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(shí)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(shí)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(chǎng)，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(dòng)玉米脫粒機(jī)，脫粒效率和質(zhì)量不斷提升。現(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(dòng)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(shí)會(huì)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(dòng)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)。基于此，要多借鑒發(fā)達(dá)國家的各種先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、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(jiān)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(dòng)力分，可分為手動(dòng)玉米脫粒機(jī)、電動(dòng)玉米脫粒機(jī)和機(jī)械動(dòng)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(dòng)，釘齒或紋桿的上面和側(cè)面、凹板的表面等都會(huì)快速敲擊玉米棒，同時(shí)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(shí)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(shí)，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(huì)出現(xiàn)一個(gè)側(cè)向相互擠壓的力，這個(gè)側(cè)向力經(jīng)過碾壓滾筒進(jìn)一步撞擊擠壓會(huì)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(shí)，玉米棒會(huì)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(dòng)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(dòng)下?lián)軇?dòng)脫粒倉內(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(dòng)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(dòng)時(shí)，受到的擠壓力越來越多，在浮動(dòng)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(duì)玉米籽粒的作用力不大，不會(huì)造成較大的籽粒破碎，同時(shí)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(shí)，大膠帶輪帶動(dòng)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(dòng)方式使兩輥之間產(chǎn)生差速，利用這種差速對(duì)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(dòng)篩除雜余，然后由籽粒回收滑板回收。但是采用這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(duì)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(shí)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(duì)玉米籽粒的作用力不大，不會(huì)造成較大的籽粒破碎，同時(shí)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(shí)的含水率在28%～40%不等，玉米收獲時(shí)期也不同，導(dǎo)致不同含水率玉米對(duì)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(shí)，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(duì)此不足進(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)，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(duì)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(chǎng)。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(duì)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(duì)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(shí)會(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)，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(cè)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(duì)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(chǎng)中流動(dòng)。

3.4 操作規(guī)范方面

使用玉米脫粒機(jī)的對(duì)象大多是沒有接受過系統(tǒng)操作培訓(xùn)的農(nóng)民，同時(shí)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(huì)導(dǎo)致脫粒機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷過高；喂入量過低會(huì)造成運(yùn)轉(zhuǎn)效率不足，浪費(fèi)資源；喂入量不均勻會(huì)導(dǎo)致脫粒工作效率低下，影響脫凈率。這些都會(huì)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(shì)

4.1 加強(qiáng)理論研究和試驗(yàn)

企業(yè)設(shè)計(jì)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(yàn)和先進(jìn)理論研究方法設(shè)計(jì)玉米脫粒機(jī)基本結(jié)構(gòu)；借助計(jì)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(duì)關(guān)鍵部件——脫粒裝置的性能分析和脫粒測(cè)試。在進(jìn)行玉米脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)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(shí)，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(dòng)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(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。此外，還需加強(qiáng)玉米脫粒機(jī)的實(shí)地試驗(yàn)，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(yàn)，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(shí)，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(duì)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(jìng)爭(zhēng)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(duì)其生產(chǎn)能力進(jìn)行綜合評(píng)估，針對(duì)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(dòng)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(cè)設(shè)備，把好質(zhì)量關(guān)。同時(shí)，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(duì)玉米脫粒機(jī)廠商的監(jiān)察力度，對(duì)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(jiān)決抵制質(zhì)量不合格品流入市場(chǎng)，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(shí)普及活動(dòng)，鼓勵(lì)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(shí)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(jì)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(duì)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。