谷物联合收割机适用性问题及技术难点分析
王晓英
摘?要：谷物联合收割机是我国谷类作物收割的先进机械，相对于传统的牵引式和背负式的小型收割机，在工作效率和作业质量上具有明显的优势。通过对现阶段我国谷物收割机的使用情况的分析，说明了谷物联合收割机在我国农村实际工作中出现的不适应问题，并总结了谷物联合收割机在技术上的改进重点和难点。
关键词：谷物联合收割机;适用性;技术难点
中图分类号：S225.4文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.005
随着农业生产经营模式越来越科学，谷物联合收割机得到了广泛的使用与普及。谷物联合收割机能够高效地完成谷类作物的收割、脱粒、分离、筛选等工作任务，在大面积耕地作业中具有显著的优势，且能降低人工劳动的强度。与此同时，受限于我国的农村土地经营模式和其他实际情况，大型谷物联合收割机在使用和普及过程中还存在一定的适用性问题，这影响了收割机的作业性能和收割质量。同时，我国自主生产的谷物联合收割机关键技术多来自于国外的成熟机型，这些机械在我国使用还有较多的本土性技术问题需要解决，才能有效满足我国农业生产的实际需求。
1?谷物联合收割机的使用情况
现阶段参与我国农业生产的谷物收割机大体包括牵引式、背负式和自走式三大类。牵引式和背负式多为中小型农机，需要将收割机与拖拉机进行安装，由拖拉机提供动力进行作业，这种收割机售价相对较低，有利于农机的推广普及。但是其技术含量低，作业效率难以满足现代化生产的全部需要，正逐渐被自走式联合收割机所取代。我国农村地区使用的联合收割机多为中大型农机，中型收割机的喂入量通常在6 kg /s，而大型联合收割机的喂入量能达到8 kg /s以上。
现阶段我国对于谷物的收获仍以中小型的背负式和牵引式农业机械为主，这类农机多数技术较为落后，但生产工艺较为成熟，质量相对可靠。由于中小型农机在作业效率方面相对低下，且市场竞争较为激烈，相关农机产品的经济效益也越来越低。面对着承包式和集中经营模式越来越普遍，更多的农机合作社和种田大户选择使用效率更高的谷物联合收割机进行收获，导致进口大型谷物联合收割机的销售量连年增长。在此形势下，我国很多优秀的农机企业例如中收、福田雷沃、博远农机等，纷纷加大了对联合收割机的研发和生产力度，尝试进入大型联合收割机市场，但受到进口名牌产品长久以来的口碑和配置影响力的冲击，国产大型谷物联合收割机的使用量仍相对低下。不得不承认，现阶段我国的农机合作社和农机大户采购较多的凯斯、约翰迪尔等品牌的谷物收割机，在技术先进性、可靠性和自动化程度上都具有明显的优势，尽管其售价昂贵，仍保持了较高的销售量。
2?谷物联合收割机适用性问题
适用性问题主要是指农业机械在我国农村地区实际作业时是否能够满足当地农业生产的需求。针对于谷物联合收割机而言，其适用性问题受到农艺要求、土壤和气候条件以及农业生产习惯等很多因素的影响，下面针对主要的影响因素进行分析和说明。
2.1?谷物品种对收获性能的影响
不同的农作物品种具有不同的特点，以联合收割机收获小麦为例，由于我国北方地区冬季气候寒冷，多以种植春小麦为主，这种小麦在秋季进行收割，春小麦相对来说难于脱粒，收割机在作业过程中容易因为脱粒不净而造成粮食损失。而对于南方地区，多种植冬小麦，为秋季播种第二年夏季收获，冬小麦比较容易脱粒，不会在脱粒过程中出现过多的粮食损失，但是在割台对麦稈进行收割时，较容易造成麦穗的损失。由于作物品种对粮食损失率的影响，需要谷物联合收割机在收割、脱粒、清选、分离等各个步骤进行优化，以提高对我国农作物品种的适应能力。
2.2?谷物含水率对工作性能的影响
谷物的含水率是联合收割机脱粒、筛选的重要影响因素，根据行业标准，谷物联合收割机能够进行收割作业的谷物含水率应在12%～20%范围内。但是对于我国南方的很多大面积小麦种植区，由于气候条件的影响，收割过程小麦籽粒的实际含水率经常高于这个范围。过高的含水率会导致农机运行过程中的阻力增加，引起各部件正常运行时的负荷超过理论值，影响联合收割机的使用寿命。还可能会造成筛网堵塞和卸粮过程不畅，影响实际作业效率。
2.3?喂入量对工作性能的影响
喂入量是谷物联合收割机作业过程中的重要参数，很多关键的传动结构都是根据理论喂入量范围来进行设计的。因此，喂入量的实际值对谷物联合收割机作业效果的影响很大。在对谷物进行收割的过程中，实际喂入量会受到作业速度、种植密度、谷物产量等很多因素的影响。由于我国的农业生产分布范围很广，不同地区由于种植习惯和品种选择的差异，都会影响谷物收割过程的实际喂入量，导致联合收割机在不同地区以相同速度工作的过程中喂入量存在较大差异，部分地区在规定作业速度下的喂入量可能会严重超标。同时，在农忙时期，很多机手不顾操作规范，以更快的速度争抢农时，也会导致喂入量的增加。过高的喂入量不仅会使传动和运输系统的工作负荷增加，更会影响谷物在脱粒、筛选以及分离等工作过程的实际效果，导致脱粒不净或含杂率高等问题出现。
2.4?倒伏问题对收获性能的影响
倒伏问题是机械化收获的难题之一，稻麦等谷物在生长过程中因受到大风、暴雨等强气候影响，可能会出现不同程度的倒伏问题，在我国平原大范围种植区域，每年谷物植株倒伏的概率也很大。对于倒伏角度小于30°的情况，联合收割机可以正常进行作业，而当倒伏角度超过30°时，会因不同的倒伏程度对农机产生不同的影响。当倒伏不严重时（小于60°），采用逆向收割可在较低的粮食损失率情况下完成收割，而当倒伏过于严重（大于60°），则大多数的谷物联合收割机不能很好地完成收割任务，强行收割不仅效率低下，还可能导致粮食的严重浪费。
2.5?基础设施及气候条件的影响
现阶段，我国的大部分农村地区仍采用小块田地的分块经营模式，中大型谷物联合收割机对小块田地的作业很难适应，不能发挥其优秀的工作效率。同时，尽管我国大多数的农村地区实现了乡村道路的硬化路面建设，但是对于公路和田地之间的过渡路面建设还存在不足，导致部分地区中大型谷物联合收割机下地困难。此外，很多谷物联合收割机在我国北方地区收获时作业效果和稳定性良好，但在南方地区收获冬小麦等作物时，因受到夏季高温的影响，以液压系统故障为主的机械故障发生率大幅增加，这也对谷物联合收割机的高温适应能力提出了新要求。
3?谷物收割机研发的技术难点
3.1?脱粒与分离
脱粒与分离是谷物联合收割机的核心技术，其工作能力直接影响粮食品质和粮食产量。现阶段使用的脱粒分离技术主要包括以下两类：一是纵轴流脱粒分离技术，主要包括纵轴流脱粒滚筒和脱粒室两部分。轴流脱粒滚筒的制造难度很大，我国现阶段自主生产和研制的轴流脱粒滚筒多来自于对国外技术的仿制，但实际上轴流脱粒滚筒的设计是多样化的。由于滚筒的布置方向与联合收割机的行驶方向一致，因此，滚筒的工作长度能做到有效保证，通过合理的设计轴流脱粒滚筒，能够满足大喂入量联合收割机的工作要求，但其结构设计的合理性还需我国农机工作者进行不断的实践和探索。另一种脱粒分离技术就是切流脱粒滚筒加键式逐稿器技术，这一技术在国外使用较多，通过前方的一组或多组组合的切流滚筒进行谷物脱粒，后方的键式逐稿器进行籽粒分离工作。这一结构也能够满足大型联合收割机在较高喂入量下的作业要求，但是由于键式逐稿器对曲轴制造的精度要求很高，我国现阶段的农机生产企业自主制造键式逐稿器的难度很大。
3.2?清选技术
籽粒清选是脱粒分离后的又一重要工序，现阶段，由于大型联合收割机的工作效率和喂入量逐渐增大，而籽粒清选机构因受到脱粒分离机构过长的排布影响，导致清选筛面的长度和工作面积不足，加之风机的风速会受到距离的影响，使清选的工作能力受到了一定限制。這是传统清选结构的弊端所在，要使我国自主生产的谷物联合收割机在清选能力上进一步提升，就必须要考虑通过增加有效结构来降低清选筛的工作压力。例如，国外的先进机型所采用的通过增加抖动板结构来解决清选的问题，在进料机构和清选筛之间增加抖动板，脱粒后的谷物经抖动板后在落入清选筛之前，因风机作用会将一半以上的杂质去除，从而减少清选筛的工作压力。
3.3?卸粮技术
卸粮技术是我国开发大型联合收割机必须要重视的问题之一，卸粮技术的优化应从两方面着手：一是卸粮弯头的制造工艺和弯头处搅龙的推送、过渡技术。若是弯头处过渡衔接不畅，会直接影响卸粮的推运量，影响收割机的卸粮效率。二是有效提升刮板升运器与倾斜籽粒推运器的衔接、过渡及动力传递技术。
参考文献：
[1] 陈庆文， 韩增德， 崔俊伟，等. 自走式谷物联合收割机发展现状及趋势分析[J]. 中国农业科技导报， 2015， 17（1）：109-114.
[2] 吴庆波. 谷物联合收割机适用性影响因素及分析[J]. 农产品加工（学刊）， 2013（20）：64-65.
[3] 郭永杰， 高海涛， 张林强. 我国研发大型谷物联合收割机必须重视的关键技术[J]. 农业机械， 2012（4）：69-71.
摘?要：谷物联合收割机是我国谷类作物收割的先进机械，相对于传统的牵引式和背负式的小型收割机，在工作效率和作业质量上具有明显的优势。通过对现阶段我国谷物收割机的使用情况的分析，说明了谷物联合收割机在我国农村实际工作中出现的不适应问题，并总结了谷物联合收割机在技术上的改进重点和难点。
关键词：谷物联合收割机;适用性;技术难点
中图分类号：S225.4文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.005
随着农业生产经营模式越来越科学，谷物联合收割机得到了广泛的使用与普及。谷物联合收割机能够高效地完成谷类作物的收割、脱粒、分离、筛选等工作任务，在大面积耕地作业中具有显著的优势，且能降低人工劳动的强度。与此同时，受限于我国的农村土地经营模式和其他实际情况，大型谷物联合收割机在使用和普及过程中还存在一定的适用性问题，这影响了收割机的作业性能和收割质量。同时，我国自主生产的谷物联合收割机关键技术多来自于国外的成熟机型，这些机械在我国使用还有较多的本土性技术问题需要解决，才能有效满足我国农业生产的实际需求。
1?谷物联合收割机的使用情况
现阶段参与我国农业生产的谷物收割机大体包括牵引式、背负式和自走式三大类。牵引式和背负式多为中小型农机，需要将收割机与拖拉机进行安装，由拖拉机提供动力进行作业，这种收割机售价相对较低，有利于农机的推广普及。但是其技术含量低，作业效率难以满足现代化生产的全部需要，正逐渐被自走式联合收割机所取代。我国农村地区使用的联合收割机多为中大型农机，中型收割机的喂入量通常在6 kg /s，而大型联合收割机的喂入量能达到8 kg /s以上。
现阶段我国对于谷物的收获仍以中小型的背负式和牵引式农业机械为主，这类农机多数技术较为落后，但生产工艺较为成熟，质量相对可靠。由于中小型农机在作业效率方面相对低下，且市场竞争较为激烈，相关农机产品的经济效益也越来越低。面对着承包式和集中经营模式越来越普遍，更多的农机合作社和种田大户选择使用效率更高的谷物联合收割机进行收获，导致进口大型谷物联合收割机的销售量连年增长。在此形势下，我国很多优秀的农机企业例如中收、福田雷沃、博远农机等，纷纷加大了对联合收割机的研发和生产力度，尝试进入大型联合收割机市场，但受到进口名牌产品长久以来的口碑和配置影响力的冲击，国产大型谷物联合收割机的使用量仍相对低下。不得不承认，现阶段我国的农机合作社和农机大户采购较多的凯斯、约翰迪尔等品牌的谷物收割机，在技术先进性、可靠性和自动化程度上都具有明显的优势，尽管其售价昂贵，仍保持了较高的销售量。
2?谷物联合收割机适用性问题
适用性问题主要是指农业机械在我国农村地区实际作业时是否能够满足当地农业生产的需求。针对于谷物联合收割机而言，其适用性问题受到农艺要求、土壤和气候条件以及农业生产习惯等很多因素的影响，下面针对主要的影响因素进行分析和说明。
2.1?谷物品种对收获性能的影响
不同的农作物品种具有不同的特点，以联合收割机收获小麦为例，由于我国北方地区冬季气候寒冷，多以种植春小麦为主，这种小麦在秋季进行收割，春小麦相对来说难于脱粒，收割机在作业过程中容易因为脱粒不净而造成粮食损失。而对于南方地区，多种植冬小麦，为秋季播种第二年夏季收获，冬小麦比较容易脱粒，不会在脱粒过程中出现过多的粮食损失，但是在割台对麦稈进行收割时，较容易造成麦穗的损失。由于作物品种对粮食损失率的影响，需要谷物联合收割机在收割、脱粒、清选、分离等各个步骤进行优化，以提高对我国农作物品种的适应能力。
2.2?谷物含水率对工作性能的影响
谷物的含水率是联合收割机脱粒、筛选的重要影响因素，根据行业标准，谷物联合收割机能够进行收割作业的谷物含水率应在12%～20%范围内。但是对于我国南方的很多大面积小麦种植区，由于气候条件的影响，收割过程小麦籽粒的实际含水率经常高于这个范围。过高的含水率会导致农机运行过程中的阻力增加，引起各部件正常运行时的负荷超过理论值，影响联合收割机的使用寿命。还可能会造成筛网堵塞和卸粮过程不畅，影响实际作业效率。
2.3?喂入量对工作性能的影响
喂入量是谷物联合收割机作业过程中的重要参数，很多关键的传动结构都是根据理论喂入量范围来进行设计的。因此，喂入量的实际值对谷物联合收割机作业效果的影响很大。在对谷物进行收割的过程中，实际喂入量会受到作业速度、种植密度、谷物产量等很多因素的影响。由于我国的农业生产分布范围很广，不同地区由于种植习惯和品种选择的差异，都会影响谷物收割过程的实际喂入量，导致联合收割机在不同地区以相同速度工作的过程中喂入量存在较大差异，部分地区在规定作业速度下的喂入量可能会严重超标。同时，在农忙时期，很多机手不顾操作规范，以更快的速度争抢农时，也会导致喂入量的增加。过高的喂入量不仅会使传动和运输系统的工作负荷增加，更会影响谷物在脱粒、筛选以及分离等工作过程的实际效果，导致脱粒不净或含杂率高等问题出现。
2.4?倒伏问题对收获性能的影响
倒伏问题是机械化收获的难题之一，稻麦等谷物在生长过程中因受到大风、暴雨等强气候影响，可能会出现不同程度的倒伏问题，在我国平原大范围种植区域，每年谷物植株倒伏的概率也很大。对于倒伏角度小于30°的情况，联合收割机可以正常进行作业，而当倒伏角度超过30°时，会因不同的倒伏程度对农机产生不同的影响。当倒伏不严重时（小于60°），采用逆向收割可在较低的粮食损失率情况下完成收割，而当倒伏过于严重（大于60°），则大多数的谷物联合收割机不能很好地完成收割任务，强行收割不仅效率低下，还可能导致粮食的严重浪费。
2.5?基础设施及气候条件的影响
现阶段，我国的大部分农村地区仍采用小块田地的分块经营模式，中大型谷物联合收割机对小块田地的作业很难适应，不能发挥其优秀的工作效率。同时，尽管我国大多数的农村地区实现了乡村道路的硬化路面建设，但是对于公路和田地之间的过渡路面建设还存在不足，导致部分地区中大型谷物联合收割机下地困难。此外，很多谷物联合收割机在我国北方地区收获时作业效果和稳定性良好，但在南方地区收获冬小麦等作物时，因受到夏季高温的影响，以液压系统故障为主的机械故障发生率大幅增加，这也对谷物联合收割机的高温适应能力提出了新要求。
3?谷物收割机研发的技术难点
3.1?脱粒与分离
脱粒与分离是谷物联合收割机的核心技术，其工作能力直接影响粮食品质和粮食产量。现阶段使用的脱粒分离技术主要包括以下两类：一是纵轴流脱粒分离技术，主要包括纵轴流脱粒滚筒和脱粒室两部分。轴流脱粒滚筒的制造难度很大，我国现阶段自主生产和研制的轴流脱粒滚筒多来自于对国外技术的仿制，但实际上轴流脱粒滚筒的设计是多样化的。由于滚筒的布置方向与联合收割机的行驶方向一致，因此，滚筒的工作长度能做到有效保证，通过合理的设计轴流脱粒滚筒，能够满足大喂入量联合收割机的工作要求，但其结构设计的合理性还需我国农机工作者进行不断的实践和探索。另一种脱粒分离技术就是切流脱粒滚筒加键式逐稿器技术，这一技术在国外使用较多，通过前方的一组或多组组合的切流滚筒进行谷物脱粒，后方的键式逐稿器进行籽粒分离工作。这一结构也能够满足大型联合收割机在较高喂入量下的作业要求，但是由于键式逐稿器对曲轴制造的精度要求很高，我国现阶段的农机生产企业自主制造键式逐稿器的难度很大。
3.2?清选技术
籽粒清选是脱粒分离后的又一重要工序，现阶段，由于大型联合收割机的工作效率和喂入量逐渐增大，而籽粒清选机构因受到脱粒分离机构过长的排布影响，导致清选筛面的长度和工作面积不足，加之风机的风速会受到距离的影响，使清选的工作能力受到了一定限制。這是传统清选结构的弊端所在，要使我国自主生产的谷物联合收割机在清选能力上进一步提升，就必须要考虑通过增加有效结构来降低清选筛的工作压力。例如，国外的先进机型所采用的通过增加抖动板结构来解决清选的问题，在进料机构和清选筛之间增加抖动板，脱粒后的谷物经抖动板后在落入清选筛之前，因风机作用会将一半以上的杂质去除，从而减少清选筛的工作压力。
3.3?卸粮技术
卸粮技术是我国开发大型联合收割机必须要重视的问题之一，卸粮技术的优化应从两方面着手：一是卸粮弯头的制造工艺和弯头处搅龙的推送、过渡技术。若是弯头处过渡衔接不畅，会直接影响卸粮的推运量，影响收割机的卸粮效率。二是有效提升刮板升运器与倾斜籽粒推运器的衔接、过渡及动力传递技术。
参考文献：
[1] 陈庆文， 韩增德， 崔俊伟，等. 自走式谷物联合收割机发展现状及趋势分析[J]. 中国农业科技导报， 2015， 17（1）：109-114.
[2] 吴庆波. 谷物联合收割机适用性影响因素及分析[J]. 农产品加工（学刊）， 2013（20）：64-65.
[3] 郭永杰， 高海涛， 张林强. 我国研发大型谷物联合收割机必须重视的关键技术[J]. 农业机械， 2012（4）：69-71.
