單行玉米收獲機的研制

鄭 義

（山西省農業機械發展中心，山西 太原 030002）

玉米作為丘陵山區種植的主要作物之一，其機械化收獲水平仍嚴重滯后，目前，市場上的玉米收獲機械不能很好地適合丘陵山區的玉米收獲作業，丘陵山區的玉米種植和收獲仍基本沿用手工方式，勞動強度非常大，給山區農民造成了沉重的負擔，急需研制出一種適用于丘陵山區的玉米收獲機械。

1 單行玉米收獲機的工作原理

本項目主要解決丘陵山區玉米機械化收獲的作業問題，在分析國內現有的單行玉米收獲機、雙行玉米收獲機的基礎上，主要對動力選配及傳遞機構、割臺與拖拉機連接機構、輸送機構、秸稈粉碎機構、摘穗輥間隙調整、割臺高度調整、摘穗后輸送技術、玉米短距離剝皮技術、小型秸稈粉碎作業等技術進行了研究試驗。單行自走式玉米收獲機要求輕便，采用小型手扶拖拉機為配套動力，整機結構緊湊、作業靈活、轉彎半徑小、非常適應丘陵山區小地塊玉米機械化收獲作業。創新設計的割臺扶正調整裝置，可調節性大，適應不同品種玉米收獲。防纏繞小型秸稈粉碎裝置，作業性能可靠，作業效率高。

2 單行玉米收獲機結構設計

本項目研發的單行玉米收獲機整機結構設計為前置自走式機型，可一次性完成摘穗、秸稈還田、果穗結運收獲等多項作業。發動機安裝在機具上方，提高驅動效果。機架采用和手扶拖拉機配套，使用靈活方便易操作。割臺是與收獲機配套用于直接收獲玉米穗的專用裝置，工藝復雜，采用雙行收割機的技術。本機設計構造包括:分禾器、撥禾鏈、拉莖輥、摘穗板、清除板、果穗螺旋和鏈耙式升運器等。

2.1 動力選配及傳遞方式研究

單行玉米收獲機采用ZH190型柴油機為動力，整機動力裝置傳遞方式以工作性能分成4組。第一組：由柴油機控制輔助行走變速箱行走系統；第二組：由柴油機控制割臺齒輪箱系統；第三組：由割臺齒輪箱控制輸送帶輸送玉米穗系統和粉碎系統；第四組：操作系統完成玉米收獲作業。

2.2 割臺與拖拉機連接機構研究

割臺與手扶拖拉機的機體連接，主要采用連接板和螺絲固定，使割臺和拖拉機固定為一個整體。

2.3 輸送機構研究

單行玉米收獲機輸送機構，主要是在割臺摘穗后，同時完成摘穗剝皮、果穗結運，方便運輸。

2.4 摘穗輥間隙調整研究

單行玉米收獲機，由分禾器、撥禾鏈、摘穗輥、果穗和諧、除莖器、剝皮裝置、苞葉螺旋等機構構成。分禾器從根部將禾稈扶正并引向帶有撥齒的撥禾鏈，將莖稈扶持并引向摘穗輥。摘穗輥為縱向傾斜配置，相對向里側回轉，其前端為帶螺紋的錐體，起導禾作用：中部為帶螺紋的圓柱體，起摘穗作用：后段為深槽狀圓柱體，主要將上部剩余莖稈或拉斷的莖稈拉下或咬斷，以防阻塞。兩輥在回轉中將禾稈引向摘輥間隙之中，并不斷向下方拉送。由于果穗直徑較大，落地漏摘果穗損失約2%～3%，總損失為4%～5%，籽粒破碎率為7%～10%，苞葉的剝凈率為30%以上。但在條件較差、植株密度較大、雜草較多情況下，在摘輥處易發生堵塞，因此摘穗滾間隙需要調整。

2.5 秸稈粉碎機構研究

單行玉米收割機作業時，必須一次完成摘穗、秸稈還田等作業，秸稈還田刀必須離地面有一定高度，從而留下一定高度的玉米根茬茬樁。通過2019年在安澤、長治、晉城等地進行的現場收割試驗證明，本項目研發的單行玉米收獲機是一種大眾化的、農民可以接受的、經濟適用的玉米收割機。可實現單行作業一次性完成，不需要人工開道，具有價格低、機動性好等優點，試驗數據表明各項技術指標都達到設計要求。

3 不同玉米品種收割作業研究

由于玉米的品種不同其成熟程度也不一致，籽粒含水率不同，玉米莖稈和籽粒含水率較小時，果穗上的苞葉干軟、蓬松，果穗易于摘落和剝皮。試驗表明，收獲時籽粒含水率在32%下（以25%～29%為好）時收割效果最好。這就需要單行收割機在研究的過程中要考慮到不同的玉米品種選擇不同的收獲時間收割,只有掌握了適宜的收獲時間才能達到最佳的收獲效果。

4 本項目研發的單行玉米收獲機推廣效益分析

4.1 推廣效益

玉米是山西省種植面積最大的農作物，在全省糧食生產中占有重要的地位，適度發展玉米生產對于保障糧食安全促進農民增收具有重要作用。山西省地處黃土高原東部，氣候條件獨特，光熱資源充沛，因而山西生產的玉米，色澤好，品質優，成為全省種植面積最大的農作物，在糧食生產中占有重要地位。玉米不僅是山西重要的商品糧源，也是山西農民現金收入的主要構成部分，因此發展玉米生產對山西農業、農村經濟的發展起著舉足輕重的作用。但是機械化收割技術是玉米產業化發展的一個難題，它直接影響到玉米產量的持續增長。本項目研發的單行自走式玉米收獲機具有環保節能、污染小、收割效率高等優點，該機整機結構簡單，操作方便，造價低，不傷玉米籽粒，作業效率高，適合農民一家一戶的經濟條件。隨著農民科技意識的提高和本項目單行玉米收獲機的進一步完善，單行玉米收獲機將會獲得更進一步的發展。

4.2 經濟效益和社會效益

以長治為例，玉米種植面積超過20×104hm2，其中機收面積約6.67×104hm2，山區丘陵地區仍有6.67×104hm2玉米未實現機械化收獲。人工方式收獲每0.067 hm2玉米3個人需要1 d的時間。單行自走式玉米收獲機1 d可收割玉米0.67 hm2，是人工收獲的20倍，節省人工投入。除去購機的費用，每0.067 hm2可節本增效50多元，僅長治地區每年可為廣大農戶節本增收3 000×104～5 000×104元。年銷量按500臺計算，企業可創產值200×104元，利潤超20×104元。在購機環節一次性投資相對較少，適合農村經濟水平低的特點。收割機機身短、作業靈活、機動性好、結構簡單、操作方便、果穗、籽粒損率較低，可同時完成摘穗、剝皮、果穗集運、秸稈粉碎還田，再加上無需人工開道，適合目前我國廣大農村種植地塊小的現狀，十分方便于秋收。產生的直接和間接經濟效益十分可觀。

玉米收割機械不僅可以摘取果穗，還可以將玉米秸稈粉碎還田，從而減少了秸稈焚燒造成環境污染，起到增加土壤有機質含量、培肥地力的作用，促進農業可持續發展。隨著玉米收割機械化水平的提高，可以解決主要農作物生產過程中難點問題，對提高農業機械化整體水平有著重要的作用。這一問題的解決，將促進土地合理流轉，有利于農業規模經營的形成和發展，促進農業增效、農民增收。項目產品市場優勢突出，經濟效益顯著，社會效益明顯。

5 結論

單行自走式玉米收獲機通過一年多的設計、試制、試驗和改進，總體性能指標達到Q/LL07-2019安全要求，基本實現了丘陵山區玉米機械化收獲作業。和國內其他單行玉米收獲機的技術相比，有四大特點：一是單行自走式玉米收獲機采用小型手扶拖拉機為配套動力，整機結構緊湊，作業靈活，轉彎半徑小，非常適應山區丘陵小地塊玉米機械化收獲；二是創新設計的割臺扶正調整裝置，可調節性大，可適應不同品種玉米收獲；三是防纏繞小型秸稈粉碎裝置，作業性能可靠，作業效率高；四是一次性完成摘穗、秸稈還田、果穗結運、籽?；厥盏仁斋@作業。