[摘 要] 針對(duì)我國(guó)玉米小區(qū)育種收獲的需要，我國(guó)研發(fā)適宜于中國(guó)玉米品種育種試驗(yàn)收獲模式的，通用性好、適應(yīng)性強(qiáng)、性能可靠的小區(qū)玉米收獲機(jī)。本文論述小區(qū)玉米收獲機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程、技術(shù)特點(diǎn)。通過(guò)田間試驗(yàn)表明，該機(jī)工作性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，能夠滿足玉米小區(qū)育種收獲的需要。

[關(guān)鍵詞] 玉米；育種小區(qū)；收獲機(jī)；試驗(yàn)

[中圖分類號(hào)] S225 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2017）13-94-3

目前，國(guó)外的玉米小區(qū)精準(zhǔn)收獲機(jī)械化技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，在世界各國(guó)的玉米品種小區(qū)育種試驗(yàn)基地中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)小區(qū)育種玉米聯(lián)合收獲技術(shù)的研究基本上處于空白階段，不但降低了玉米新品種的推出效率，而且影響了我國(guó)玉米育種行業(yè)的快速、健康發(fā)展。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還沒(méi)有成型的玉米小區(qū)育種試驗(yàn)的聯(lián)合收獲機(jī)械，育種科研院所、高等院校及育種公司以人工收獲為主，不僅造成科研人員人力的浪費(fèi)，而且試驗(yàn)數(shù)據(jù)得不到及時(shí)采集，無(wú)形中影響了育種試驗(yàn)的精度，阻礙了中國(guó)良種工程的良好實(shí)施和發(fā)展。

河南豪豐機(jī)械制造有限公司研發(fā)了4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機(jī)，其是適應(yīng)玉米小區(qū)育種的聯(lián)合收獲裝備。該機(jī)是集摘穗、果穗輸送、剝皮脫粒，振動(dòng)篩選、氣動(dòng)輸送、測(cè)產(chǎn)和分區(qū)裝袋多種農(nóng)藝于一體的玉米育種聯(lián)合收獲機(jī)械。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 玉米制種小區(qū)種植模式

4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機(jī)器專門針對(duì)玉米制種小區(qū)進(jìn)行收獲，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合，對(duì)玉米品種育種試驗(yàn)基地育種小區(qū)的規(guī)模大小、土壤類型、水熱條件、耕作制度進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研，分析比較玉米品種的品種特性，結(jié)合育種專家和育種公司的建議和指導(dǎo)，確立小區(qū)種植相關(guān)數(shù)據(jù)為：長(zhǎng)度5 m，行距600 mm，株距180～250 mm，行數(shù)為4行。中間兩行為制種行，兩側(cè)為保護(hù)行，收獲時(shí)只需收獲中間兩行，兩側(cè)保護(hù)行另行收獲。小區(qū)的種植模式如圖1所示。

1.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機(jī)是由河南豪豐機(jī)械制造有限公司研制，適用于玉米小區(qū)育種的聯(lián)合收獲裝備。由割臺(tái)、駕駛操作系統(tǒng)、果穗升運(yùn)器、剝皮脫粒清選機(jī)構(gòu)、氣力輸送分區(qū)收集機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)、行駛系統(tǒng)和測(cè)產(chǎn)裝置組成。該機(jī)是集摘穗、果穗輸送、剝皮脫粒、振動(dòng)篩選、氣力輸送、測(cè)產(chǎn)裝置和分區(qū)收集多種農(nóng)藝于一體的玉米育種聯(lián)合收獲機(jī)械，整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3 主要技術(shù)原理

機(jī)具順著玉米植株行向前行走，割臺(tái)兩側(cè)分禾器將進(jìn)入收獲區(qū)的玉米與區(qū)外分開(kāi)。進(jìn)入收獲區(qū)的玉米，在撥禾鏈的強(qiáng)制撥動(dòng)下進(jìn)入摘穗機(jī)構(gòu)的兩拉莖輥之間，拉莖輥的快速轉(zhuǎn)動(dòng)將秸稈快速拉向輥的下方，果穗被摘穗板摘下，實(shí)現(xiàn)穗與稈分離，摘下的玉米穗再由撥木鏈送至攪龍內(nèi)，由攪龍輸送到升運(yùn)器內(nèi)，由升運(yùn)器器送至剝皮脫粒清選裝置進(jìn)行剝皮脫粒清選，清選的籽粒經(jīng)氣力輸送到分區(qū)收集機(jī)構(gòu)，再進(jìn)入測(cè)產(chǎn)裝置進(jìn)行水分、產(chǎn)量的測(cè)量，進(jìn)行裝袋處理。

2 部件設(shè)計(jì)

2.1 液壓驅(qū)動(dòng)割臺(tái)

割臺(tái)傳動(dòng)采用液壓-機(jī)械組合的傳動(dòng)方式，以液壓油作為動(dòng)力源，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒壓泵工作，齒壓泵推動(dòng)液壓油持續(xù)不斷地輸入液壓馬達(dá)，推動(dòng)液壓馬達(dá)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)鏈輪組工作，進(jìn)而帶動(dòng)攪龍和左右割道。左右割道采用對(duì)稱設(shè)計(jì)和安裝，通過(guò)傳動(dòng)箱實(shí)現(xiàn)撥禾鏈和拉莖輥的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)液壓馬達(dá)帶動(dòng)割臺(tái)完成收獲作業(yè)，其好處在于傳動(dòng)平穩(wěn)、質(zhì)量輕體積小，占據(jù)空間較小、噪音小，降低噪聲污染，可滿足不同的轉(zhuǎn)速需求，整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2 研發(fā)全封閉果穗輸送裝置

用來(lái)運(yùn)輸果穗從割臺(tái)進(jìn)入果穗剝皮脫粒清選裝置，由殼體、輸送鏈耙、鏈輪軸、蓋板等組成，整體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.3 研發(fā)果穗剝皮脫粒清選裝置

在小區(qū)玉米收獲中，果穗經(jīng)輸送器的輸送進(jìn)入果穗剝皮脫粒清選裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)苞葉、籽粒、玉米蕊軸三分離。首先，果入穗進(jìn)一級(jí)剝皮脫粒裝置，使籽粒、苞葉、玉米蕊分離，籽粒、部分苞葉經(jīng)抽風(fēng)機(jī)口滑落至清選篩網(wǎng)進(jìn)行苞葉、大雜質(zhì)清除，籽粒與小雜質(zhì)通過(guò)復(fù)篩網(wǎng)孔進(jìn)入二次清選篩網(wǎng)上；為了解決一級(jí)剝皮脫粒不能把籽粒完全脫凈的問(wèn)題，設(shè)置二級(jí)果穗脫粒裝置，使籽粒、苞葉、玉米蕊內(nèi)完全分離，在二級(jí)果穗脫粒裝置進(jìn)口上部設(shè)有抽風(fēng)機(jī)，把分離后的苞葉抽走并排出，此時(shí)苞葉已經(jīng)完全脫離，籽粒經(jīng)篩網(wǎng)孔落在二次清選篩上；經(jīng)二級(jí)脫粒滾筒后進(jìn)入籽粒和玉米蕊軸分離裝置，可實(shí)現(xiàn)在籽粒和玉米蕊軸的分離；進(jìn)入二次清選篩的籽粒經(jīng)篩網(wǎng)后可清除小于玉米籽粒的雜質(zhì)，含有少量雜質(zhì)的玉米籽粒通過(guò)果穗剝皮脫粒裝置的籽粒出口排出，整體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

2.4 研究配置氣力輸送分區(qū)收集機(jī)構(gòu)

對(duì)每個(gè)小區(qū)收獲后的籽粒分區(qū)進(jìn)行收集處理，研制無(wú)死角倒錐形螺旋雜質(zhì)分離籽粒收集器。為節(jié)省收獲時(shí)間在集儲(chǔ)箱出口上設(shè)置循環(huán)夾裝袋裝置，整體結(jié)構(gòu)如圖6所示。

該機(jī)構(gòu)在果穗剝皮脫粒裝置的籽粒出口處接取籽粒，在風(fēng)能的作用下經(jīng)管道進(jìn)入帶有螺旋分離器的集儲(chǔ)箱內(nèi)，在進(jìn)入倒錐形螺旋分離集儲(chǔ)箱的同時(shí)籽粒中含有的微量雜質(zhì)被分離出去，籽粒存儲(chǔ)于倒錐形螺旋分離集儲(chǔ)箱。一個(gè)小區(qū)收獲完成后，不用停車的情況下即可直接進(jìn)入下一小區(qū)進(jìn)行收獲，在轉(zhuǎn)移與收獲第二個(gè)小區(qū)的過(guò)程中，打開(kāi)籽粒集儲(chǔ)箱下的擋板，由于研制的倒錐型螺旋分離器集儲(chǔ)箱是無(wú)死角，在重力的作用下所有集儲(chǔ)箱內(nèi)的籽粒全部進(jìn)入測(cè)產(chǎn)裝置。

2.5 測(cè)產(chǎn)裝置

該裝置接取籽粒后，部分籽粒進(jìn)入容重與水分測(cè)試儀，其余的籽粒進(jìn)入稱重箱稱重，所收集的數(shù)據(jù)經(jīng)電子信收集存儲(chǔ)，籽粒再進(jìn)入份量收箱進(jìn)行收集裝袋處理。該裝置結(jié)構(gòu)如圖7所示。

3 主要技術(shù)參數(shù)

4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

4 田間試驗(yàn)

4.1 收獲速度

根據(jù)小區(qū)玉米的種植模式，課題組對(duì)4YLX-2型小區(qū)玉米收獲機(jī)進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)，對(duì)5 m長(zhǎng)的小區(qū)進(jìn)行5次試驗(yàn)試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。根據(jù)表2計(jì)算出單個(gè)小區(qū)平均用時(shí)105.8 s，可推算出1 h可以收獲34個(gè)小區(qū)，符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 籽粒損失率

對(duì)5次試驗(yàn)分別對(duì)接取的籽粒、落地籽粒進(jìn)行稱重計(jì)量，結(jié)果如表3所示。根據(jù)表3計(jì)算平均籽粒損失率為2.37%，符合設(shè)計(jì)要求。

4.3 籽粒含雜率

為測(cè)試籽粒含雜率對(duì)5次試驗(yàn)分別取樣，計(jì)量結(jié)果如表4所示。根據(jù)表4計(jì)算平均籽粒含雜率為1.56%，符合設(shè)計(jì)要求。

4.4 籽粒破碎率

為測(cè)試籽粒破碎率對(duì)5次試驗(yàn)分別取樣，計(jì)量結(jié)果如表5所示。根據(jù)表5計(jì)算平均籽粒破碎率為3.12%，符合設(shè)計(jì)要求。

4.5 果穗脫凈率

為測(cè)試籽粒含雜率對(duì)5次試驗(yàn)分別取樣，計(jì)量結(jié)果如表6所示。根據(jù)表6計(jì)算平均果穗脫凈率為99.9%，符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

通過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該機(jī)具有作業(yè)質(zhì)量符合小區(qū)玉米機(jī)械收獲的農(nóng)藝要求，工作效率高，油料消耗適中，作業(yè)性能穩(wěn)定可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，工作運(yùn)行平穩(wěn)，操作安全，噪音低，易于調(diào)整和維護(hù)，主要易損件耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，一人操作省工省力。但機(jī)具不適應(yīng)于在墑情過(guò)大或玉米有倒伏的地塊作業(yè)。