姜彩宇 肖戟 胡浩

摘 要：隨著社會的持續(xù)發(fā)展，時代的不斷進步，經(jīng)濟的穩(wěn)步增長，農(nóng)民的傳統(tǒng)觀念與生活水平也在逐步提高，農(nóng)業(yè)機械化應(yīng)用也普遍擴大，尤其是在玉米收獲環(huán)節(jié)，機械的應(yīng)用更為普遍，割臺是玉米收獲機的關(guān)鍵工作部件，玉米收獲機穩(wěn)定、可靠工作的前提取決于玉米收獲割臺的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)問題，玉米收獲機械設(shè)備割臺試驗臺的建立及應(yīng)用可以為玉米收獲機械設(shè)計與研制提供準(zhǔn)確完備的理論參考，并且根據(jù)室內(nèi)割臺試驗臺的試驗數(shù)據(jù)及結(jié)果的分析計算，對玉米收獲機的割臺結(jié)構(gòu)參數(shù)與割臺質(zhì)量進行優(yōu)化、改進，不僅割臺的工作故障率能夠有效地降低，而且玉米收獲機的收獲效率及收獲質(zhì)量會顯著提高。

關(guān)鍵詞：玉米收獲機；割臺；農(nóng)業(yè)機械；割臺試驗臺

中圖分類號：S225.5+1 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180631019

引言

玉米在我國占有舉足輕重的地位，更是我國的三大糧食作物之一，隨著玉米產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大，種植面積的節(jié)節(jié)提升，使其在確保我國糧食安全，提高我國糧食綜合生產(chǎn)能力，滿足日益增長的飼料需求等方面都發(fā)揮著十分重要的作用。玉米種植過程中最繁重的體力勞動就是玉米收獲環(huán)節(jié)，大約占整個玉米種植投入勞動量的55%，無論是為了滿足農(nóng)民日益增長的對玉米收獲機收獲穩(wěn)定性、可靠性、收獲效率及收獲質(zhì)量的要求，還是為了適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化、數(shù)字化發(fā)展的要求，我國的玉米收獲機械自動化水平均需要大幅度提升。

1 國內(nèi)外玉米收獲機對比分析

1.1 國內(nèi)玉米收獲機的研制狀況

根據(jù)相關(guān)資料顯示我國玉米收獲機械研發(fā)比國外發(fā)達國家起步晚，水平低，國內(nèi)玉米收獲機械發(fā)展經(jīng)歷了2個階段：通過引進國外技術(shù)成熟的樣機進行田間試用、設(shè)備仿制、調(diào)整改進；根據(jù)我國玉米收獲農(nóng)藝要求進行自主消化吸收、自行設(shè)計生產(chǎn)，經(jīng)過這兩個階段不斷的發(fā)展，我國在玉米收獲機械化方面取得了很好的成果。我國研制的玉米聯(lián)合收獲機按收獲工藝大致可基本分為2種：摘玉米穗、剝果皮、玉米穗收集、秸稈粉碎收集（或還田）；摘玉米穗、玉米穗收集、秸稈粉碎收集（或還田）。按照玉米收獲工藝的不同研制的機型大致可分為4種：自走式、懸掛式（背負式）、牽引式及玉米割臺。雖然我國在玉米收獲機械方面歷經(jīng)了不斷磨練，取得了較大發(fā)展，但是仍然存在著重多問題需要進一步解決，表現(xiàn)在對玉米收獲機的關(guān)鍵、基礎(chǔ)工作部件研發(fā)不足，大部分企業(yè)專注在整機的設(shè)計、生產(chǎn)，這樣就造成了許多玉米收獲機型無論是在玉米收獲工藝方面還是在整機機構(gòu)參數(shù)上都是換湯不換藥，存在著創(chuàng)新不足、大體相同、反復(fù)制造的現(xiàn)象；在智能化方面，由于我國玉米收獲機械主要考慮農(nóng)民可接受價位，大幅降低制造成本，以廉價、實用為主，對智能化要求不高，因此就造成了在自動化與智能化方面明顯落后于國外玉米收獲機械。最后是國內(nèi)玉米收獲機的機器故障率較高，尤其是一些關(guān)鍵工作部件故障頻發(fā)，頻繁的故障耽誤農(nóng)時，玉米秸稈收凈率低，并且收獲的玉米籽粒破碎率、果穗損失率較高，玉米收獲的可靠性、穩(wěn)定性差。

1.2 國外玉米收獲機的研制狀況

國外歐美一些國家玉米機械化收獲已經(jīng)有幾十年的歷史，隨著時間的沉淀，技術(shù)的不斷更新發(fā)展，國外玉米收獲機無論是在研發(fā)還是在生產(chǎn)制造等方面都已經(jīng)成熟，目前在俄羅斯、德國、美國等國家的玉米收獲已基本實現(xiàn)了全部機械化作業(yè)。并且伴隨著不斷進步的高新科技，不斷試驗實踐與創(chuàng)新以及不斷更新顯現(xiàn)的新理念，國外玉米聯(lián)合收獲機正在逐步邁進數(shù)字化、智能化、人性化、高適應(yīng)性和通用性的隊伍。隨著社會的進步以及時代的發(fā)展，近年來不斷涌現(xiàn)出高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)主要包括遙感測控系統(tǒng)、地理信息分析技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等，相信經(jīng)過與新技術(shù)的不斷融合發(fā)展，國外的玉米聯(lián)合收獲機的自動化程度會越來越高。

鑒于國內(nèi)外玉米收獲機械的對比分析，為了縮小差距，做到從跟跑到齊跑最后領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變，必須加快對我國玉米聯(lián)合收獲機械化的關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)，實現(xiàn)我國在玉米收獲智能化、數(shù)字化、自動化等方面的質(zhì)的飛越。本文主要是對玉米收獲機的關(guān)鍵部件收獲割臺進行了淺析并且闡述了國內(nèi)的幾個院校玉米收獲機割臺試驗臺，玉米收獲機械化的前提條件就是擁有高效、穩(wěn)定的玉米收獲機割臺，玉米收獲機割臺部件結(jié)構(gòu)及割臺質(zhì)量對玉米收獲機工作性能有顯著影響。

割臺是玉米收獲機械的關(guān)鍵工作部件，其主要作用是將玉米穗摘下，并通過攪龍輸送器將玉米穗推進升運器。割臺主要組成部分包括：摘玉米穗機構(gòu)、攪龍輸運器、動力傳動箱、固定機架。我國玉米收獲機械化發(fā)展水平之所以有待進一步提升，其重要原因是我國玉米收獲機械技術(shù)不過關(guān)，尤其是玉米收獲機械的關(guān)鍵工作部件割臺部分的穩(wěn)定性、可靠性差，主要體現(xiàn)在如下2個方面：正常情況下，玉米收獲機割臺主要由以下幾部分組成分：摘玉米穗板、撥禾器、分禾器、玉米穗螺旋輸運器及拉玉米莖輥，而且2個摘玉米穗輥之間的縫隙應(yīng)當(dāng)是可以調(diào)整的。然而一些企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，節(jié)省制造時間，生產(chǎn)出的玉米收獲割臺，不但沒有摘玉米穗板，而且2個摘玉米穗輥之間的縫隙也不可調(diào)，在懸掛式玉米收獲機上這一問題較為常見。這種情況的發(fā)生導(dǎo)致了以下2個方面：玉米收獲機械很難適應(yīng)不同的玉米品種及不同的玉米生長情況，在玉米收獲作業(yè)過程中玉米收獲機割臺堵塞的情況時有發(fā)生；割臺本身的質(zhì)量問題，割臺在玉米收獲作業(yè)過程中最常見的故障就是割臺堵塞，堵塞的割臺導(dǎo)致收獲機械無法正常進行收獲作業(yè)。多種原因會造成收獲作業(yè)時割臺堵塞，但毋庸置疑的最主要的原因就是我國玉米收獲機的割臺本身質(zhì)量問題突出，正是因為玉米收獲割臺的故障頻發(fā)導(dǎo)致了機器無法正常連續(xù)作業(yè)，耽誤了農(nóng)時，機器的穩(wěn)定性、可靠性差。

根據(jù)上述割臺問題的分析，為實現(xiàn)玉米收獲機數(shù)字化、智能化、自動化的發(fā)展進程，解決割臺質(zhì)量與結(jié)構(gòu)等問題，應(yīng)研制符合我國玉米收獲農(nóng)藝的室內(nèi)玉米收獲機械割臺試驗臺。通過割臺試驗臺的建立，生成一套新式多性能的玉米收獲機械研制理論體系，并且通過室內(nèi)試驗室模擬真實的玉米收獲機械田間收獲作業(yè)狀況，研制人員借此試驗臺對玉米收獲機械關(guān)鍵工作部件或整機進行試驗研究，減少割臺及其他關(guān)鍵工作部件的故障率，提高玉米收獲機的作業(yè)效率與作業(yè)質(zhì)量。通過室內(nèi)臺架試驗進行影響參數(shù)與影響因素的分析，更好的改進、優(yōu)化收獲割臺，利用相關(guān)的試驗設(shè)備和試驗測試手段能夠較完整地反映被測目標(biāo)在諸多因素各條件下的工作性能參數(shù)，然后再通過實驗室試驗數(shù)據(jù)分析軟件進行分析總結(jié)，尋找割臺結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)的最優(yōu)組合，為完善及改進設(shè)計，提高工作可靠性、穩(wěn)定性提供試驗依據(jù)。

雖然我國玉米收獲機械歷經(jīng)了不斷發(fā)展，但是作為其配套的室內(nèi)試驗室還有待不斷壯大發(fā)展，目前，主要有很少的幾所院校建立了玉米收獲機室內(nèi)試驗臺，簡介如下。

吉林大學(xué)的玉米收獲機割臺試驗臺擁有考核臥式與立式摘穗輥對玉米穗啃傷情況2種形式。立式割臺試驗臺能夠完成植株自動喂入及收獲割臺自主行進的2種運轉(zhuǎn)模式，臥式割臺試驗臺可以實現(xiàn)單組臥式摘穗輥不同結(jié)構(gòu)形式的安裝，但是，該校的玉米收獲機割臺試驗臺只可實現(xiàn)單行植株試驗，由此可見適應(yīng)性比較差。

河南科技大學(xué)研制的玉米收獲機割臺試驗臺，主要包括摘玉米穗輥固定機架、喂入機構(gòu)、玉米收獲機摘穗輥一組、動力傳動機構(gòu)和電氣控制機構(gòu)等。并且該玉米收獲割臺試驗臺還專門安裝了高速攝像儀，通過高速攝像儀實時記錄了收獲機試驗流程及試驗時儀器儀表上的瞬時數(shù)據(jù)，并且清晰錄制了試驗過程中的相關(guān)視頻錄像，但此割臺試驗臺不能進行玉米摘穗輥傾角與高度的調(diào)整。

山東理工大學(xué)研制的玉米收獲機割臺試驗臺，主要包括玉米收獲機整體割臺、玉米植株喂入機構(gòu)、收獲割臺升降控制機構(gòu)、割臺傾角調(diào)整機構(gòu)、動力傳動機構(gòu)與電氣控制機構(gòu)等，此外也配備了高速攝像儀。山東理工大學(xué)建立的玉米收獲機室內(nèi)試驗臺能夠?qū)崿F(xiàn)對玉米整體割臺進行試驗，并且實現(xiàn)了整個試驗進程的記錄，更加有益試驗員進行試驗數(shù)據(jù)理論分析，該試驗臺雖然能進行不同生長情況的玉米植株的試驗，但是卻無法實現(xiàn)持續(xù)喂入，不能模擬真正的田間收獲作業(yè)情況。

2 總結(jié)

玉米收獲室內(nèi)試驗臺的建立，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)解決玉米收獲周期短，研制時間長等主要問題，還能夠有效解決耗費研制資金高、野外玉米收獲作業(yè)測試與檢測費時費力等問題。擁有玉米收獲室內(nèi)試驗臺不但能對玉米收獲機械自動化收獲技術(shù)與裝備的研制提供技術(shù)支持，而且能夠根據(jù)試驗數(shù)據(jù)與試驗結(jié)果優(yōu)化、改進關(guān)鍵及基礎(chǔ)工作部件，有效地減少收獲作業(yè)時的故障率及果穗損失率等，提高玉米收獲機械的穩(wěn)定性及可靠性。筆者認為應(yīng)該根據(jù)我國玉米收獲機的秸稈收集或粉碎裝置、收獲割臺、果穗剝皮裝置等關(guān)鍵工作部件的技術(shù)指標(biāo)、機構(gòu)參數(shù)充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計研發(fā)一種符合我國玉米收獲機械化農(nóng)藝的且具有高科技含量新式多性能的玉米收獲關(guān)鍵工作部件的室內(nèi)試驗臺，通過此新式多性能室內(nèi)試驗臺的建立，滿足亟待解決的對玉米收獲割臺、秸稈收集或粉碎裝置及果穗剝皮裝置等關(guān)鍵工作部件進行室內(nèi)試驗的技術(shù)問題。

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作者簡介：姜彩宇，吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院，助理研究員，研究方向：玉米收獲機械設(shè)備的研究。