单行玉米收获机的研制

郑 义

（山西省农业机械发展中心，山西 太原 030002）

玉米作为丘陵山区种植的主要作物之一，其机械化收获水平仍严重滞后，目前，市场上的玉米收获机械不能很好地适合丘陵山区的玉米收获作业，丘陵山区的玉米种植和收获仍基本沿用手工方式，劳动强度非常大，给山区农民造成了沉重的负担，急需研制出一种适用于丘陵山区的玉米收获机械。

1 单行玉米收获机的工作原理

本项目主要解决丘陵山区玉米机械化收获的作业问题，在分析国内现有的单行玉米收获机、双行玉米收获机的基础上，主要对动力选配及传递机构、割台与拖拉机连接机构、输送机构、秸秆粉碎机构、摘穗辊间隙调整、割台高度调整、摘穗后输送技术、玉米短距离剥皮技术、小型秸秆粉碎作业等技术进行了研究试验。单行自走式玉米收获机要求轻便，采用小型手扶拖拉机为配套动力，整机结构紧凑、作业灵活、转弯半径小、非常适应丘陵山区小地块玉米机械化收获作业。创新设计的割台扶正调整装置，可调节性大，适应不同品种玉米收获。防缠绕小型秸秆粉碎装置，作业性能可靠，作业效率高。

2 单行玉米收获机结构设计

本项目研发的单行玉米收获机整机结构设计为前置自走式机型，可一次性完成摘穗、秸秆还田、果穗结运收获等多项作业。发动机安装在机具上方，提高驱动效果。机架采用和手扶拖拉机配套，使用灵活方便易操作。割台是与收获机配套用于直接收获玉米穗的专用装置，工艺复杂，采用双行收割机的技术。本机设计构造包括:分禾器、拨禾链、拉茎辊、摘穗板、清除板、果穗螺旋和链耙式升运器等。

2.1 动力选配及传递方式研究

单行玉米收获机采用ZH190型柴油机为动力，整机动力装置传递方式以工作性能分成4组。第一组：由柴油机控制辅助行走变速箱行走系统；第二组：由柴油机控制割台齿轮箱系统；第三组：由割台齿轮箱控制输送带输送玉米穗系统和粉碎系统；第四组：操作系统完成玉米收获作业。

2.2 割台与拖拉机连接机构研究

割台与手扶拖拉机的机体连接，主要采用连接板和螺丝固定，使割台和拖拉机固定为一个整体。

2.3 输送机构研究

单行玉米收获机输送机构，主要是在割台摘穗后，同时完成摘穗剥皮、果穗结运，方便运输。

2.4 摘穗辊间隙调整研究

单行玉米收获机，由分禾器、拨禾链、摘穗辊、果穗和谐、除茎器、剥皮装置、苞叶螺旋等机构构成。分禾器从根部将禾秆扶正并引向带有拨齿的拨禾链，将茎秆扶持并引向摘穗辊。摘穗辊为纵向倾斜配置，相对向里侧回转，其前端为带螺纹的锥体，起导禾作用：中部为带螺纹的圆柱体，起摘穗作用：后段为深槽状圆柱体，主要将上部剩余茎秆或拉断的茎秆拉下或咬断，以防阻塞。两辊在回转中将禾秆引向摘辊间隙之中，并不断向下方拉送。由于果穗直径较大，落地漏摘果穗损失约2%～3%，总损失为4%～5%，籽粒破碎率为7%～10%，苞叶的剥净率为30%以上。但在条件较差、植株密度较大、杂草较多情况下，在摘辊处易发生堵塞，因此摘穗滚间隙需要调整。

2.5 秸秆粉碎机构研究

单行玉米收割机作业时，必须一次完成摘穗、秸秆还田等作业，秸秆还田刀必须离地面有一定高度，从而留下一定高度的玉米根茬茬桩。通过2019年在安泽、长治、晋城等地进行的现场收割试验证明，本项目研发的单行玉米收获机是一种大众化的、农民可以接受的、经济适用的玉米收割机。可实现单行作业一次性完成，不需要人工开道，具有价格低、机动性好等优点，试验数据表明各项技术指标都达到设计要求。

3 不同玉米品种收割作业研究

由于玉米的品种不同其成熟程度也不一致，籽粒含水率不同，玉米茎秆和籽粒含水率较小时，果穗上的苞叶干软、蓬松，果穗易于摘落和剥皮。试验表明，收获时籽粒含水率在32%下（以25%～29%为好）时收割效果最好。这就需要单行收割机在研究的过程中要考虑到不同的玉米品种选择不同的收获时间收割,只有掌握了适宜的收获时间才能达到最佳的收获效果。

4 本项目研发的单行玉米收获机推广效益分析

4.1 推广效益

玉米是山西省种植面积最大的农作物，在全省粮食生产中占有重要的地位，适度发展玉米生产对于保障粮食安全促进农民增收具有重要作用。山西省地处黄土高原东部，气候条件独特，光热资源充沛，因而山西生产的玉米，色泽好，品质优，成为全省种植面积最大的农作物，在粮食生产中占有重要地位。玉米不仅是山西重要的商品粮源，也是山西农民现金收入的主要构成部分，因此发展玉米生产对山西农业、农村经济的发展起着举足轻重的作用。但是机械化收割技术是玉米产业化发展的一个难题，它直接影响到玉米产量的持续增长。本项目研发的单行自走式玉米收获机具有环保节能、污染小、收割效率高等优点，该机整机结构简单，操作方便，造价低，不伤玉米籽粒，作业效率高，适合农民一家一户的经济条件。随着农民科技意识的提高和本项目单行玉米收获机的进一步完善，单行玉米收获机将会获得更进一步的发展。

4.2 经济效益和社会效益

以长治为例，玉米种植面积超过20×104hm2，其中机收面积约6.67×104hm2，山区丘陵地区仍有6.67×104hm2玉米未实现机械化收获。人工方式收获每0.067 hm2玉米3个人需要1 d的时间。单行自走式玉米收获机1 d可收割玉米0.67 hm2，是人工收获的20倍，节省人工投入。除去购机的费用，每0.067 hm2可节本增效50多元，仅长治地区每年可为广大农户节本增收3 000×104～5 000×104元。年销量按500台计算，企业可创产值200×104元，利润超20×104元。在购机环节一次性投资相对较少，适合农村经济水平低的特点。收割机机身短、作业灵活、机动性好、结构简单、操作方便、果穗、籽粒损率较低，可同时完成摘穗、剥皮、果穗集运、秸秆粉碎还田，再加上无需人工开道，适合目前我国广大农村种植地块小的现状，十分方便于秋收。产生的直接和间接经济效益十分可观。

玉米收割机械不仅可以摘取果穗，还可以将玉米秸秆粉碎还田，从而减少了秸秆焚烧造成环境污染，起到增加土壤有机质含量、培肥地力的作用，促进农业可持续发展。随着玉米收割机械化水平的提高，可以解决主要农作物生产过程中难点问题，对提高农业机械化整体水平有着重要的作用。这一问题的解决，将促进土地合理流转，有利于农业规模经营的形成和发展，促进农业增效、农民增收。项目产品市场优势突出，经济效益显著，社会效益明显。

5 结论

单行自走式玉米收获机通过一年多的设计、试制、试验和改进，总体性能指标达到Q/LL07-2019安全要求，基本实现了丘陵山区玉米机械化收获作业。和国内其他单行玉米收获机的技术相比，有四大特点：一是单行自走式玉米收获机采用小型手扶拖拉机为配套动力，整机结构紧凑，作业灵活，转弯半径小，非常适应山区丘陵小地块玉米机械化收获；二是创新设计的割台扶正调整装置，可调节性大，可适应不同品种玉米收获；三是防缠绕小型秸秆粉碎装置，作业性能可靠，作业效率高；四是一次性完成摘穗、秸秆还田、果穗结运、籽粒回收等收获作业。