玉米收獲機作業(yè)的糧食損失因素分析與優(yōu)化方法

呂海杰

(黑龍江省農業(yè)機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

玉米是我國重要的糧食產物，種植面積十分廣泛，且應用范圍涉及食品、飼料、工作原料等眾多領域，有效保證玉米的穩(wěn)產高產對于保證國家糧食安全和維護社會生產秩序具有積極作用[1]。現(xiàn)階段，隨著農村地區(qū)的玉米生產向著機械化作業(yè)轉變，農業(yè)機械的大量應用使傳統(tǒng)的農業(yè)生產變得更加簡單便捷，玉米收獲機作為我國技術研發(fā)與應用推廣的重要機型，對玉米生產的高效收獲起到重要作用。據統(tǒng)計，截至2018年底我國的玉米機械化平均水平超過70%，增長十分迅速，但在機械化收獲作業(yè)的過程中，由于作業(yè)環(huán)節(jié)多、生產環(huán)境復雜多變、地區(qū)氣候條件因素等影響，會存在一定概率的糧食損失問題，對玉米的實際產量造成影響，因此，針對機械化收獲的過程分析產生糧食損失的原因，有利于收獲機的技術優(yōu)化和玉米生產經濟效益的提升。

1 糧食損失的研究與危害

糧食損失是在農業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)產生的，導致田間成熟的糧食無法最終被人們利用。從專業(yè)角度來看，糧食損失的過程是多種原因導致的糧食最終收獲量、食品質量達不到正常狀態(tài)下的標準要求，導致糧食利用的過程價值減少或利用成本提高。在玉米生產的過程中，很多環(huán)節(jié)都會引起糧食損失，從現(xiàn)階段玉米全程機械化生產的模式來看，機械作業(yè)過程的糧食損失占據著較大的比例，而在機械應用中的收獲、運輸、清選、干燥、脫粒等過程中產生的糧食損失最為嚴重。目前來看，糧食損失的大量研究集中于產后的玉米干燥、貯藏及各個輸送環(huán)節(jié)，針對玉米機械化收獲過程產生的糧食損失問題研究相對不足，而玉米收獲過程中的糧食損失也占據著較大的比例，后期的糧食處理運輸環(huán)節(jié)都是以收獲環(huán)節(jié)產出的玉米量作為基數進行的，這個過程的糧食損失對農戶的經濟收益影響最大，且一些糧食損失的因素還會造成玉米果穗的損傷等持續(xù)性問題，為后續(xù)的糧食處理環(huán)節(jié)增加作業(yè)難度。因此，針對玉米機械化收獲過程進行糧食損失的研究，探究機械結構、操作方法等眾多方面的不合理問題，提高收獲過程的糧食獲取率，是玉米產業(yè)發(fā)展和糧食節(jié)約的重要需求。

2 機械化收獲過程的糧食損失原因

2.1 收獲機行駛造成的損失

在玉米收獲季節(jié)，植株的生長較為茂盛，相對于生長期來說，成熟期的玉米植株具有含水率低、葉片舒展、果穗變輕等特征，在進行機械化收獲的過程中，收獲機在田間往復行駛會對臨行不收獲的玉米植株產生一定程度的刮擦，尤其是密植的小壟距耕地，刮擦問題更為明顯，在玉米植株整體較為干燥的情況下，刮擦會有一定概率造成玉米秸稈折斷、玉米果穗掉落等問題，果穗的直接掉落則無法在機械收獲中再次撿拾，造成糧食損失而折斷的秸稈也容易在收獲喂入階段再次斷裂使果穗掉落，造成糧食損失。

2.2 收獲機摘穗造成的糧食損失

玉米收獲機的摘穗主要采用擠壓拉斷的形式，摘穗輥在對玉米進行摘穗的過程中，由于玉米果穗比較干燥，摘穗輥高轉速旋轉拉拽會導致果穗與摘穗輥接觸的瞬間產生較大的沖擊力，容易造成玉米籽粒脫落，并可能使果穗根部磕傷。同時，在秸稈與玉米果穗分開后，果穗會掉落在摘穗輥上，在摘穗輥螺旋紋理和旋轉的共同作用下向收獲機的后方輸送，在輸送的過程中，受到摘穗輥布置間隙的影響，兩輥對向旋轉時可能對果穗的尖部產生擠壓和啃食，造成果穗損傷和糧食損失。此外受到不同喂入形式和分禾器結構的影響，摘穗過程也可能因為機械振動和分禾器的引導作用導致干燥的果穗掉落而無法被收獲機收獲，造成直接的糧食損失[2]。

2.3 收獲機輸送結構造成的糧食損失

玉米收獲機上的輸送結構主要包括橫向輸送攪龍、果穗升運器、果穗滑落槽等，在玉米果穗被摘下后會被摘穗輥推送進入橫向輸送攪龍，攪龍內部的螺旋結構在旋轉的作用下將果穗統(tǒng)一輸送至升運器，螺旋輸送的形式不僅能實現(xiàn)定向傳輸，還會對果穗產生不停地攪拌效果，果穗在不斷翻轉過程中可能因為干燥而產生籽粒掉落，且果穗輸送到攪龍端部時，可能會存在果穗聚集的問題，過多的聚集會產生一定的擠壓，造成果穗擠傷。在果穗進入升運器以及由升運器排出到剝皮機和果穗箱的過程中，還會出現(xiàn)因為掉落、振動、磕碰產生的糧食損失[3]。部分特殊情況還會因為輸送量過大、輸送結構不合理而產生果穗的堵塞等問題，造成嚴重的果穗損壞和糧食損失。

2.4 收獲機剝皮造成的糧食損失

收獲機的剝皮作業(yè)主要是將果穗外部包覆的果皮全部去除，其作業(yè)原理是利用摩擦力較大的圓輥在進行對向旋轉的過程中拉扯果皮，使其逐層脫落，為加強果皮的去除效果，剝皮機還會設計一些壓板結構增加果穗與剝皮輥之間的接觸力。在進行剝皮作業(yè)過程中，當果穗的包皮被完全去除后，其可能還未完全離開剝皮輥的工作范圍，由于沒有了果穗皮的保護，玉米籽粒會與剝皮輥直接接觸，此時若受到壓板壓力的作用，在剝皮輥旋轉振動和摩擦力的影響下，也可能產生籽粒磨損和籽粒掉落問題。

2.5 不規(guī)范操作造成的糧食損失

在收獲機作業(yè)的過程中，若存在機具轉速過高、行駛速度過快、機具故障不及時處理等問題，也可能會造成嚴重的糧食損失。例如，很多駕駛員為提高工作效率，超速駕駛收獲機進行作業(yè)，由于行駛速度快、機具需要將各個部位的轉速提高以保證作業(yè)效果。在這樣的作業(yè)模式下可能出現(xiàn)以下糧食損失問題，一是速度過快導致部分秸稈未進入分禾器就被推倒而無法收獲；二是摘穗輥、剝皮輥的快速運轉造成糧食磕碰、磨損問題進一步加重；三是機具整體的振動更為明顯，干燥果穗產生的掉粒問題明顯加劇。

3 降低糧食損失的優(yōu)化方法

3.1 合理設計收獲機的外形結構

根據收獲機的工作特點，對收獲機的分禾器進行優(yōu)化設計，降低其對秸稈產生推倒問題的概率，并優(yōu)化喂入過程產生的振動和沖擊等影響。針對收獲機的工作特點在機具的一側或兩側設計緩沖和導向結構，減少機具行駛過程造成的秸稈刮擦影響。

3.2 合理調整摘穗、剝皮過程的工作狀態(tài)

針對不同的玉米品種特點，對摘穗輥和剝皮輥的轉速、間隙進行合理調整，不要盲目采用統(tǒng)一的模式進行不同品種的收獲，以防摘穗或剝皮間隙過大造成果穗損傷。

3.3 優(yōu)化輸送結構和銜接合理性

優(yōu)化輸送攪龍末端的卸料能力，避免末端聚集造成的糧食損傷，提高輸送機構的輸送能力，降低堵塞問題的產生概率。通過設計緩沖結構減輕果穗掉落過程的沖擊，更好地保護果穗的完整性。

3.4 提高駕駛員的駕駛技能

通過駕駛技術培訓和宣傳等措施，提高農民規(guī)范駕駛玉米收獲機的意識和能力，避免不規(guī)范駕駛問題的產生[4]。

4 結語

總體來看，我國的玉米機械化生產無論在技術水平還是在駕駛能力方面都得到了顯著提升，玉米收獲機的實際效能發(fā)揮已經得到了顯著提高，但從糧食損失的角度看，無論在機械技術的研發(fā)、結構改進還是在駕駛意識的提升方面，仍存在一定的不足，需要農機生產企業(yè)和駕駛人員引起重視，確保玉米機械化收獲工作的更合理實施。