穗茎兼收型玉米联合收割机发展现状

徐伯翰 吴瑕 王景立

(吉林农业大学工程技术学院，吉林长春130118)

引言

玉米是我国三大作物之一，但机械化收获相对小麦和水稻起步晚，且以收获果穗为主，而忽视茎秆处理，整机功能与质量始终不十分成熟，收获的机械化程度一直是影响我国农业机械化综合机械化水平主要因素之一。近年来玉米秸秆后期处理过程中对生态环境的污染等相关问题，使穗茎兼收型的玉米联合收割机成为玉米联合收获机械的主要发展方向。穗茎兼收型玉米联合收割机一次进地作业后，不仅解决了制约玉米秸秆综合利用的瓶颈技术，实现了穗茎兼收一体化作业，而且减少了机械作业次数，提高了劳动生产率，降低了作业成本。秸秆不落地收获提高了秸秆捆收获的清洁度和捡拾率，改善了农业生态环境，提高了农民受益，完善了玉米联合收割机功能，开发了玉米联合收割机新品种，促进农业生产质量进一步提升，提高了农业生产效率。

1 研究现状与问题

1.1 研究现状

玉米穗茎兼收装备与技术主要分为3种方式：还田、青 (黄)贮回收、打捆。

还田类型的玉米联合收割机将玉米秸秆直接打碎还田，除了消除秸秆焚烧造成的污染外，还可以增加土壤有机质，改善土壤结构，使土壤疏松，增加孔隙度，降低土壤容量，促进微生物活性和作物根系发育。但是，如果方法不当，也会导致土壤病原体的增加、作物病害的加重和幼苗的缺乏等不良现象。

青 (黄)贮回收型玉米联合收割机是满足畜牧业对青贮饲料的需求，解决秸秆焚烧造成的空气污染问题。近年来，研制出一种新型玉米联合收获机，可完成玉米穗的收获、运输、剥皮、秸秆切碎和收获的全过程。

打捆类型的玉米联合收割机在原有玉米联合收割机上加装打捆装置，改变了原有的动力输出，通过对玉米摘穗、剥皮、茎秆粉碎、收集、除尘、输送、打捆等多项技术与装备的集成，克服穗茎分段收获的秸秆捡拾率低，含土量高，作业成本高等技术与经济问题，解决玉米果穗与茎秆一体化收获关键技术。

1.2 问题

1.2.1 割台偏置

在玉米联合收割机上加装打捆机后，由于打捆机将会置于整机的一侧，使机组的横向结构加大，造成割台位置相对向一侧偏置，整机存在一定程度的不稳定性。

1.2.2 剥皮装置对玉米果穗的损伤

现有收割机上剥皮装置有橡胶辊、橡胶铸铁辊，问题是对于玉米果穗的损伤，橡胶辊的剥净率比较与橡胶铸铁辊来说较高，但籽粒损失率也高；由于玉米的受力形式和橡胶辊的物理特性，造成对玉米棒两头的脱粒效果并不理想，脱粒后的玉米棒仍需收回进行人工脱粒，影响籽粒直收的效果，增加了脱粒的成本。

1.2.3 传动机构需合理分配

收割机与打捆机集成后，增加了发动机的动力输出，大大增加了油耗。面对这一情况，应合理分布各个机构的动力输出，提升整机有效功耗，实现降耗增效。

1.2.4 粉碎刀的高功耗

现有穗茎兼收玉米联合收割机上常用的是L-直-L型组合刀或是L-L型组合刀，对于秸秆捡拾与粉碎效果较好，但为满足秸秆成捆的要求，需要较大的转速使秸秆粉碎刀轴高速旋转，造成了功能消耗，增加了油耗，使玉米收获的成本增加。

2 穗茎兼收型玉米联合收割机原理与关键技术

穗茎兼收型玉米联合收割机实现玉米果穗与茎秆一体化收获，割台将玉米果穗摘落后，茎秆被粉碎装置粉碎，经除尘、除末由螺旋输送器将物料送到压捆室内进行压捆，达到摘收玉米果穗和回收玉米秸秆同步进行。

如图1所示，收割机作业时，玉米茎秆被分禾器分开，经过摘穗板与拉茎辊共同作用下果穗被摘下，并经过拨禾链夹持送到螺旋输送器，由螺旋输送器送到升运器，经升运器抛送到拨皮装置内，果穗剥皮后，送入粮箱，剥皮过程中部分脱落的籽粒进入回收箱中，当果穗箱集满后，粮箱翻转完成卸粮装车。

图1 4YZ—4自走式玉米收获秸秆压捆联合作业机

如图2所示，玉米秸秆由粉碎装置粉碎后，用螺旋输送器送入压捆室内，在活塞的作用下，物料逐渐在打捆室内压实。当草捆长度达到一定值时一对打结器同时开始工作，将压实的秸秆打成方捆，并在后续物料的推动下逐渐移动到压捆室出口，经放捆板跌落到车后地面上，完成压捆作业。

图2 打捆作业

穗茎兼收型玉米联合收割机通过集成玉米秸秆粉碎、捡拾、输送技术与装置，提高打捆装置对玉米秸秆适应性。

通过对玉米摘穗、剥皮，茎秆粉碎、收集、除尘、输送、打捆等多项技术与装置的集成，克服了穗茎分段收获的秸秆捡拾率低、含土量高、作业成本高等技术与经济问题，解决玉米果穗与茎秆一体化收获关键技术，引领了玉米果穗兼收机械化技术与装备的新趋势，取得了显著的经济效益、社会效益与生态效益。

3 结语

玉米穗茎兼收技术能够一次完成玉米果穗与茎秆同时收获，实现了真正意义上的玉米联合收获技术，穗茎兼收型收割机必将成为未来玉米联合收割机的发展新趋势。

穗茎兼收型玉米联合收割机在技术与装备方面解决了以下问题。

解决了现有打捆机不适合玉米秸秆打捆作业问题。为提高玉米秸秆肥料化、饲料化、能源化、原料化与基料化的综合利用率提供新技术与新设备。

解决制约了玉米秸秆综合利用的瓶颈因素。在秸秆粉碎与输送装置附件上，设计出通风孔式收集器，具有良好的排尘和泄压效果，有效防止尘土与高压气流进入储料室，改善了打捆质量和提高了打捆效率；在粉碎与输送主要工作部件方面，设计出甩刀粉碎螺旋输送器，Y型破碎刀按螺旋线排列方式铰接在刀轴上，与螺旋输送器配合，通过优化破碎刀轴与螺旋输送器轴转速，提高玉米茎秆破碎质量与输送效果，更好满足打捆机作业要求；在打捆方面，打捆机活塞顶端设圆锥件使秸秆捆纵向具有通风孔，有效防止霉变，扩大了收获后玉米茎秆的用途。