江西水稻联合收割机应用现状及发展趋势

李玖详，刘仁鑫

（江西农业大学，江西 南昌330045）

江西省位于我国中部丘陵山地地带，丘陵与山地分别占全省总面积的42%、36%。全省光、热、水等自然资源均适宜水稻作物生长，为江西水稻发展提供了优质环境基础。

水稻作物是江西的第一大作物，播种面积占粮食作物的85%以上居全国第二位，并且水稻产量占粮食作物产量的93%左右居全国第三位。为国家粮食安全、社会稳定与农民收入提供了一定的保障。

江西因其丘陵地形导致田块小且分散，抑制了农民依靠种田快速致富的信念；造成农村劳动力大量转移沿海，引起农村劳动力季节性短缺；为江西农村水稻联合收割机应用及快速发展提供了良好机会。

1 江西水稻联合收割机应用现状

（1）江西水稻联合收割机应用总体水平。联合收割机技术的研究在江西起步较晚，早期主要是仿制外国样机。自2004年江西开始实施农机购置补贴至2009年这期间，收割机生产企业快速增多，产量增多，引起收割机产销量急剧上升，导致应用保有量迅速增大；自2010年起，收割机应用市场平滑增长、没有陡增剧落，是收割机应用市场步入理性增长的表现。

据2012年初步统计，全省完成水稻机收面积达238.0667万hm2，作业面积8.2667万hm2；收割机械化水平达68%，同比增长2%；水稻收割机械化程度逐年快速增长，尤其在赣北、赣中，全省收割机械化在中级水平稳步前进。

（2）江西水稻联合收割机应用种类现状。水稻联合收割机是一种集多功能于一体的复式收割机械，具有收割、脱粒及分离等功能。它对农民劳动力强度的减少、生产率的提高与农业生产成本的降低等具有重要作用。水稻联合收割机品种繁多，其类型及特性如表1所示；全喂入式与半喂入式两种收割机主要特性参数值如表2所示。

2 国内外水稻联合收割机应用现状

国内水稻联合收割机的研制历史长达30年，主要有半喂入式与全喂入式两种收割机。产品基本处于成熟度较低、技术含量少及关键性技术有待攻克的阶段；机型纷乱繁杂，缺乏高可靠性与强适应性的水稻收割机。两种收割机存在以下不足：

（1）半喂入式因其输送距离长及横向输送不整齐，易堵塞输送交接口；

（2）全喂入式因其采用脱粒效果较好的轴流脱粒，造成脱粒时间长及脱粒物细而乱；

（3）全喂入式因清选负荷大，造成跑粮严重；

（4）全喂入式潮湿分离效果不好、动力消耗较大与夹带损失大。

国内半喂入式收割机的产销量从95年开始急速上升。在政府的补贴拉动下，南方地区的半喂入式收割机市场呈现大幅增长趋势，引起收割机应用保有量迅速上升。国内较受欢迎的半喂入式收割机有HL2010机型和东方红一120为代表的3行机。

国内全喂入式收割机具有较强的通用性，在补贴资金相对较多的南方具有较好的销量。从近期区域销售趋势分析可知，水稻联合收割机的需求由江苏南部、浙江沿海向北发展，目前已经步入淮北、华北及东北等地区。

国外大多数国家采用适应性较强而结构复杂、成本较高的半喂入式收割机，如日本与韩国等国家。半喂人式收割机代表机型有久保田系列、洋马系列与HL系列等，其中当今最高水平的半喂入式收割机是PRO481为代表的4行机；其次是人民号为代表的4行机。

式中:Ki为整体刚度矩阵；δi为结点位移列阵；Ri为结点荷载列阵。i=1表示接触初始状态，通常根据经验和实际情况假定。求解式(1)，得到结点位移δ1，再计算接触点的接触力P1，将δ1和P1代入与假定接触状态相应的接触条件，如果不满足接触条件，就要修改接触状态重新进行计算。这样不断的迭代循环，直至δn和Pn满足接触条件为止，此时得到的解答就是真实接触状态下的解答。

国外收割机产品技术更新速度快，广泛应用了以下新型技术：

（1）应用一种新型谷物流量调节器和一种行走平衡系统；

表1 联合收割机分类及特性

表2 全喂入式、半喂入式联合收割机主要特性参数值

（2）采用结构改进后的新型分离系统并装有脱离回流性能监控系统；

（3）运用增大分离系统结构尺寸、大功率发动机及电子和信息技术系统等先进技术；

（4）应用电子传感器对所收获的粮食质量进行不间断监控；

（5）应用GPS辅助系统，部分大中型收割机运用智能化逻辑程序、电子调节和操纵系统。

3 江西水稻联合收割机存在的问题

（1）可靠性差。收割机属于高、难产品，现有产品开发模式是科研院所设计—企业生产，由于对产品各负其责且互不沟通，导致产品处于未成熟状态。科研院所对收割机的研究大部分是在整机试验的基础上低水平的改进及完善而不是基础部件的研究，缺乏对关键技术的攻关。

收割机可靠性差的主要原因：①收割机生产制造厂制造工艺简单粗糙及精细度低；②生产厂家使用质量较差的材料生产收割机零部件；③收割机配套的柴油机与液压元件等部件质量存在一定的问题。

（2）干湿田适应性差及通过性低。江西红土水稻田比较疏松且在有水的情况下会膨胀而富有粘性。当收割机在水田或低洼地作业时，其通过性能由土壤的支撑力与抗剪力决定，土壤支撑力可由水田承载能力与软泥层深度成反比关系式y=290-7.74x（式中x表示软泥层深度，y表示10cm处承载能力）求解。

当土壤抗剪力较小时，因土壤水分过多、结实度低而产生拖拉轮子力，产生滑动摩擦；当超过一定程度时，收割机不能正常作业；目前机身结构庞大及质量大，在泥脚较深的田块作业及通过能力较差。

（3）市场发展盲目性导致品牌多与机型杂。据调查，在赣北2014年有水稻联合收割机约8000台，主要机型有久保田、洋马与国力等近6个厂家生产的10多款机型。收割机呈现品牌多及机型杂现状。

农民面对如此多杂乱的机型，难以选择适合本地地理特点与土壤特点的收割机；各种品牌互换性极差，在出现故障时难以及时有效解决。

（4）对水稻秸秆处理不合理。秸秆是可再生的生物质资源。随着农业生产及农民生活水平不断的提高，农民对秸秆的利用不再只是作为能源燃料，而是把秸秆作为还田增加肥力肥料、饲草料及生物气发电企业原料等多种用途。

大多数收割机缺少秸秆处理装置，不利于秸秆的综合利用或切碎还田；同时由于秸秆综合利用成本较高与经济性较差等原因，致使其被简单地焚烧或随意堆积，造成有机质的大量损失和污染环境。

（5）经济性差。收割机在丘陵地形梯田块作业时，尤其在赣东、赣南，需频繁过田爬坡操作；且机身质量较重及体型庞大，行走笨拙，引起经济性差，现有机型如久保田75收割机（机质量3390kg，外形尺寸4675×2150×2790，总排气量2499cc/2.499L）。

在赣南、赣东小田块作业时，需频繁停车、倒车与转弯，对于结构庞大型收割机的有效功率利用率及工作效率均较低。

4 江西水稻联合收割机的发展趋势

（1）向高效微小型发展。据地形地貌特征考察可知，江西是多山地、丘陵、土地不规则及大部分田块小的地区。水稻是江西的主要粮食作物，而且种植双季稻面积约为总面积的70%以上。

现有收割机因体积庞大、结构复杂与带水作业性差等因素，在江西难以推广。微小型收割机因其具有结构紧凑小巧、操作简单灵活与转移方便等优点，满足丘陵、山区及半山区狭小田块作业的要求；其经济性好与成本低，对于农村生活水平较低的农民容易接受。因此收割机微小型化是其发展趋势。

（2）向零部件“三化”高互换性发展。在国家和地方政府的支持下，江西的大小企业，甚至私人小企业，盲目的生产收割机，导致收割机零部件互换性水平较低。提高零部件的互换性有利于增强收割机维修的方便性。

收割机零配件互换性提高的实现可通过把收割机零部件进行“三化”：①收割机工作装置系列化，如清选装置、链条和链轮及液压升降装置等零配件；②收割机零部件制造的标准化，如出草口的位置、产品的外形尺寸及电动机的电路板安装等；③动力配置进行通用化。

采用关键总成和整机本厂生产—其他零部件转给专业程度较高的零部件企业生产的模式，可进一步地提高收割机零配件互换性。

（3）向运用新型材料与先进技术发展。在作业环境比较苛刻的江西，对收割机的耐用性及操作强度具有较高的要求，现有收割机却故障率较高，如行走系统的故障、作业堵塞及零部件损坏等。

新型轻质、高强度材料具有耐久实用性与高强度性，不仅可降低收割机的故障率，还可大幅度提高收割机的燃油经济性、稻田通过性、可靠性和工作效率。因此运用新型、轻质材料是收割机未来发展趋势。

（4）向信息化与智能化发展。据调查，国外新型收割机的各种操纵系统均采用了电子和信息技术，并普遍采用了GPS系统，甚至有些运用了遥感技术，逐步向完全智能化和信息化发展。收割机的技术性能和作业质量得到了极大的改善。因此向信息化与智能化发展是收割机的未来发展趋势。

5 结语

近几年，江西水稻收割机械化快速发展，取得了较大的进步。收割机的发展使农民从繁重的劳动中解放出来，不仅是农机推广部门与农机研究部门的任务，也是生产企业的使命。

总之，江西水稻联合收割机有较大的应用及发展前景。收割机的适应性、技术与价格等方面的难题有待进一步突破，积极研发适合江西的水稻联合收割机，必然会进一步推动江西水稻联合收割机的应用及发展。

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