玉米收获机械关键装置结构特点及发展趋势

俞　娟

玉米收获机械关键装置结构特点及发展趋势

俞娟

(阿克苏地区农业技术推广中心，新疆 阿克苏 843000)

玉米收获是玉米生产中重要的环节，收获机械的工作性能会对玉米收获质量以及效率产生显著影响。由于玉米具有一定的结构特殊性，如果在收获过程中使用的收获方式不正确，可能会带来不必要的损耗，因此玉米收获对机械关键装置的结构有着非常高的要求。通过对玉米收获机、脱粒机和籽粒收获机中的关键装置工作原理、技术特点进行概述，讨论了我国玉米收获机未来的发展趋势。

玉米；收获机械；关键装置结构；发展趋势

玉米是我国主要的粮食作物之一，种植面积约占谷类作物种植面积的40%，玉米也是医药、轻工业和化工等行业的重要原材料，还是养殖业重要的饲料之一。可以说提高玉米作物的产量对于保障我国粮食安全有着非常积极的作用，同时也与很多相关行业的发展密切相关。

玉米收获是玉米种植过程中非常重要的环节。使用人工收获玉米劳动量大且效率较低，使用玉米收获机械可以提高玉米的收获效率，降低玉米收获的劳动强度和玉米生产的成本。国外粮食生产大国早在20世纪70年代左右就实现了玉米种植的全机械化收获，并一直致力于研究如何提高玉米收获机械的工作效率以及如何让机械更加智能化。我国也在持续不断地推广玉米机械化收获，经过不懈努力，玉米机收率已经接近70%。

1　分段收获机械

1.1　玉米摘穗收获机

玉米摘穗收获机的主要功能是摘穗和剥皮。在一年多季度种植玉米的地区，玉米在收获的时候会有较高的含水率，采用籽粒直收的方式效果不理想，因此需要使用玉米摘穗收获机先把玉米果穗进行收集，再进行剥粒工作。

玉米摘穗收获机的摘穗装置主要分为3种结构，分别是卧辊式、立辊式和摘穗板组合式。卧辊式摘穗装置主要由摘穗辊、喂入链、变速箱和摘穗间隙调节结构等组成。摘穗辊分为前、中、后三部分，最前面是引导段，其形状是一个带有螺旋凸起的锥形，中间部分是摘穗段，是一个具有螺旋状凸起的圆柱结构，最后面的部分是强拉段，是带有凸棱的圆柱结构。

在进行摘穗作业的时候，喂入链条将玉米茎秆送入摘穗辊的前端，前端引导玉米茎秆进入到摘穗段，在两个摘穗辊的作用之下将玉米穗采下，而玉米茎秆则在强拉段被扯出，以防堵塞整个装置。这种类型的摘穗装置具有较强的适用性，消耗的能量较少，并且收获的玉米果穗中含杂质量较低，但是由于结构相对复杂，不利于农民在作业前后对机械进行保养和维修，且收获的玉米容易出现籽粒破碎的情况[1]。

剥皮装置主要是由剥皮辊和压送机构构成。剥皮辊的材料通常包括了耐磨橡胶以及铸铁，能够最大限度地保护玉米在剥皮的过程中不受到损伤，剥皮辊的外侧有很多细小的纹路，能够有效抓取玉米外皮。在剥皮的过程中，处于相对运动状态的剥皮辊能够抓取玉米叶，压送机构可以让玉米果穗和剥皮辊稳定接触，防止玉米果穗的跳动。铸铁辊的加工成本较低，且加工工艺简单，具有较好的耐磨性，使用寿命较长。橡胶辊和玉米叶之间能形成更大的摩擦力，提高剥皮的质量，降低对玉米果穗的损伤。

随着时代的不断发展，人们对玉米质量要求越来越高，对玉米果穗造成破坏较大的铸铁辊基本已经不再使用，而随着新材料技术的发展，我国正在逐渐应用一种具有高耐磨性和良好强度的柔性材料制作剥皮辊，该材料制作的辊件具有较高的剥净率，能够有效降低辊件对玉米造成的损伤，延长机械使用寿命。

1.2　玉米脱粒机

玉米在经过晾晒之后，其内部的含水量就会降低，可以运用玉米脱离机完成对玉米果穗的处理。由于玉米果穗之间存在相互支撑力，因此在脱粒的过程中经常发生脱粒不彻底以及玉米粒破碎的情况，可见玉米脱粒并不是一项简单的工作，对机器有着较高的要求。根据玉米粒的不同用途，目前市面上玉米脱粒装置主要分为3类，家用脱粒装置、制种用脱粒装置以及大型脱粒装置。

(1)家用脱粒装置通常适用于家庭环境使用。在普通家庭日常生活中，需要脱粒的玉米数量较少，并且对颗粒破碎率没有过高的要求。家庭脱粒装置一般是由具有脱粒功能的闭式脱粒桶和冲击式凹版构成，该装置的脱粒滚筒上带有钉尺，工作时，钉齿对玉米穗进行击打后，玉米颗粒将会从玉米穗上脱离，通过凹版的开孔和分离，玉米芯从脱粒机尾部的开口位置排出机外。钉齿结构的脱粒装置具有很多棱角，这是导致玉米籽粒破碎率偏高的主药原因。

(2)玉米制种用脱粒装置通常适用于农业科研单位和制种企业。根据不同的脱粒要求，玉米种子脱粒装置具有多种装置结构。制种用脱粒装置对玉米籽粒破碎率有着非常高的要求，只有这样才能保证玉米种子的完好，这种类型的脱粒装置与家用脱粒装置相比结构更加复杂，玉米粒破碎概率更低，并且可以保证玉米芯的完整性，此类装置的缺点是工作效率较低[2]。

(3)大型脱粒装置适用于需要进行大量玉米脱粒，平均脱粒效率在20t/h以上。常见的大型脱粒装置有5TY-190型自走式玉米脱粒机，该装置采用单纵轴流结构，脱粒位置采用短纹杆。这种脱粒装置具有较高的脱粒效率，能够有效降低籽粒破碎的概率，具有较高的可靠性，但设备的体积较大，结构相对复杂，维修成本较高。玉米脱粒破碎率较高，会影响玉米产品的经济价值。随着市场对玉米产品品质要求越来越高，玉米脱粒装置也正在不断向着大型化、先进化、高效率的方向发展。由于制种企业对玉米籽粒的破碎率有着更高的要求，应该在保证脱粒装置具有一定生产效率的同时，注重脱粒的效果，将新材料和新技术更快地应用于玉米脱粒机之中。

2　玉米籽粒收获机

使用玉米籽粒收获机能够直接对玉米籽粒进行收获，提高收获的效率，减少损失，大幅提高作业效率，降低农民的劳动强度。近些年随着自动烘干设备的不断进步和发展，很多曾经收获期玉米含水量较高，不能使用玉米籽粒收获机的地区，都有望使用该类型机械进行收获作业。玉米籽粒收获机中最关键的部位就是脱粒装置，如果能够对脱粒装置进行合理设置，能最大程度提高收获的效果。玉米籽粒收获脱粒设备可以分为横轴流、纵轴流以及切纵流3种结构。

市面上常见的玉米籽粒收获机有很多种类，以下举例说明各类机械的收获原理。

(1)约翰迪尔公司生产的S系列玉米联合收获机采用的是单纵轴流脱粒装置，该装置的喂入段采用锥形结构，可以顺畅地将玉米果穗运送到脱粒段当中；脱粒段则采用短纹杆对玉米进行脱粒处理，该设备通过液压系统进行控制，能够调节脱粒间隙，使得脱粒效果能够得到保障；分离段则是通过分离齿，将玉米籽粒和脱出物进行分离。

(2)纽荷兰公司生产的CR系列联合收获机的双纵轴流脱粒装置由两个纵轴滚筒组合而成，能够进行大批量的脱离处理，具有非常高的收获效率。该脱粒装置滚筒的前半段喂入装置能够根据脱粒系统的实时负荷情况调整转速，可以提升脱粒系统的工作效率。

(3)Gleaner公司生产的S系列玉米联合收获机采用的横轴流脱离装置。在工作的时候，输送槽能够将玉米果穗流畅地喂入到脱粒系统当中，脱粒系统内的空间比较小，能够增大粮箱的容积，可以充分利用收获机内部的空间。

随着我国科技不断发展，农业机械化发展进程加快，喂入量大、效率高的玉米籽联合收获机研究工作也取得了重大的突破，但由于我国特殊的玉米种植条件以及玉米品种的限制，玉米在收获期含水量较高，因此玉米籽粒收获机的研发将会朝着收获高含水量的玉米籽粒方向发展。

3　玉米收获机械未来的发展趋势

3.1　高效率规模化

由于我国农业正处于转型阶段，农业正在向着产业化的方向发展，在未来一段时间内，国内玉米种植面积和种植规模将会进一步扩大，因此我国的玉米收获机械也应相应向着大型化、高效率化发展。随着我国玉米种植区域的逐渐集中，玉米种植量逐渐扩大，玉米机收作业也越来越集中，我国目前使用的一些玉米收获机喂入量每秒低于4kg，脱粒机每小时脱粒数量不足10t，工作效率非常低下，难以满足玉米收获的需求。玉米收获机械的大型化、高效化必然逐渐成为主流，如当前我国正在广泛推广的喂入量每秒超过8kg的玉米籽粒收获机和脱粒量每小时超过30t脱粒机械[3]就属于这种类型。

3.2　提高收获机械的通用性

大型收获机械的价格一般都比较昂贵，为了提升机械设备的使用率，降低生产的成本，就需要提高玉米收获机械的通用性，比如在设计机具时要兼顾籽粒收获机械能够同时收割其他的谷物，摘穗收获机能够具有更强的适应性，可以在不同条件下进行摘穗收获工作，满足不同地区的作业需求。

3.3　积极采用新型材料，研发新结构的收获装置

玉米籽粒收获机和脱粒机主要使用的材料都是钢铁，虽然耐久性较强，但由于结构内的棱角较多，很容易在脱粒过程中造成籽粒破碎或者出现脱粒不净的情况，降低了经济效益，因此应该积极研发新型的脱粒装置结构，采用耐磨性好、抗疲劳的柔性材料，以提高脱粒的效果和性能。

4　结语

玉米收获是玉米种植中的最后一个环节，同时也是最关键最复杂的环节。为了提高我国农业生产效率和农民种植玉米的经济收益，必须加快推进玉米收获机械装置的研究，积极推广先进设备，运用新材料、新结构以及智能化技术，以利于解决我国玉米收获机通用性差、损失率高的问题。

[1] 单世铭.玉米收获机械的结构特点与改进方向[J].农机使用与维修,2021(7):43-44.

[2] 刘菊.玉米收获机械化技术探析[J].种子科技,2021,39(9): 44-45.

Structure characteristics and development trend of key equipment of corn harvester

YU Juan

(Aksu Regional Agricultural Technology Extension Center, Aksu, Xinjiang 843000, China)

Corn harvesting is an important part of corn production, and the working performance of the harvester will have a significant impact on the corn harvesting situation and harvesting efficiency. Due to the specific structure of corn, if the harvesting method used in the harvesting process is incorrect, unnecessary losses may be caused. Therefore, corn harvesting has very high requirements on the structure of key mechanical devices. In this paper, the working principle, technical characteristics, advantages, and disadvantages of the key devices are summarized for corn harvesters, threshers, and grain harvesters. The future development trend of corn harvesters in China is discussed.

corn; harvesting machinery; key devices; development trends

S225

A

2096–8736(2021)06–0017–03

俞娟(1986—)，女，上海人，大学本科，工程师，主要研究方向为农业机械化推广。

责任编辑：张亦弛

英文编辑：唐琦军