玉米收獲機摘穗機構技術綜述

姚萌萌 吳飛

摘 要：摘穗機構是玉米收獲機的重要組成部分。本文從縱臥式摘穗、立式摘穗、板式摘穗和橫臥式摘穗裝置等四個方面對國內外玉米收獲機摘穗機構的技術發展進行了重點分析，最后對玉米收獲機摘穗機構的發展現狀以及未來的發展趨勢進行了總結。

關鍵詞：玉米;摘穗;拉莖;撥禾

玉米收獲機摘穗機構是玉米收獲機的重要組成部分，它最大程度地決定了玉米成熟期機械收獲的作業質量，提高摘穗速度，并且不傷及果穗是摘穗裝置設計的宗旨所在[1]。

1、玉米收獲機摘穗機構的技術發展狀況

根據玉米收獲機摘穗機構的核心摘穗機構的結構和配置方式，摘穗機構主要分為縱臥式摘穗、立式摘穗、板式摘穗和橫臥式摘穗裝置[1]。

1.1縱臥式摘穗裝置

縱臥式摘穗裝置主要由一對相對旋轉的摘穗輥和摘穗輥間隙調整機構組成，摘穗時，摘穗輥前段引導莖稈進入摘穗輥中間段的兩摘穗輥之間的間隙，莖稈在向前移動的同時被強行下拉，在擠壓和沖擊力的作用下玉米果穗被摘穗輥摘離。

早在1907年，公開號為US863812A的文獻就公開了一種將摘穗輥的表面設置成螺紋形凸起結構，實現對莖稈的夾持輸送，然而其存在夾持率低的缺陷。而公開號為US4219990A和ES9802517U分別對摘穗輥進行了進一步的改進，實現根據不同莖稈的直徑進行摘穗輥間隙的自動調節、同時凸棱結構的設置增強了對玉米的夾持率的提高、并且在摘穗的同時實現了對莖稈的粉碎、從而方便秸稈的還田處理。進入二十一世紀，我國以吉林大學為首的一批研究機構，將仿生學應用到玉米摘穗裝置上，例如公開號為CN101116392A的文獻，依靠仿生幾何結構表面結構起到增大摘穗輥對玉米植株莖稈當量摩擦系數，有效增加摘穗輥對玉米莖稈的攫取能力。而近幾年，以約翰迪爾公司為首的農業機械公司，將研發重點集中于對拉莖輥表面結構的改進以及結合GPS技術、PLC技術應用到縱臥式摘穗裝置上，實現玉米摘穗的智能化控制。

1.2立式摘穗裝置

立式摘穗裝置主要由一對相對轉動的立式摘穗輥和擋禾板組成，切斷后的莖稈由喂入鏈喂入，喂入鏈將莖稈夾緊并將其送入摘穗輥間隙中，由下段抓取拉引，莖稈在摘輥的作用下向后端移動，由于擋禾板的阻擋，使禾稈向垂直于輥軸方向旋轉并拋出。

在我國由于玉米主產區特殊情況，需要回收果穗和秸稈，因此在我國對立式摘穗裝置研究較多。如公告號為CN2328167Y的專利文獻，其創造性地將將夾持鏈主動鏈輪配置在摘輥前方，立式輥機型將動鏈輪與摘穗輥或拉莖輥同輥配置，有效避免了鏈條的脫落或斷鏈現象的發生;然而上述立式摘穗裝置在實際應用過程中也僅是能夠實現果穗和秸稈的回收，莖稈堵塞問題還是未能很好解決。基于此，我國的科研院所對其進行了大量研究，并取得了階段性的成效。山東理工大學公告號為CN2643629Y的專利文獻將摘穗輥、拉莖輥以及滾刀相互平行設在殼體上，避免了莖稈的堆積，另外公告號為CN202679992U的文獻采用兩對立輥喂入，使秸稈喂入在高度上適應性強，不易因秸稈喂入高度變化而發生堵塞;也就是說山東理工大學的研究重點側重于秸稈堵塞問題;而吉林大學的閆洪會[2]等人對立輥式玉米收獲機關鍵部件工作機理進行了研究，應用運動學和動力學等理論，首次全面分析了玉米收獲機夾持輸送、摘穗、剝皮、秸稈粉碎等關鍵部件的工作機理，建立了相關的模型，為玉米收獲機工作部件的設計提供了理論基礎，并以此解決了落粒損失大、秸稈壓緊機構的堵塞、卡死等問題。

1.3板式摘穗裝置

板式摘穗裝置是由一對縱向斜置式拉莖輥和兩個摘穗板組成 [3]，通過摘穗板對玉米果穗的阻擋作用，由拉莖輥強行將玉米莖稈拉下實現果穗分離。

板式摘穗裝置由于具有玉米穗啃傷率小、掉粒和籽粒破碎現象較輕等優勢，使得國內外對于板式摘穗裝置的研究投入都較多。例如，公開號為FR2373220A1的文獻就公開了采用摘穗輥與直板之間的配合實現對玉米果穗的采摘，即已經設計完成最初的板式摘穗裝置;然而上述板式摘穗裝置在實際使用的過程中，對莖稈的損壞比較嚴重，針對這一缺陷，公告號為CN2040296U將摘穗板設置成階梯板形式，將階梯摘穗板與強拉輥結合組成強拉輥摘穗裝置，增強了拉取力，在一定程度上改善了莖稈的損壞的問題;而久保田株式會社的公告號為CN205812823U的專利文獻也是從摘穗板入手，對摘穗板進行重新設計，從而增強玉米莖稈的通過性。

1.4橫臥式摘穗裝置

橫臥式摘穗裝置主要由撥禾輪、喂入輪以及一對相對回轉的橫向臥輥、喂入輥、輸送裝置等組成，切斷后的玉米莖稈倒向輸送裝置，莖稈末端進入喂入輪和喂入輥的間隙中，莖稈垂直進入摘穗輥間隙，在摘穗輥的碾壓旋轉下，莖稈迅速向摘穗輥的后方拋送，因果穗不能通過摘穗輥間隙，迫使穗柄彎折;隨著莖稈不斷地后移，最終穗柄在最薄弱處被折斷，實現摘穗。

橫臥式摘穗裝置具有抓取莖稈的能力強和對青貯玉米的摘穗效果較好的特點，其多應用在聯合收割型的玉米聯合收獲機或青貯玉米收獲機上。公告號為CN202127618U的文獻，其采用長、短摘穗輥橫向布置，降低了對果穗的啃傷同時降低果穗的丟失率;另外公開號為DE102012014085A1的文獻，其通過在摘穗輥上設置勾齒，能夠對堵塞摘穗輥的莖稈進行切斷操作，從而大大降低了穗莖在運送過程中的堵塞。

2.結語

通過對玉米摘穗裝置的分析，可以得出如下結論：

近年來我國有關玉米摘穗裝置的研究大幅增加，反映出國內有關專家、學者、技術人員對其重視程度加強，并且我國已經涌現出了一些能夠與世界先進的摘穗裝置技術相匹敵的先進技術，然而我國的玉米摘穗裝置，大部分玉米收獲機尚處于研發探討試驗階段，產業化水平有待提高。對于玉米收獲機的摘穗裝置的技術研發，國外處于領先水平，尤其是美國、德國和日本，其研發的重點在于不斷提高采摘效率、擴大其適用范圍，降低果穗的損失率以及降低機械的堵塞。

參考文獻

[1]宋建農.農業機械與裝備.北京：中國農業出版社，2006.

[2]閆洪會.立輥式玉米收獲機關鍵部件工作機理及試驗研究[D].吉林大學.2009.

[3]曹文，丁俊華，李在臣.玉米摘穗裝置的設計研究.農業裝備與車輛工程，2009，1： 20-22.

作者簡介：姚萌萌，女，漢族，內蒙古興安盟，1986年4月，工學碩士，助理研究員，工作單位：國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇省蘇州市，215163，研究方向：農業機械，寫作方向：玉米收獲機摘穗機構