羅 莉，張蔚然，韓金鋼，趙 靜

（山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博255000）

玉米是我國三大主要糧食作物之一，玉米既可以供人直接食用，又可以作為優(yōu)質(zhì)的飼料，其經(jīng)濟(jì)地位的重要性不言而喻。隨著玉米育種技術(shù)的提高，其產(chǎn)量也在增多。因此，及時高效地完成玉米脫粒工作是十分必要的。但人工脫粒耗費(fèi)時間長，所需人員多，工作效率不高，玉米脫粒機(jī)的出現(xiàn)提高了脫粒速度和質(zhì)量。隨著玉米脫粒技術(shù)的不斷發(fā)展，各種機(jī)型的玉米脫粒機(jī)相繼推向市場，從20世紀(jì)70年代初我國自行研制的沖擊式原理玉米脫粒機(jī)到如今多種機(jī)型的全自動玉米脫粒機(jī)，脫粒效率和質(zhì)量不斷提升?，F(xiàn)在玉米脫粒機(jī)是農(nóng)戶不可缺少的必備農(nóng)業(yè)機(jī)械，我國北方地區(qū)的土地廣闊平坦適合大面積種植玉米，多采用大型自動化玉米脫粒機(jī)進(jìn)行脫?；虿捎糜衩茁?lián)合收獲機(jī)進(jìn)行籽粒直收；南方地區(qū)多盆地和丘陵，多采用小型玉米脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒[1]。在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)，我國不少玉米脫粒機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)質(zhì)量還存在一定問題，使得玉米脫粒機(jī)在脫粒時會出現(xiàn)堵塞、脫凈率低等問題，工作性能亟待提高。

1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

毋庸置疑，美國是全球現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的標(biāo)桿，幾乎在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方方面面都已實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)信息化作業(yè)，可以說，美國是全球農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動化程度最高的國家。我國玉米機(jī)械化脫粒技術(shù)雖然進(jìn)步較大，但與國際上農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比還有較大的距離，國內(nèi)大部分地區(qū)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)具仍然具有體積大、能耗高、技術(shù)性能低等特點(diǎn)?；诖?，要多借鑒發(fā)達(dá)國家的各種先進(jìn)經(jīng)驗、先進(jìn)技術(shù)，從實(shí)際國情出發(fā)，建設(shè)一條有中國特色的、符合中國國情的農(nóng)業(yè)發(fā)展之路，繼續(xù)擴(kuò)大和加強(qiáng)農(nóng)業(yè)建設(shè)，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略奠定堅實(shí)基礎(chǔ)[2]。

2 種類及特點(diǎn)

2.1 玉米脫粒機(jī)分類

玉米脫粒機(jī)機(jī)型眾多，可按以下標(biāo)準(zhǔn)分類：1）按脫粒方式分，可分為爛芯玉米脫粒機(jī)和不爛芯玉米脫粒機(jī)；2）按動力分，可分為手動玉米脫粒機(jī)、電動玉米脫粒機(jī)和機(jī)械動力玉米脫粒機(jī)；3）按入料口數(shù)量分，可分為單管玉米脫粒機(jī)、雙管玉米脫粒機(jī)、四管玉米脫粒機(jī)、多管玉米脫粒機(jī)；4）按脫粒規(guī)模分，可分為微型玉米脫粒機(jī)、小型玉米脫粒機(jī)、大型玉米脫粒機(jī)；5）按喂入程度分，可分為全喂入玉米脫粒機(jī)和半喂入玉米脫粒機(jī)。

2.2 玉米脫粒機(jī)工作原理

2.2.1 打擊脫粒原理

通過脫粒滾筒的高速轉(zhuǎn)動，釘齒或紋桿的上面和側(cè)面、凹板的表面等都會快速敲擊玉米棒，同時玉米棒之間存在彼此撞擊，從而分離籽粒和玉米芯。脫粒效果主要由釘齒或紋桿與玉米的接觸面積和打擊時的速度來決定。這種打擊式玉米脫粒機(jī)的工作效率較高，籽粒脫凈率較好，但籽粒破損程度較大。

2.2.2 碾壓脫粒原理

裝置工作時，玉米棒與碾壓滾筒相互作用，使得玉米籽粒和玉米芯之間會出現(xiàn)一個側(cè)向相互擠壓的力，這個側(cè)向力經(jīng)過碾壓滾筒進(jìn)一步撞擊擠壓會在籽粒和芯之間產(chǎn)生剪切力，用以克服連接玉米粒與玉米芯的力。但這種脫粒方式的工作效率不高，并且由于裝置內(nèi)部的脫粒主輥和脫粒定位輥間隙較小，當(dāng)一次喂入較多玉米棒時，玉米棒會堵在脫粒滾筒內(nèi)部，導(dǎo)致籽粒破損。

2.2.3 擠搓脫粒原理

應(yīng)用該種脫粒原理的玉米脫粒機(jī)主要由浮動齒頭、齒籠、收粒斗、排芯斗、螺旋滾齒滾筒等部件組成。滾筒上的板齒在滾筒的帶動下?lián)軇用摿}內(nèi)部的玉米棒螺旋前進(jìn)。擠搓式的玉米脫粒機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是它仿照人搓動籽粒的樣子，有效提升了玉米粒的完整率。機(jī)器外殼設(shè)置為錐形結(jié)構(gòu)，使玉米棒在向前運(yùn)動時，受到的擠壓力越來越多，在浮動錐齒和凹板的作用下，玉米?？朔c玉米芯的連接力，實(shí)現(xiàn)脫粒。這種脫粒方式較為柔和，對玉米籽粒的作用力不大，不會造成較大的籽粒破碎，同時又能保證將籽粒和芯分離，有較好的脫凈率和較高的工作效率[3]。

2.2.4 差速脫粒原理

機(jī)器工作時，大膠帶輪帶動其脫粒裝置運(yùn)行，裝置內(nèi)部的兩輥輪轉(zhuǎn)速不一致，螺旋輥的轉(zhuǎn)速比直輥的轉(zhuǎn)速低，但兩輥的轉(zhuǎn)向一致，這種運(yùn)動方式使兩輥之間產(chǎn)生差速，利用這種差速對玉米棒進(jìn)行脫粒。籽粒以及部分雜余從兩輥間的間隙通過落在篩子上，篩子運(yùn)動篩除雜余，然后由籽?；厥栈寤厥铡５遣捎眠@種原理的玉米脫粒機(jī)工作效率不高，不適用于大面積的玉米脫粒。

綜合比較各種玉米脫粒機(jī)發(fā)現(xiàn)，打擊式玉米脫粒機(jī)的工作效率較高，籽粒脫凈率較好，但對籽粒破損程度較大，玉米籽粒質(zhì)量難以保證；碾壓式玉米脫粒機(jī)工作效率不高，且當(dāng)一次喂入較多玉米棒時易造成玉米棒的堵塞和籽粒的破損；差速式玉米脫粒機(jī)的工作效率也不高，不適用于大面積的玉米脫粒；擠搓式玉米脫粒機(jī)工作方式較柔和，對玉米籽粒的作用力不大，不會造成較大的籽粒破碎，同時又能保證將籽粒和芯分離，有較好的脫凈率和較高的工作效率，所以目前擠搓式的玉米脫粒機(jī)應(yīng)用較廣。

3 存在的不足

3.1 理論技術(shù)和實(shí)踐方面

由于地理位置和氣候不同，我國各地玉米收獲時的含水率在28%～40%不等，玉米收獲時期也不同，導(dǎo)致不同含水率玉米對收獲機(jī)的性能要求不同，而因地制宜的玉米收獲技術(shù)還不完善。因此，在脫粒時，部分地區(qū)的籽粒破損率較高，未脫凈率較高。目前，我國許多專家學(xué)者針對此不足進(jìn)行了大量的研究和試驗，但真正能較好地解決這一不足并應(yīng)用于實(shí)地作業(yè)的機(jī)型較少。此外，2018年我國收割機(jī)、脫粒機(jī)進(jìn)口金額為24.7億元，占農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)口總額的38.8%，這體現(xiàn)我國在此方面創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力不足。因此，我國要加大對玉米脫粒機(jī)的理論和實(shí)踐研究。

3.2 制造工藝方面

我國部分玉米脫粒機(jī)的生產(chǎn)制造可靠性差，制造水平有待提高。由于玉米脫粒機(jī)許多技術(shù)可復(fù)制性高，部分企業(yè)通過自行組裝或仿造高效、高質(zhì)量的機(jī)型來降低成本，從而拓寬市場。但通常這些企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備落后、機(jī)械制造工藝水平低、加工精度低，甚至一些廠商使用的是六七十年代的車床、銑床等老舊設(shè)備來加工脫粒機(jī)，通過這種方式加工出的機(jī)器質(zhì)量和性能自然很難滿足目前農(nóng)戶作業(yè)要求。特別是對于玉米脫粒機(jī)的重要部件來說，如滾筒軸、齒輪等都需要經(jīng)過熱處理才能更好地增加硬度等性能；而這些廠商一般沒有熱處理設(shè)備，為了節(jié)省外包加工的費(fèi)用，一些廠家直接省去對零部件的熱處理工序。此外，為了減少成本，將材料和零部件以次充好，致使玉米脫粒機(jī)的工作性能得不到保障，可靠性較低，甚至有時會威脅到操作人員的安全。

3.3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管方面

2019年，國家發(fā)布了最新的玉米脫粒機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對玉米脫粒機(jī)的整機(jī)性能和關(guān)鍵零部件等技術(shù)要求、安全要求進(jìn)行了更加細(xì)致和全面的劃分和規(guī)定。但由于不同玉米脫粒機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)能力存在差異，各企業(yè)對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力度不同，從而玉米脫粒機(jī)的質(zhì)量和性能存在較大差異，很難形成統(tǒng)一切實(shí)可行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。部分生產(chǎn)玉米脫粒機(jī)的小型企業(yè)招收的員工技術(shù)水平低，在工作中對脫粒機(jī)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量沒有科學(xué)準(zhǔn)確的認(rèn)識，導(dǎo)致零部件生產(chǎn)和整機(jī)裝配等存在缺陷；而企業(yè)通常是重產(chǎn)量、輕質(zhì)量，缺少專業(yè)可靠的檢測設(shè)備，導(dǎo)致零部件和機(jī)器的工作性能下降，遠(yuǎn)達(dá)不到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的技術(shù)指標(biāo)[4]。此外，各地對玉米脫粒機(jī)的質(zhì)量監(jiān)管情況差異較大，部分地區(qū)仍存在“三無”玉米脫粒機(jī)，即“無生產(chǎn)許可證、無產(chǎn)品合格證、無產(chǎn)品鑒定證”。產(chǎn)品質(zhì)量不合格或未按照要求設(shè)置安全提示和保護(hù)裝置的產(chǎn)品仍在市場中流動。

3.4 操作規(guī)范方面

使用玉米脫粒機(jī)的對象大多是沒有接受過系統(tǒng)操作培訓(xùn)的農(nóng)民，同時玉米脫粒機(jī)的作業(yè)環(huán)境較差，因此，農(nóng)民往往為了追求作業(yè)效率，忽視操作規(guī)范和機(jī)器維護(hù)保養(yǎng)。例如，玉米喂入量過多會導(dǎo)致脫粒機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷過高；喂入量過低會造成運(yùn)轉(zhuǎn)效率不足，浪費(fèi)資源；喂入量不均勻會導(dǎo)致脫粒工作效率低下，影響脫凈率。這些都會在一定程度上減少機(jī)器的使用壽命，降低機(jī)器的工作性能。

4 發(fā)展趨勢

4.1 加強(qiáng)理論研究和試驗

企業(yè)設(shè)計人員和相關(guān)部門要以問題為導(dǎo)向，以方法為引領(lǐng)，從實(shí)際問題出發(fā)，利用經(jīng)驗和先進(jìn)理論研究方法設(shè)計玉米脫粒機(jī)基本結(jié)構(gòu)；借助計算機(jī)軟件模擬分析玉米脫粒機(jī)在不同環(huán)境下的狀態(tài)，調(diào)整機(jī)器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，特別是加強(qiáng)對關(guān)鍵部件——脫粒裝置的性能分析和脫粒測試。在進(jìn)行玉米脫粒機(jī)的設(shè)計和實(shí)踐中，還要兼顧機(jī)器堵塞、脫粒損失、含雜率、籽粒損傷等問題。同時，企業(yè)除了設(shè)立研發(fā)機(jī)構(gòu)并加大投資力度、攻克薄弱技術(shù)外，還應(yīng)主動與研究所、高校等建立合作關(guān)系，開展技術(shù)合作，彌補(bǔ)自身不足，推出有競爭力的產(chǎn)品。此外，還需加強(qiáng)玉米脫粒機(jī)的實(shí)地試驗，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器的參數(shù)和結(jié)構(gòu)。

4.2 提升制造工藝，增強(qiáng)企業(yè)實(shí)力

相關(guān)企業(yè)要學(xué)習(xí)先進(jìn)的管理理論和經(jīng)驗，樹立長遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)，完善機(jī)械制造設(shè)備，在追求利潤的同時，提升企業(yè)的制造工藝水平和加工裝配精度。研發(fā)部門需加大對釘齒、脫粒滾筒等玉米脫粒機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和創(chuàng)新，提升企業(yè)的核心競爭力和產(chǎn)品的技術(shù)壁壘。

4.3 統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)監(jiān)督管理

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者應(yīng)調(diào)研考察多種層次的玉米脫粒機(jī)生產(chǎn)廠商，對其生產(chǎn)能力進(jìn)行綜合評估，針對不同地區(qū)、不同規(guī)模使用玉米脫粒機(jī)設(shè)立不同的標(biāo)準(zhǔn)，做到局部統(tǒng)一、整體協(xié)調(diào)。廠商要加強(qiáng)企業(yè)員工的技能培訓(xùn)，提升員工專業(yè)素質(zhì)，將玉米脫粒機(jī)生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)到員工的思想中和行動中，從而提高玉米脫粒機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量；廠商也需要完善檢測設(shè)備，把好質(zhì)量關(guān)。同時，執(zhí)法部門、質(zhì)檢部門和監(jiān)管部門要聯(lián)合起來，加大對玉米脫粒機(jī)廠商的監(jiān)察力度，對廠商的產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格檢查和監(jiān)管，嚴(yán)格執(zhí)法，堅決抵制質(zhì)量不合格品流入市場，從而促使行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的推廣和實(shí)施，整體提升玉米脫粒機(jī)性能[5]。

4.4 重視技能培訓(xùn)，提高農(nóng)民素質(zhì)

政府部門和農(nóng)業(yè)合作社等應(yīng)定期開展農(nóng)機(jī)技能培訓(xùn)和農(nóng)藝知識普及活動，鼓勵農(nóng)民參加，提高農(nóng)民素質(zhì)，減少在使用玉米脫粒機(jī)等農(nóng)機(jī)過程中因操作不當(dāng)帶來的損失，同時也能夠維持機(jī)器工作性能，延長機(jī)器使用壽命。

5 總結(jié)

2020年，我國玉米總產(chǎn)量為26 067萬t，預(yù)計2021年將達(dá)到27 027萬t。因此，高效率、高質(zhì)量地完成玉米脫粒工作是十分重要的。但目前很多玉米脫粒機(jī)存在籽粒破損率較高、未脫凈率較高等不足，玉米脫粒機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量也存在一定問題。企業(yè)和高校要加強(qiáng)理論研究，提升裝備性能，促進(jìn)玉米脫粒機(jī)的功能完善，監(jiān)管部門等要加強(qiáng)對玉米脫粒機(jī)的產(chǎn)品監(jiān)管；多方協(xié)作，從根本上提升玉米脫粒機(jī)的脫粒效率和質(zhì)量，共同促進(jìn)玉米脫粒機(jī)的發(fā)展，保障玉米脫粒機(jī)為農(nóng)民帶來更大收益。