穗莖兼收型玉米聯合收割機發展現狀

徐伯翰 吳瑕 王景立

(吉林農業大學工程技術學院，吉林長春130118)

引言

玉米是我國三大作物之一，但機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，整機功能與質量始終不十分成熟，收獲的機械化程度一直是影響我國農業機械化綜合機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環境的污染等相關問題，使穗莖兼收型的玉米聯合收割機成為玉米聯合收獲機械的主要發展方向。穗莖兼收型玉米聯合收割機一次進地作業后，不僅解決了制約玉米秸稈綜合利用的瓶頸技術，實現了穗莖兼收一體化作業，而且減少了機械作業次數，提高了勞動生產率，降低了作業成本。秸稈不落地收獲提高了秸稈捆收獲的清潔度和撿拾率，改善了農業生態環境，提高了農民受益，完善了玉米聯合收割機功能，開發了玉米聯合收割機新品種，促進農業生產質量進一步提升，提高了農業生產效率。

1 研究現狀與問題

1.1 研究現狀

玉米穗莖兼收裝備與技術主要分為3種方式：還田、青 (黃)貯回收、打捆。

還田類型的玉米聯合收割機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質，改善土壤結構，使土壤疏松，增加孔隙度，降低土壤容量，促進微生物活性和作物根系發育。但是，如果方法不當，也會導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象。

青 (黃)貯回收型玉米聯合收割機是滿足畜牧業對青貯飼料的需求，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合收獲機，可完成玉米穗的收獲、運輸、剝皮、秸稈切碎和收獲的全過程。

打捆類型的玉米聯合收割機在原有玉米聯合收割機上加裝打捆裝置，改變了原有的動力輸出，通過對玉米摘穗、剝皮、莖稈粉碎、收集、除塵、輸送、打捆等多項技術與裝備的集成，克服穗莖分段收獲的秸稈撿拾率低，含土量高，作業成本高等技術與經濟問題，解決玉米果穗與莖稈一體化收獲關鍵技術。

1.2 問題

1.2.1 割臺偏置

在玉米聯合收割機上加裝打捆機后，由于打捆機將會置于整機的一側，使機組的橫向結構加大，造成割臺位置相對向一側偏置，整機存在一定程度的不穩定性。

1.2.2 剝皮裝置對玉米果穗的損傷

現有收割機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 傳動機構需合理分配

收割機與打捆機集成后，增加了發動機的動力輸出，大大增加了油耗。面對這一情況，應合理分布各個機構的動力輸出，提升整機有效功耗，實現降耗增效。

1.2.4 粉碎刀的高功耗

現有穗莖兼收玉米聯合收割機上常用的是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，需要較大的轉速使秸稈粉碎刀軸高速旋轉，造成了功能消耗，增加了油耗，使玉米收獲的成本增加。

2 穗莖兼收型玉米聯合收割機原理與關鍵技術

穗莖兼收型玉米聯合收割機實現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，經除塵、除末由螺旋輸送器將物料送到壓捆室內進行壓捆，達到摘收玉米果穗和回收玉米秸稈同步進行。

如圖1所示，收割機作業時，玉米莖稈被分禾器分開，經過摘穗板與拉莖輥共同作用下果穗被摘下，并經過撥禾鏈夾持送到螺旋輸送器，由螺旋輸送器送到升運器，經升運器拋送到撥皮裝置內，果穗剝皮后，送入糧箱，剝皮過程中部分脫落的籽粒進入回收箱中，當果穗箱集滿后，糧箱翻轉完成卸糧裝車。

圖1 4YZ—4自走式玉米收獲秸稈壓捆聯合作業機

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，在活塞的作用下，物料逐漸在打捆室內壓實。當草捆長度達到一定值時一對打結器同時開始工作，將壓實的秸稈打成方捆，并在后續物料的推動下逐漸移動到壓捆室出口，經放捆板跌落到車后地面上，完成壓捆作業。

圖2 打捆作業

穗莖兼收型玉米聯合收割機通過集成玉米秸稈粉碎、撿拾、輸送技術與裝置，提高打捆裝置對玉米秸稈適應性。

通過對玉米摘穗、剝皮，莖稈粉碎、收集、除塵、輸送、打捆等多項技術與裝置的集成，克服了穗莖分段收獲的秸稈撿拾率低、含土量高、作業成本高等技術與經濟問題，解決玉米果穗與莖稈一體化收獲關鍵技術，引領了玉米果穗兼收機械化技術與裝備的新趨勢，取得了顯著的經濟效益、社會效益與生態效益。

3 結語

玉米穗莖兼收技術能夠一次完成玉米果穗與莖稈同時收獲，實現了真正意義上的玉米聯合收獲技術，穗莖兼收型收割機必將成為未來玉米聯合收割機的發展新趨勢。

穗莖兼收型玉米聯合收割機在技術與裝備方面解決了以下問題。

解決了現有打捆機不適合玉米秸稈打捆作業問題。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與新設備。

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，設計出通風孔式收集器，具有良好的排塵和泄壓效果，有效防止塵土與高壓氣流進入儲料室，改善了打捆質量和提高了打捆效率；在粉碎與輸送主要工作部件方面，設計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，通過優化破碎刀軸與螺旋輸送器軸轉速，提高玉米莖稈破碎質量與輸送效果，更好滿足打捆機作業要求；在打捆方面，打捆機活塞頂端設圓錐件使秸稈捆縱向具有通風孔，有效防止霉變，擴大了收獲后玉米莖稈的用途。