皮裝置內(nèi)，果穗剝皮后，送入糧箱，剝皮過程中部分脫落的籽粒進(jìn)入回收箱中，當(dāng)果穗箱集滿后，糧箱翻轉(zhuǎn)完成卸糧裝車。

圖1 4YZ—4自走式玉米收獲秸稈壓捆聯(lián)合作業(yè)機(jī)

如圖2所示，玉米秸稈由粉碎裝置粉碎后，用螺旋輸送器送入壓捆室內(nèi)，在活塞的作用下，物料逐漸在打捆室內(nèi)壓實(shí)。當(dāng)草捆長度達(dá)到一定值時(shí)一對打結(jié)器同時(shí)開始工作，將壓實(shí)的秸稈打成方捆，并在后續(xù)物料的推動(dòng)下逐漸移動(dòng)到壓捆室出口，經(jīng)放捆板跌落到車后地面上，完成壓捆作業(yè)。

圖2 打捆作業(yè)

穗莖兼收型玉米聯(lián)合收割機(jī)通過集成玉米秸稈粉碎、撿拾、輸送技術(shù)與裝置，提高打捆裝置對玉米秸稈適應(yīng)性。

通過對玉米摘穗、剝皮，莖稈粉碎、收集、除塵、輸送、打捆等多項(xiàng)技術(shù)與裝置的集成，克服了穗莖分段收獲的秸稈撿拾率低、含土量高、作業(yè)成本高等技術(shù)與經(jīng)濟(jì)問題，解決玉米果穗與莖稈一體化收獲關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)了玉米果穗兼收機(jī)械化技術(shù)與裝備的新趨勢，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益。

3 結(jié)語

玉米穗莖兼收技術(shù)能夠一次完成玉米果穗與莖稈同時(shí)收獲，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的玉米聯(lián)合收獲技術(shù)，穗莖兼收型收割機(jī)必將成為未來玉米聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展新趨勢。

穗莖兼收型玉米聯(lián)合收割機(jī)在技術(shù)與裝備方面解決了以下問題。

解決了現(xiàn)有打捆機(jī)不適合玉米秸稈打捆作業(yè)問題。為提高玉米秸稈肥料化、飼料化、能源化、原料化與基料化的綜合利用率提供新技術(shù)與新設(shè)備。

解決制約了玉米秸稈綜合利用的瓶頸因素。在秸稈粉碎與輸送裝置附件上，設(shè)計(jì)出通風(fēng)孔式收集器，具有良好的排塵和泄壓效果，有效防止塵土與高壓氣流進(jìn)入儲料室，改善了打捆質(zhì)量和提高了打捆效率；在粉碎與輸送主要工作部件方面，設(shè)計(jì)出甩刀粉碎螺旋輸送器，Y型破碎刀按螺旋線排列方式鉸接在刀軸上，與螺旋輸送器配合，通過優(yōu)化破碎刀軸與螺旋輸送器軸轉(zhuǎn)速，提高玉米莖稈破碎質(zhì)量與輸送效果，更好滿足打捆機(jī)作業(yè)要求；在打捆方面，打捆機(jī)活塞頂端設(shè)圓錐件使秸稈捆縱向具有通風(fēng)孔，有效防止霉變，擴(kuò)大了收獲后玉米莖稈的用途。