玉米收获机作业的粮食损失因素分析与优化方法

吕海杰

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

玉米是我国重要的粮食产物，种植面积十分广泛，且应用范围涉及食品、饲料、工作原料等众多领域，有效保证玉米的稳产高产对于保证国家粮食安全和维护社会生产秩序具有积极作用[1]。现阶段，随着农村地区的玉米生产向着机械化作业转变，农业机械的大量应用使传统的农业生产变得更加简单便捷，玉米收获机作为我国技术研发与应用推广的重要机型，对玉米生产的高效收获起到重要作用。据统计，截至2018年底我国的玉米机械化平均水平超过70%，增长十分迅速，但在机械化收获作业的过程中，由于作业环节多、生产环境复杂多变、地区气候条件因素等影响，会存在一定概率的粮食损失问题，对玉米的实际产量造成影响，因此，针对机械化收获的过程分析产生粮食损失的原因，有利于收获机的技术优化和玉米生产经济效益的提升。

1 粮食损失的研究与危害

粮食损失是在农业生产的各个环节产生的，导致田间成熟的粮食无法最终被人们利用。从专业角度来看，粮食损失的过程是多种原因导致的粮食最终收获量、食品质量达不到正常状态下的标准要求，导致粮食利用的过程价值减少或利用成本提高。在玉米生产的过程中，很多环节都会引起粮食损失，从现阶段玉米全程机械化生产的模式来看，机械作业过程的粮食损失占据着较大的比例，而在机械应用中的收获、运输、清选、干燥、脱粒等过程中产生的粮食损失最为严重。目前来看，粮食损失的大量研究集中于产后的玉米干燥、贮藏及各个输送环节，针对玉米机械化收获过程产生的粮食损失问题研究相对不足，而玉米收获过程中的粮食损失也占据着较大的比例，后期的粮食处理运输环节都是以收获环节产出的玉米量作为基数进行的，这个过程的粮食损失对农户的经济收益影响最大，且一些粮食损失的因素还会造成玉米果穗的损伤等持续性问题，为后续的粮食处理环节增加作业难度。因此，针对玉米机械化收获过程进行粮食损失的研究，探究机械结构、操作方法等众多方面的不合理问题，提高收获过程的粮食获取率，是玉米产业发展和粮食节约的重要需求。

2 机械化收获过程的粮食损失原因

2.1 收获机行驶造成的损失

在玉米收获季节，植株的生长较为茂盛，相对于生长期来说，成熟期的玉米植株具有含水率低、叶片舒展、果穗变轻等特征，在进行机械化收获的过程中，收获机在田间往复行驶会对临行不收获的玉米植株产生一定程度的刮擦，尤其是密植的小垄距耕地，刮擦问题更为明显，在玉米植株整体较为干燥的情况下，刮擦会有一定概率造成玉米秸秆折断、玉米果穗掉落等问题，果穗的直接掉落则无法在机械收获中再次捡拾，造成粮食损失而折断的秸秆也容易在收获喂入阶段再次断裂使果穗掉落，造成粮食损失。

2.2 收获机摘穗造成的粮食损失

玉米收获机的摘穗主要采用挤压拉断的形式，摘穗辊在对玉米进行摘穗的过程中，由于玉米果穗比较干燥，摘穗辊高转速旋转拉拽会导致果穗与摘穗辊接触的瞬间产生较大的冲击力，容易造成玉米籽粒脱落，并可能使果穗根部磕伤。同时，在秸秆与玉米果穗分开后，果穗会掉落在摘穗辊上，在摘穗辊螺旋纹理和旋转的共同作用下向收获机的后方输送，在输送的过程中，受到摘穗辊布置间隙的影响，两辊对向旋转时可能对果穗的尖部产生挤压和啃食，造成果穗损伤和粮食损失。此外受到不同喂入形式和分禾器结构的影响，摘穗过程也可能因为机械振动和分禾器的引导作用导致干燥的果穗掉落而无法被收获机收获，造成直接的粮食损失[2]。

2.3 收获机输送结构造成的粮食损失

玉米收获机上的输送结构主要包括横向输送搅龙、果穗升运器、果穗滑落槽等，在玉米果穗被摘下后会被摘穗辊推送进入横向输送搅龙，搅龙内部的螺旋结构在旋转的作用下将果穗统一输送至升运器，螺旋输送的形式不仅能实现定向传输，还会对果穗产生不停地搅拌效果，果穗在不断翻转过程中可能因为干燥而产生籽粒掉落，且果穗输送到搅龙端部时，可能会存在果穗聚集的问题，过多的聚集会产生一定的挤压，造成果穗挤伤。在果穗进入升运器以及由升运器排出到剥皮机和果穗箱的过程中，还会出现因为掉落、振动、磕碰产生的粮食损失[3]。部分特殊情况还会因为输送量过大、输送结构不合理而产生果穗的堵塞等问题，造成严重的果穗损坏和粮食损失。

2.4 收获机剥皮造成的粮食损失

收获机的剥皮作业主要是将果穗外部包覆的果皮全部去除，其作业原理是利用摩擦力较大的圆辊在进行对向旋转的过程中拉扯果皮，使其逐层脱落，为加强果皮的去除效果，剥皮机还会设计一些压板结构增加果穗与剥皮辊之间的接触力。在进行剥皮作业过程中，当果穗的包皮被完全去除后，其可能还未完全离开剥皮辊的工作范围，由于没有了果穗皮的保护，玉米籽粒会与剥皮辊直接接触，此时若受到压板压力的作用，在剥皮辊旋转振动和摩擦力的影响下，也可能产生籽粒磨损和籽粒掉落问题。

2.5 不规范操作造成的粮食损失

在收获机作业的过程中，若存在机具转速过高、行驶速度过快、机具故障不及时处理等问题，也可能会造成严重的粮食损失。例如，很多驾驶员为提高工作效率，超速驾驶收获机进行作业，由于行驶速度快、机具需要将各个部位的转速提高以保证作业效果。在这样的作业模式下可能出现以下粮食损失问题，一是速度过快导致部分秸秆未进入分禾器就被推倒而无法收获；二是摘穗辊、剥皮辊的快速运转造成粮食磕碰、磨损问题进一步加重；三是机具整体的振动更为明显，干燥果穗产生的掉粒问题明显加剧。

3 降低粮食损失的优化方法

3.1 合理设计收获机的外形结构

根据收获机的工作特点，对收获机的分禾器进行优化设计，降低其对秸秆产生推倒问题的概率，并优化喂入过程产生的振动和冲击等影响。针对收获机的工作特点在机具的一侧或两侧设计缓冲和导向结构，减少机具行驶过程造成的秸秆刮擦影响。

3.2 合理调整摘穗、剥皮过程的工作状态

针对不同的玉米品种特点，对摘穗辊和剥皮辊的转速、间隙进行合理调整，不要盲目采用统一的模式进行不同品种的收获，以防摘穗或剥皮间隙过大造成果穗损伤。

3.3 优化输送结构和衔接合理性

优化输送搅龙末端的卸料能力，避免末端聚集造成的粮食损伤，提高输送机构的输送能力，降低堵塞问题的产生概率。通过设计缓冲结构减轻果穗掉落过程的冲击，更好地保护果穗的完整性。

3.4 提高驾驶员的驾驶技能

通过驾驶技术培训和宣传等措施，提高农民规范驾驶玉米收获机的意识和能力，避免不规范驾驶问题的产生[4]。

4 结语

总体来看，我国的玉米机械化生产无论在技术水平还是在驾驶能力方面都得到了显著提升，玉米收获机的实际效能发挥已经得到了显著提高，但从粮食损失的角度看，无论在机械技术的研发、结构改进还是在驾驶意识的提升方面，仍存在一定的不足，需要农机生产企业和驾驶人员引起重视，确保玉米机械化收获工作的更合理实施。