玉米收獲機械關鍵裝置結構特點及發展趨勢

俞　娟

玉米收獲機械關鍵裝置結構特點及發展趨勢

俞娟

(阿克蘇地區農業技術推廣中心，新疆 阿克蘇 843000)

玉米收獲是玉米生產中重要的環節，收獲機械的工作性能會對玉米收獲質量以及效率產生顯著影響。由于玉米具有一定的結構特殊性，如果在收獲過程中使用的收獲方式不正確，可能會帶來不必要的損耗，因此玉米收獲對機械關鍵裝置的結構有著非常高的要求。通過對玉米收獲機、脫粒機和籽粒收獲機中的關鍵裝置工作原理、技術特點進行概述，討論了我國玉米收獲機未來的發展趨勢。

玉米；收獲機械；關鍵裝置結構；發展趨勢

玉米是我國主要的糧食作物之一，種植面積約占谷類作物種植面積的40%，玉米也是醫藥、輕工業和化工等行業的重要原材料，還是養殖業重要的飼料之一。可以說提高玉米作物的產量對于保障我國糧食安全有著非常積極的作用，同時也與很多相關行業的發展密切相關。

玉米收獲是玉米種植過程中非常重要的環節。使用人工收獲玉米勞動量大且效率較低，使用玉米收獲機械可以提高玉米的收獲效率，降低玉米收獲的勞動強度和玉米生產的成本。國外糧食生產大國早在20世紀70年代左右就實現了玉米種植的全機械化收獲，并一直致力于研究如何提高玉米收獲機械的工作效率以及如何讓機械更加智能化。我國也在持續不斷地推廣玉米機械化收獲，經過不懈努力，玉米機收率已經接近70%。

1　分段收獲機械

1.1　玉米摘穗收獲機

玉米摘穗收獲機的主要功能是摘穗和剝皮。在一年多季度種植玉米的地區，玉米在收獲的時候會有較高的含水率，采用籽粒直收的方式效果不理想，因此需要使用玉米摘穗收獲機先把玉米果穗進行收集，再進行剝粒工作。

玉米摘穗收獲機的摘穗裝置主要分為3種結構，分別是臥輥式、立輥式和摘穗板組合式。臥輥式摘穗裝置主要由摘穗輥、喂入鏈、變速箱和摘穗間隙調節結構等組成。摘穗輥分為前、中、后三部分，最前面是引導段，其形狀是一個帶有螺旋凸起的錐形，中間部分是摘穗段，是一個具有螺旋狀凸起的圓柱結構，最后面的部分是強拉段，是帶有凸棱的圓柱結構。

在進行摘穗作業的時候，喂入鏈條將玉米莖稈送入摘穗輥的前端，前端引導玉米莖稈進入到摘穗段，在兩個摘穗輥的作用之下將玉米穗采下，而玉米莖稈則在強拉段被扯出，以防堵塞整個裝置。這種類型的摘穗裝置具有較強的適用性，消耗的能量較少，并且收獲的玉米果穗中含雜質量較低，但是由于結構相對復雜，不利于農民在作業前后對機械進行保養和維修，且收獲的玉米容易出現籽粒破碎的情況[1]。

剝皮裝置主要是由剝皮輥和壓送機構構成。剝皮輥的材料通常包括了耐磨橡膠以及鑄鐵，能夠最大限度地保護玉米在剝皮的過程中不受到損傷，剝皮輥的外側有很多細小的紋路，能夠有效抓取玉米外皮。在剝皮的過程中，處于相對運動狀態的剝皮輥能夠抓取玉米葉，壓送機構可以讓玉米果穗和剝皮輥穩定接觸，防止玉米果穗的跳動。鑄鐵輥的加工成本較低，且加工工藝簡單，具有較好的耐磨性，使用壽命較長。橡膠輥和玉米葉之間能形成更大的摩擦力，提高剝皮的質量，降低對玉米果穗的損傷。

隨著時代的不斷發展，人們對玉米質量要求越來越高，對玉米果穗造成破壞較大的鑄鐵輥基本已經不再使用，而隨著新材料技術的發展，我國正在逐漸應用一種具有高耐磨性和良好強度的柔性材料制作剝皮輥，該材料制作的輥件具有較高的剝凈率，能夠有效降低輥件對玉米造成的損傷，延長機械使用壽命。

1.2　玉米脫粒機

玉米在經過晾曬之后，其內部的含水量就會降低，可以運用玉米脫離機完成對玉米果穗的處理。由于玉米果穗之間存在相互支撐力，因此在脫粒的過程中經常發生脫粒不徹底以及玉米粒破碎的情況，可見玉米脫粒并不是一項簡單的工作，對機器有著較高的要求。根據玉米粒的不同用途，目前市面上玉米脫粒裝置主要分為3類，家用脫粒裝置、制種用脫粒裝置以及大型脫粒裝置。

(1)家用脫粒裝置通常適用于家庭環境使用。在普通家庭日常生活中，需要脫粒的玉米數量較少，并且對顆粒破碎率沒有過高的要求。家庭脫粒裝置一般是由具有脫粒功能的閉式脫粒桶和沖擊式凹版構成，該裝置的脫粒滾筒上帶有釘尺，工作時，釘齒對玉米穗進行擊打后，玉米顆粒將會從玉米穗上脫離，通過凹版的開孔和分離，玉米芯從脫粒機尾部的開口位置排出機外。釘齒結構的脫粒裝置具有很多棱角，這是導致玉米籽粒破碎率偏高的主藥原因。

(2)玉米制種用脫粒裝置通常適用于農業科研單位和制種企業。根據不同的脫粒要求，玉米種子脫粒裝置具有多種裝置結構。制種用脫粒裝置對玉米籽粒破碎率有著非常高的要求，只有這樣才能保證玉米種子的完好，這種類型的脫粒裝置與家用脫粒裝置相比結構更加復雜，玉米粒破碎概率更低，并且可以保證玉米芯的完整性，此類裝置的缺點是工作效率較低[2]。

(3)大型脫粒裝置適用于需要進行大量玉米脫粒，平均脫粒效率在20t/h以上。常見的大型脫粒裝置有5TY-190型自走式玉米脫粒機，該裝置采用單縱軸流結構，脫粒位置采用短紋桿。這種脫粒裝置具有較高的脫粒效率，能夠有效降低籽粒破碎的概率，具有較高的可靠性，但設備的體積較大，結構相對復雜，維修成本較高。玉米脫粒破碎率較高，會影響玉米產品的經濟價值。隨著市場對玉米產品品質要求越來越高，玉米脫粒裝置也正在不斷向著大型化、先進化、高效率的方向發展。由于制種企業對玉米籽粒的破碎率有著更高的要求，應該在保證脫粒裝置具有一定生產效率的同時，注重脫粒的效果，將新材料和新技術更快地應用于玉米脫粒機之中。

2　玉米籽粒收獲機

使用玉米籽粒收獲機能夠直接對玉米籽粒進行收獲，提高收獲的效率，減少損失，大幅提高作業效率，降低農民的勞動強度。近些年隨著自動烘干設備的不斷進步和發展，很多曾經收獲期玉米含水量較高，不能使用玉米籽粒收獲機的地區，都有望使用該類型機械進行收獲作業。玉米籽粒收獲機中最關鍵的部位就是脫粒裝置，如果能夠對脫粒裝置進行合理設置，能最大程度提高收獲的效果。玉米籽粒收獲脫粒設備可以分為橫軸流、縱軸流以及切縱流3種結構。

市面上常見的玉米籽粒收獲機有很多種類，以下舉例說明各類機械的收獲原理。

(1)約翰迪爾公司生產的S系列玉米聯合收獲機采用的是單縱軸流脫粒裝置，該裝置的喂入段采用錐形結構，可以順暢地將玉米果穗運送到脫粒段當中；脫粒段則采用短紋桿對玉米進行脫粒處理，該設備通過液壓系統進行控制，能夠調節脫粒間隙，使得脫粒效果能夠得到保障；分離段則是通過分離齒，將玉米籽粒和脫出物進行分離。

(2)紐荷蘭公司生產的CR系列聯合收獲機的雙縱軸流脫粒裝置由兩個縱軸滾筒組合而成，能夠進行大批量的脫離處理，具有非常高的收獲效率。該脫粒裝置滾筒的前半段喂入裝置能夠根據脫粒系統的實時負荷情況調整轉速，可以提升脫粒系統的工作效率。

(3)Gleaner公司生產的S系列玉米聯合收獲機采用的橫軸流脫離裝置。在工作的時候，輸送槽能夠將玉米果穗流暢地喂入到脫粒系統當中，脫粒系統內的空間比較小，能夠增大糧箱的容積，可以充分利用收獲機內部的空間。

隨著我國科技不斷發展，農業機械化發展進程加快，喂入量大、效率高的玉米籽聯合收獲機研究工作也取得了重大的突破，但由于我國特殊的玉米種植條件以及玉米品種的限制，玉米在收獲期含水量較高，因此玉米籽粒收獲機的研發將會朝著收獲高含水量的玉米籽粒方向發展。

3　玉米收獲機械未來的發展趨勢

3.1　高效率規模化

由于我國農業正處于轉型階段，農業正在向著產業化的方向發展，在未來一段時間內，國內玉米種植面積和種植規模將會進一步擴大，因此我國的玉米收獲機械也應相應向著大型化、高效率化發展。隨著我國玉米種植區域的逐漸集中，玉米種植量逐漸擴大，玉米機收作業也越來越集中，我國目前使用的一些玉米收獲機喂入量每秒低于4kg，脫粒機每小時脫粒數量不足10t，工作效率非常低下，難以滿足玉米收獲的需求。玉米收獲機械的大型化、高效化必然逐漸成為主流，如當前我國正在廣泛推廣的喂入量每秒超過8kg的玉米籽粒收獲機和脫粒量每小時超過30t脫粒機械[3]就屬于這種類型。

3.2　提高收獲機械的通用性

大型收獲機械的價格一般都比較昂貴，為了提升機械設備的使用率，降低生產的成本，就需要提高玉米收獲機械的通用性，比如在設計機具時要兼顧籽粒收獲機械能夠同時收割其他的谷物，摘穗收獲機能夠具有更強的適應性，可以在不同條件下進行摘穗收獲工作，滿足不同地區的作業需求。

3.3　積極采用新型材料，研發新結構的收獲裝置

玉米籽粒收獲機和脫粒機主要使用的材料都是鋼鐵，雖然耐久性較強，但由于結構內的棱角較多，很容易在脫粒過程中造成籽粒破碎或者出現脫粒不凈的情況，降低了經濟效益，因此應該積極研發新型的脫粒裝置結構，采用耐磨性好、抗疲勞的柔性材料，以提高脫粒的效果和性能。

4　結語

玉米收獲是玉米種植中的最后一個環節，同時也是最關鍵最復雜的環節。為了提高我國農業生產效率和農民種植玉米的經濟收益，必須加快推進玉米收獲機械裝置的研究，積極推廣先進設備，運用新材料、新結構以及智能化技術，以利于解決我國玉米收獲機通用性差、損失率高的問題。

[1] 單世銘.玉米收獲機械的結構特點與改進方向[J].農機使用與維修,2021(7):43-44.

[2] 劉菊.玉米收獲機械化技術探析[J].種子科技,2021,39(9): 44-45.

Structure characteristics and development trend of key equipment of corn harvester

YU Juan

(Aksu Regional Agricultural Technology Extension Center, Aksu, Xinjiang 843000, China)

Corn harvesting is an important part of corn production, and the working performance of the harvester will have a significant impact on the corn harvesting situation and harvesting efficiency. Due to the specific structure of corn, if the harvesting method used in the harvesting process is incorrect, unnecessary losses may be caused. Therefore, corn harvesting has very high requirements on the structure of key mechanical devices. In this paper, the working principle, technical characteristics, advantages, and disadvantages of the key devices are summarized for corn harvesters, threshers, and grain harvesters. The future development trend of corn harvesters in China is discussed.

corn; harvesting machinery; key devices; development trends

S225

A

2096–8736(2021)06–0017–03

俞娟(1986—)，女，上海人，大學本科，工程師，主要研究方向為農業機械化推廣。

責任編輯：張亦弛

英文編輯：唐琦軍