牧神4YZS-8 自走式种穗收获机的试验研究

李谦绪，黄强斌，杜志高

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆 乌鲁木齐 830013）

0 引言

我国是一个农业大国，也是种子大国。玉米作为我国三大主粮之一在我国有限的耕地上进行了大面积种植。在国家确保“谷物基本自给、口粮绝对安全”的基本国策下，商品玉米价格稳步回升，农户种植玉米的收益增加将刺激农户适当扩大玉米种植，相应的玉米种子需求也呈现稳中有升。随着国家种子战略的提出，我国玉米制种产业也将迎来快速发展，玉米制种机械化收获也将迎来发展。

随着国家种子“南繁北扩”战略的推进，新疆伊犁河谷地区以其优异的自然气候条件脱颖而出。伊犁河谷地区地表水资源丰富，平均海拔800m，年平均气温7～12℃，无霜期140～160 天，年有效积温2800～3200℃，日照时数2900～3500h[1]。伊犁河谷地区日照时间长、年积温较高、收获期少雨的气候条件为玉米制种代繁产业的发展提供了得天独厚的条件。

早期玉米种穗收获为人工摘穗或采用常规玉米收获机收获，人工摘穗劳动强度大，常规玉米收获机收获玉米种子损失率过高。随着玉米种穗收获机械化的不断推进，玉米种穗机械化收获市场不断扩大。衡量玉米种穗机械化收获效果的重要指标主要有玉米种穗果实的含杂率以及玉米种穗果实的损失率。在品种相同、含水率相同时玉米种穗清杂风机转速与作业速度又直接影响着玉米种穗果实含杂率与玉米种穗果实损失率。

本文基于牧神4YZS-8 玉米种穗收获机的场地试验以及田间试验选取适合玉米种穗机械化收获的工作参数，通过田间多因素分析得到了清杂风机转速及作业速度的变化对玉米种穗收获效果的影响趋势，研究结果为广大玉米种穗收获从业人员合理调节作业参数，获得较优的收获效果提供参考。

1 试验设备与材料

1.1 试验设备

本次试验采用新疆牧神机械有限责任公司生产的4YZS-8自走式玉米种穗收获机，该机能够一次性完成玉米种穗摘取、输送、集箱并初步风选。该机由液压驱动行走，可实现作业速度无极调速，清杂风机由独立液压系统驱动，也可实现无极调速。

图1 4YZS-8 型自走式玉米种穗收获机

1.2 主要参数

外形尺寸（长×宽×高，mm） 9 750×4 300×3 900

额定功率（kW/h） 243

工作幅宽（mm） 4 260

理论作业速度（km/h） ≤8

作业小时生产率（hm2/h） 0.8～2.4

收获损失率（%） ≤3

含杂率（%） ≤5

2 田间试验

衡量机械收获玉米种穗作业效果的主要指标是玉米种穗的含杂率和玉米种穗的损失率。实际作业过程中玉米种穗收获机的可调节变量为清杂风机转速以及作业行驶速度。因此本次试验采用同一品种且含水率相同的玉米种穗作为试验样本，通过调节变量清杂风机转速以及作业行驶速度分别进行试验。

2.1 试验条件

本次试验在伊犁河谷新源县种羊场收获代繁制种玉米，待玉米种穗完全成熟，果穗含水率在20%～30%之间进行田间机械收获。玉米种穗的收获采用分段式收获的方法，田间摘取果穗后进入制种厂由专业的大型剥皮机进行果穗苞叶的去除及除杂，而后进行果穗烘干作业，最后由专业的种穗脱粒机进行脱粒分级。

2.2 试验因素及指标

本次试验损失率指玉米种穗经过机械化收获后掉落在地的玉米种穗及玉米籽粒占试验标段内玉米种穗总质量的百分比，计算方式如式（1）：

式中G（种穗落地损失）—经过机械化收获后掉落在地上的玉米种穗质量，kg；G（籽粒落地损失）—经过机械化收获后玉米籽粒掉落田间质量，kg；G（收获种穗）—经过机械化收获后进入集料箱中的玉米种穗质量，kg。

含杂率是指经过机械化收获后集料箱内除玉米种穗及其包裹完整的苞叶外玉米空苞叶及断茎秆占所抽取样本玉米种穗质量的百分比。含杂率的计算如式（2）：

式中G（空苞叶）—样本中未包裹玉米果穗的苞叶总质量，kg；G（断茎秆）—样本中玉米秸秆及其茎叶的总质量，kg；G（种穗）—样本中玉米种穗及其外包裹完整苞叶的总质量，kg。

2.3 试验结果

根据本次试验的目的及方法确定本次试验为两因素三水平试验[2]。通过调查相关作业情况清杂风机转速及作业行驶速度拟定本次试验因素水平如表1。

表1 因素水平试验设计表

本次试验共分9组进行，风机转速通过手柄调节，待转速传感器反馈信号至设定值并稳定运转后进行收获作业。作业速度在空白作业段完成预加速至设定作业速度，试验以每收获20m为一标准试验段，完成收获后对此试验段各项数据进行统计计算。

3 试验结果分析

通过试验并对试验数据进行分析处理得到清杂风机转速与作业行驶速度变化对玉米种穗含杂率及玉米种穗损失率影响的规律。

由图2 可知，当清杂风机转速恒定时，随着作业速度的增大玉米种穗含杂率也在增加，不同作业速度下风机转速为1 000 r/min 时玉米种穗含杂率表现较优。

由图3 可知，当清杂风机转速恒定时，随着作业速度的增大玉米种穗损失率随着作业速度的增加有所下降，但超过某一速度后损失率出现上升，不同作业速度下清杂风机转速为800 r/min 时玉米种穗果实损失率表现较优。

分析发现试验中玉米种穗的损失率主要由清选过程中清杂风机将玉米籽粒排出落地所造成，收获时清杂风机转速较小时清选风量不足，部分秸秆及苞叶无法排出造成含杂率较高；清杂风机转速过大时部分较小的玉米果穗及脱落的玉米籽粒被清杂风机排出造成损失率变大。随着采摘作业速度的变化，作业速度逐渐加快，进入清杂风机的物料逐渐增多，物料层较为均匀连续，果穗的损失率有所降低，随着作业速度近一步加快，玉米种穗物料量过大，清选不及时，损失率与含杂率均出现大幅上升。

综合分析图2、图3 可知，在玉米种穗机械化收获过程中作业速度与清杂风机转速应当合理适配，以获得较低的含杂率及损失率。经过试验对比发现作业速度为8 km/h、清杂风机转速为800 r/min 时可获得最佳收获效果。

图2 清杂风机转速与作业速度对种穗含杂率的影响

图3 清杂风机转速与作业速度对种穗损失率的影响

4 结论

本次试验为田间正常收获作业时提取的作业参数，作业过程中可调节变量改变清杂风机转速与实际作业速度。通过试验得出以下结论：

（1）玉米种穗收获时清杂风机转速对玉米种穗收获过程中含杂率及损失率有较大影响。清杂风机转速过低，清选风量不足，玉米种穗含杂率增大；清杂风机转速过高，较小的玉米种穗及脱落的玉米籽粒随着苞叶排出造成损失率增大。

（2）在保证玉米种穗损失率的前提下适当匹配作业速度与清杂风机转速能够有效降低玉米种穗损失率及含杂率。

（3）根据大量田间试验及实际作业发现收获玉米种穗时前期水分较大，玉米种穗苞衣茎秆含水率较高，宜采用较高的风机转速，匹配作业速度为7～8 km/h，转速区间为800～900 r/min，采用较高的清杂风机转速作业以获得较低的含杂率及损失率；中后期收获玉米种穗时玉米种穗脱水后其苞叶及籽粒更容易脱落，宜采取较低的清杂风机转速，匹配作业速度为8～9 km/h，转速区间一般为700～800 r/min。