李玖詳，劉仁鑫

（江西農業(yè)大學，江西 南昌330045）

江西省位于我國中部丘陵山地地帶，丘陵與山地分別占全省總面積的42%、36%。全省光、熱、水等自然資源均適宜水稻作物生長，為江西水稻發(fā)展提供了優(yōu)質環(huán)境基礎。

水稻作物是江西的第一大作物，播種面積占糧食作物的85%以上居全國第二位，并且水稻產量占糧食作物產量的93%左右居全國第三位。為國家糧食安全、社會穩(wěn)定與農民收入提供了一定的保障。

江西因其丘陵地形導致田塊小且分散，抑制了農民依靠種田快速致富的信念；造成農村勞動力大量轉移沿海，引起農村勞動力季節(jié)性短缺；為江西農村水稻聯(lián)合收割機應用及快速發(fā)展提供了良好機會。

1 江西水稻聯(lián)合收割機應用現狀

（1）江西水稻聯(lián)合收割機應用總體水平。聯(lián)合收割機技術的研究在江西起步較晚，早期主要是仿制外國樣機。自2004年江西開始實施農機購置補貼至2009年這期間，收割機生產企業(yè)快速增多，產量增多，引起收割機產銷量急劇上升，導致應用保有量迅速增大；自2010年起，收割機應用市場平滑增長、沒有陡增劇落，是收割機應用市場步入理性增長的表現。

據2012年初步統(tǒng)計，全省完成水稻機收面積達238.0667萬hm2，作業(yè)面積8.2667萬hm2；收割機械化水平達68%，同比增長2%；水稻收割機械化程度逐年快速增長，尤其在贛北、贛中，全省收割機械化在中級水平穩(wěn)步前進。

（2）江西水稻聯(lián)合收割機應用種類現狀。水稻聯(lián)合收割機是一種集多功能于一體的復式收割機械，具有收割、脫粒及分離等功能。它對農民勞動力強度的減少、生產率的提高與農業(yè)生產成本的降低等具有重要作用。水稻聯(lián)合收割機品種繁多，其類型及特性如表1所示；全喂入式與半喂入式兩種收割機主要特性參數值如表2所示。

2 國內外水稻聯(lián)合收割機應用現狀

國內水稻聯(lián)合收割機的研制歷史長達30年，主要有半喂入式與全喂入式兩種收割機。產品基本處于成熟度較低、技術含量少及關鍵性技術有待攻克的階段；機型紛亂繁雜，缺乏高可靠性與強適應性的水稻收割機。兩種收割機存在以下不足：

（1）半喂入式因其輸送距離長及橫向輸送不整齊，易堵塞輸送交接口；

（2）全喂入式因其采用脫粒效果較好的軸流脫粒，造成脫粒時間長及脫粒物細而亂；

（3）全喂入式因清選負荷大，造成跑糧嚴重；

（4）全喂入式潮濕分離效果不好、動力消耗較大與夾帶損失大。

國內半喂入式收割機的產銷量從95年開始急速上升。在政府的補貼拉動下，南方地區(qū)的半喂入式收割機市場呈現大幅增長趨勢，引起收割機應用保有量迅速上升。國內較受歡迎的半喂入式收割機有HL2010機型和東方紅一120為代表的3行機。

國內全喂入式收割機具有較強的通用性，在補貼資金相對較多的南方具有較好的銷量。從近期區(qū)域銷售趨勢分析可知，水稻聯(lián)合收割機的需求由江蘇南部、浙江沿海向北發(fā)展，目前已經步入淮北、華北及東北等地區(qū)。

國外大多數國家采用適應性較強而結構復雜、成本較高的半喂入式收割機，如日本與韓國等國家。半喂人式收割機代表機型有久保田系列、洋馬系列與HL系列等，其中當今最高水平的半喂入式收割機是PRO481為代表的4行機；其次是人民號為代表的4行機。

式中:Ki為整體剛度矩陣；δi為結點位移列陣；Ri為結點荷載列陣。i=1表示接觸初始狀態(tài)，通常根據經驗和實際情況假定。求解式(1)，得到結點位移δ1，再計算接觸點的接觸力P1，將δ1和P1代入與假定接觸狀態(tài)相應的接觸條件，如果不滿足接觸條件，就要修改接觸狀態(tài)重新進行計算。這樣不斷的迭代循環(huán)，直至δn和Pn滿足接觸條件為止，此時得到的解答就是真實接觸狀態(tài)下的解答。

國外收割機產品技術更新速度快，廣泛應用了以下新型技術：

（1）應用一種新型谷物流量調節(jié)器和一種行走平衡系統(tǒng)；

表1 聯(lián)合收割機分類及特性

表2 全喂入式、半喂入式聯(lián)合收割機主要特性參數值

（2）采用結構改進后的新型分離系統(tǒng)并裝有脫離回流性能監(jiān)控系統(tǒng)；

（3）運用增大分離系統(tǒng)結構尺寸、大功率發(fā)動機及電子和信息技術系統(tǒng)等先進技術；

（4）應用電子傳感器對所收獲的糧食質量進行不間斷監(jiān)控；

（5）應用GPS輔助系統(tǒng)，部分大中型收割機運用智能化邏輯程序、電子調節(jié)和操縱系統(tǒng)。

3 江西水稻聯(lián)合收割機存在的問題

（1）可靠性差。收割機屬于高、難產品，現有產品開發(fā)模式是科研院所設計—企業(yè)生產，由于對產品各負其責且互不溝通，導致產品處于未成熟狀態(tài)?？蒲性核鶎κ崭顧C的研究大部分是在整機試驗的基礎上低水平的改進及完善而不是基礎部件的研究，缺乏對關鍵技術的攻關。

收割機可靠性差的主要原因：①收割機生產制造廠制造工藝簡單粗糙及精細度低；②生產廠家使用質量較差的材料生產收割機零部件；③收割機配套的柴油機與液壓元件等部件質量存在一定的問題。

（2）干濕田適應性差及通過性低。江西紅土水稻田比較疏松且在有水的情況下會膨脹而富有粘性。當收割機在水田或低洼地作業(yè)時，其通過性能由土壤的支撐力與抗剪力決定，土壤支撐力可由水田承載能力與軟泥層深度成反比關系式y(tǒng)=290-7.74x（式中x表示軟泥層深度，y表示10cm處承載能力）求解。

當土壤抗剪力較小時，因土壤水分過多、結實度低而產生拖拉輪子力，產生滑動摩擦；當超過一定程度時，收割機不能正常作業(yè)；目前機身結構龐大及質量大，在泥腳較深的田塊作業(yè)及通過能力較差。

（3）市場發(fā)展盲目性導致品牌多與機型雜。據調查，在贛北2014年有水稻聯(lián)合收割機約8000臺，主要機型有久保田、洋馬與國力等近6個廠家生產的10多款機型。收割機呈現品牌多及機型雜現狀。

農民面對如此多雜亂的機型，難以選擇適合本地地理特點與土壤特點的收割機；各種品牌互換性極差，在出現故障時難以及時有效解決。

（4）對水稻秸稈處理不合理。秸稈是可再生的生物質資源。隨著農業(yè)生產及農民生活水平不斷的提高，農民對秸稈的利用不再只是作為能源燃料，而是把秸稈作為還田增加肥力肥料、飼草料及生物氣發(fā)電企業(yè)原料等多種用途。

大多數收割機缺少秸稈處理裝置，不利于秸稈的綜合利用或切碎還田；同時由于秸稈綜合利用成本較高與經濟性較差等原因，致使其被簡單地焚燒或隨意堆積，造成有機質的大量損失和污染環(huán)境。

（5）經濟性差。收割機在丘陵地形梯田塊作業(yè)時，尤其在贛東、贛南，需頻繁過田爬坡操作；且機身質量較重及體型龐大，行走笨拙，引起經濟性差，現有機型如久保田75收割機（機質量3390kg，外形尺寸4675×2150×2790，總排氣量2499cc/2.499L）。

在贛南、贛東小田塊作業(yè)時，需頻繁停車、倒車與轉彎，對于結構龐大型收割機的有效功率利用率及工作效率均較低。

4 江西水稻聯(lián)合收割機的發(fā)展趨勢

（1）向高效微小型發(fā)展。據地形地貌特征考察可知，江西是多山地、丘陵、土地不規(guī)則及大部分田塊小的地區(qū)。水稻是江西的主要糧食作物，而且種植雙季稻面積約為總面積的70%以上。

現有收割機因體積龐大、結構復雜與帶水作業(yè)性差等因素，在江西難以推廣。微小型收割機因其具有結構緊湊小巧、操作簡單靈活與轉移方便等優(yōu)點，滿足丘陵、山區(qū)及半山區(qū)狹小田塊作業(yè)的要求；其經濟性好與成本低，對于農村生活水平較低的農民容易接受。因此收割機微小型化是其發(fā)展趨勢。

（2）向零部件“三化”高互換性發(fā)展。在國家和地方政府的支持下，江西的大小企業(yè)，甚至私人小企業(yè)，盲目的生產收割機，導致收割機零部件互換性水平較低。提高零部件的互換性有利于增強收割機維修的方便性。

收割機零配件互換性提高的實現可通過把收割機零部件進行“三化”：①收割機工作裝置系列化，如清選裝置、鏈條和鏈輪及液壓升降裝置等零配件；②收割機零部件制造的標準化，如出草口的位置、產品的外形尺寸及電動機的電路板安裝等；③動力配置進行通用化。

采用關鍵總成和整機本廠生產—其他零部件轉給專業(yè)程度較高的零部件企業(yè)生產的模式，可進一步地提高收割機零配件互換性。

（3）向運用新型材料與先進技術發(fā)展。在作業(yè)環(huán)境比較苛刻的江西，對收割機的耐用性及操作強度具有較高的要求，現有收割機卻故障率較高，如行走系統(tǒng)的故障、作業(yè)堵塞及零部件損壞等。

新型輕質、高強度材料具有耐久實用性與高強度性，不僅可降低收割機的故障率，還可大幅度提高收割機的燃油經濟性、稻田通過性、可靠性和工作效率。因此運用新型、輕質材料是收割機未來發(fā)展趨勢。

（4）向信息化與智能化發(fā)展。據調查，國外新型收割機的各種操縱系統(tǒng)均采用了電子和信息技術，并普遍采用了GPS系統(tǒng)，甚至有些運用了遙感技術，逐步向完全智能化和信息化發(fā)展。收割機的技術性能和作業(yè)質量得到了極大的改善。因此向信息化與智能化發(fā)展是收割機的未來發(fā)展趨勢。

5 結語

近幾年，江西水稻收割機械化快速發(fā)展，取得了較大的進步。收割機的發(fā)展使農民從繁重的勞動中解放出來，不僅是農機推廣部門與農機研究部門的任務，也是生產企業(yè)的使命。

總之，江西水稻聯(lián)合收割機有較大的應用及發(fā)展前景。收割機的適應性、技術與價格等方面的難題有待進一步突破，積極研發(fā)適合江西的水稻聯(lián)合收割機，必然會進一步推動江西水稻聯(lián)合收割機的應用及發(fā)展。

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