我国谷物收获机械的开展现状和对策

...wd......wd......wd...我国谷物收获机械的开展现状及其对策指导教师：朱惠斌组员:瞿家贵、赧唱和、薛智敏第一章概述第二章谷物联合收割机械的开展现状2.1麦类2.2水稻类2.3玉米类第三章国内外谷物收获机械的开展趋势3.1国外收获机械化技术与机具的开展趋势3.2国内收获机械化技术与机具的开展趋势第四章存在的问题及对策4.1存在的主要问题4.2对策概述收获作业是整个农业生产过程中夺取高产丰收的最后一个重要环节，对谷物的产量和质量都有很大的影响，其作业特点是季节性强、时间紧、任务重，易遭受风、雨、雷、雪、霜的侵袭而造成损失。因此，实现鼓舞收获作业机械化对于提高劳动生产率、减轻劳动强度、降低收获损失、确保丰产丰收具有极其重要的意义。1.1谷物收获工艺及机械种类谷物收获工艺谷物收获包括收割、捆束、运输、堆垛、脱粒、别离、消粮等作业，它可以用不同的方法来完成，目前我国有以下三种方法：〔1〕分别收获法用人力或机械分别完成收获过程的各项作业。优点是所用的机械构造简单，投资费用少，对使用的技术要求不高，适用于规模较小、经济开展水平不高的地区。它的缺点是收获过程的各项作业分别进展。需要众多的劳动力。劳动生产率低，劳动强度大，收获的损失也较大，〔2〕联合收获法用谷物联合收获机一次完成收割、脱粒、别离和消粮等作业。此法的优点是一次完成上述作业，-所需的劳动力少，劳动生产率可以大幅度提高，劳动强度减轻收获损失也较小，适用于经营规模大、经济开展水平高的地区。他的缺点是谷物联合收获机构复杂，投资费用大，而在一年中的使用时间短，并要求有较高的使用技术。〔3〕分段联合收获法也称两段收获法。先用割晒机收割，谷物条铺在留茬地上，经几天晾嗮使谷物后熟和风干，再用装有捡拾器的谷物联合收割机完成捡拾、脱粒、别离和消粮等作业、此法的优点是割嗮机可以比联合收割机提早几天开场收割，谷物可以后熟和风干，品质较好。它的缺点是机器两次作业，行走局部对土壤破坏和压实程度增加，油料消耗比联合收获增加7%-10%，如遇连阴雨天，谷物在条铺上易长霉和生芽。假设将分段法与联合收获法结合起来用，即在收获初期分段联合收获法，而在收获中、后期使用联合收获法，这样可以充分发挥各自的优点，取得良好的效果。谷物收获机械种类收割机械。收割机械用于分段收获。它将作物割断，经过割台输送，将茎杆以“转向条铺〞的形式铺放于对表，以供人工分把和打捆。割晒机用于两段联合收获。它能将作物割断，并在地上顺势放成首尾搭接的“顺向条铺〞，经晾晒后进展捡拾联合收获。脱粒机。全喂入脱粒机：将作物全部喂入机器进展脱粒，茎杆也全部被揉搓、冲击，所以消耗功率大，别离难度大。半喂入脱粒机：只将作物带穗头的上半局部喂入机器，使茎杆能大局部保持完整，功率消耗少，别离难度较小。谷物联合收割机。半喂入联合收割机可一次完成割断，经输送装置将作物带穗的上半部段喂入脱粒装置，进展脱粒、清选作业，茎杆可根本保持完整。第二章我国主要粮食作物联合收割机械的开展现状2.1麦类我国的小麦联合收割机起步于20世纪60年代末、70年代初,开展一直较缓慢。随着我国农村经济体制改革的开展,农村劳动力转移,农民收入水平提高,农民对机械收割产生了新的需求,新一代“机械化麦客〞应运而生。由山西省开创的小麦联合收割机“南征北战〞易地作业近年来给农民带来了可观的经济效益和社会效益,从而出现了生产和购置联合收割机的热潮,使我国联合收割机的生产步入了迅猛开展的快车道,年产量也由1995年的1万多台开展到1999年的8万多台,年产值约50亿元。目前,全国联合收割机保有量已达20多万台,机收面积达30%以上,成为我国农机工业一个新的经济增长点。国内同类联合收割机的水平分析与比拟2.1.1小麦联合收割机的类型我国目前生产小麦联合收割机的企业已开展到近200家。但规模较大、质量较好、具有经济实力的也只有以佳木斯联合收割机厂和新疆联合收割机厂为代表的几个骨干企业。目前国内生产的联合收割机主要有以下几种类型:一是大中型自走式联合收割机,占生产总量的24%,此类机型开展较快;二是背负式联合收割机,占生产总量的62%,此类机型现逐渐减少;三是履带式联合收割机。我国小麦联合收割机的产销量近年来呈迅猛开展之势,已由1994年的3475台开展到1999年的8万台。近年来,山西省小麦联合收割机保有量亦呈稳步上升趋势,已由1994年的3135台开展到2000年的6400台。山西省近5年的统计资料说明,我省中型自走式联合收割机由1994年的1880台(占联合收割机总量的49%)开展到1998年的4470台(占总量的78%)。2.1.2国内同类产品分析比照20世纪90年代初,由中国农机院分别和佳木斯联合收割机厂、新疆联合收割机厂合作,研制、推出了“佳木斯3060〞和“新疆2号〞两种轴流自走式谷物联合收割机。由于轴流式谷物联合收割机的使用性能比过去传统自走式谷物联合收割机(切流式)有了很大提高,使用、维护也比拟简便,销售价格适中,较为适合我国目前经济技术开展水平,是农民买得起、用得好的机器,所以,很快就占领了市场,成为联合收割机开展和更新换代的主要机型。尤其是在华北和中原开展易地作业,联合收割机成了农民发财致富的工具,经济效益和社会效益十分可观。在各级政府和有关部门的推动、支持下,广阔农民购机热一浪高过一浪,生产厂家也纷纷上马,各种各样的轴流式谷物联合收割机红极一时。经过近几年生产实践的考验,“佳木斯3060〞和“新疆2号〞轴流自走式谷物联合收割机成了我国中型自走式谷物联合收割机的代表机型。这两种机型的使用性能和技术经济性能都较好,根本上可满足广阔农民的需要。但由于轴流式联合收割机诞生时间不长,还处于成长、开展阶段,还需进展完善、提高。另外,随着联合收割机市场的迅猛开展,农民科学文化水平的不断提高,农民对联合收割机提出了更高的要求,“割得快、脱得净、丢得少、故障少、价格低、售后服务好〞已成为农民选购联合收割机的主要标准。农民盼望的新一代产品,市场上并不多见。实力雄厚的新疆联合收割机在原“新疆2号〞的根基上,开发出新一代产品“新疆3号〞,使喂入量从2kg/s提高到2.5kg/s～3kg/s,发动机功率从48kW提高到58kW,但总损失率与含杂率并无明显改善。山西省农业机械化科学研究所组织全省农机科研、生产、推广、使用方面的专家,在总结联合收割机“南征北战〞中暴露出的一系列问题后,以“佳木斯3060〞和“新疆2号〞等在我国最具代表性的机型为根基,经过多年试验和一系列研究后,开发出了我国新一代机型——4L3A型自走式谷物联合收割机,该机已通过山西省科研成果鉴定,其主要技术性能指标到达国内同类产品的领先水平。它与国内同类产品的技术性能指标比照详见表1。分析表1可以看出,在国内中型自走式谷物联合收割机中,单位喂入量所耗功率为19.2kW/kg～24kW/kg。最有代表性的“JL3060〞和“新疆2号〞分别为19.2kW和19.6kW。新开发的4L3A型自走式谷物联合收割机由于对影响性能的主要构造参数和运动参数进展了优化设计与调整,从而使单位喂入量所需功率降到16kW/kg。可以说,在国内同类机型中4L3A的单位功率的生产效率最高。另外,比照测试也说明,总损失率、破碎率和含杂率等主要性能指标也优于国内同类机型。2.1.3存在问题1联合收割机的制造质量不过关由于联合收割机市场热销,一些生产条件差、不了解产品标准、不具备生产及检测手段的企业,生产出的收割机存在严重质量问题,如机架强度不够、易变形,零件加工质量较差等,导致了联合收割机使用性能低下。2联合收割机可靠性低1999年的小麦联合收割机质量跟踪调查结果说明,产品使用可靠性不高,故障较多,平均无故障工作时间,自走式只有8.4h,背负式也只有9.7h(标准规定合格品分别应到达45h和60h);企业“三包〞服务工作有较大差距,不满意率高达25.8%,即不到4个用户中就有1个不满意。3零配件质量较差零配件质量较差,轴承、胶带、胶套、链条、油封损坏是联合收割机中较多的故障。易损件(如胶带、胶套、轴承等)的损坏占总故障的29%。由于易损件的市场需求量大,销售季节性强,大量小企业搞低质量、低价格策略,推销不合格产品,造成零配件市场混乱,假冒伪劣产品横行。2000年的调查统计说明,传动胶带故障占机器故障的14.6%,轴承故障占14.4%。2.1.4小麦联合收割机的开展(1)小麦联合收割机今后将会以中型自走式为主导开展方向,并会增加秸秆切碎、均匀抛撒功能或秸秆收集功能,并配以自动监测、自动报警等电控装备。(2)加快技术创新,推出满足不同层次需求的多档次机型,如纵向轴流自走式稻麦联合收割机、捋穗式(割前脱)稻麦联合收割机等。(3)联合收割机生产厂商应抓住当前市场旺销、机收效益好的大好形势,加快技术创新和改造,进一步改善驾驶员的作业条件,减轻机手作业强度,提高安全防护意识和调整、保养的方便性,使操作向着更加简易化的方向开展。2.2南方水稻收获机械水稻是我国主要粮食作物之一，种植面积近3000万hm2，约占世界水稻种植面积21%，产量占世界总产量的34%。我国水稻主产区主要在江苏、安徽、湖南、湖北、江西、广东等南方地区。南方多丘陵、梯田、烂泥田，该地区的季节性、作业环境差异也大，这对水稻收获机械的类型、适应性和可靠性提出了更高的要求[1]。2012年，我国水稻耕种收综合机械化水平为69.04%，其中机收水平为73.59%，但南方地区水稻机收水平相对偏低，其中四川、广西、广东水稻机收水平仅分别为44%，51.2%，70.5%，严重制约了南方地区水稻生产机械化的开展。水稻收获是水稻生产过程的重要环节，约占全过程劳动用工的40%以上，而且劳动强度大，条件恶劣。随着农村的经济开展和劳动力的转移，粮食生产中收获环节出现的劳动力紧缺问题越加突出，已经影响到水稻的生产。因此提高水稻收割机械的适应性和可靠性，加速开发针对南方地形和作物品种的水稻收获机械以及加大推广力度仍然具有重要意义。2.2.1 南方水稻收获机械应用现状改革开放30年以来，我国农业装备行业不断开展壮大，已形成根本完整的产业体系，现能生产14大类，3000多个品种的农业装备，成为世界农业装备生产大国。国内水稻收获机械机型多、品种全，按行走方式分有自走式、背负式；按底盘构造不同分有轮式、履带式；按喂入方式分有全喂入式、半喂入式等。目前南方地区应用较多的水稻联合收割机主要有：半喂入式水稻联合收割机、背负式全喂入水稻联合收割机、自走轮式全喂入水稻联合收割机、自走履带式全喂入水稻联合收割机。1、半喂入式水稻联合收割机半喂入式水稻联合收割机主要由立式割台、夹持链输送装置、脱粒别离装置、履带行走底盘装置、液压电器系统、操纵系统等组成。在作业质量上，该机型明显优于全喂入式，一般水稻收割后，茎秆被夹持输送装置“整齐、均匀、连续〞地输送到脱粒装置，并且只有稻穗局部通过脱粒部件，脱粒彻底，含杂率很低，清选更加干净，脱粒后茎秆不乱，可采用均匀铺放、成堆、切碎还田三种处理方式。在收获效果上，该类机型具有割茬低且能收割倒伏的水稻、脱粒清选功耗小、水田通过性好[2]等优点，无论在作业质量、收获效果上，还是在人机工程的舒适程度上，都要优于全喂入式机型，目前在江苏、浙江等地使用较多。半喂入式代表机型主要有久保田4LBZ系列、洋马4LBZJ-140系列、太湖4LBZ-150、沃得4LZ-150A等。对于半喂入式水稻联合收割机的开发研制，国内许多企业已具备了条件和能力，在市场上小批量推广应用，如江苏无锡太湖、常发锋陵、沃得公司等。目前进口半喂入水稻收割机价格较贵，每台售价在23万元左右，根据目前南方农村经济状况和本钱回收期限，在大范围内推广使用还有相当大难度。国产半喂入水稻收割机局部关键部件仍需进口，因而价格也很高，每台售价在15万元左右，而且其可靠性还不稳定，维修本钱高，收割双季稻地区容易落粒的籼稻和杂交稻落地损失较大，农民承受程度较低。2、 背负式全喂入水稻联合收割机背负式全喂入水稻联合收割机是将收获装置悬挂在拖拉机上作业，机动性较好，配套能力强，异地作业方便，在非收获季节可卸下收获装置进展其他机械化作业，拖拉机的综合利用率好，效率高。但这类机型在南方湿软的水田通过性差，特别在泥脚深的烂泥田无法作业，且不宜小块地作业，功率大、损失较大、纵向尺寸较大，主要机型有桂林系列等。总体来讲，这类机型南方市场应用非常少，目前在海南局部地区有较小的市场，属于过渡机型。3、自走轮式全喂入水稻联合收割机自走轮式全喂入水稻联合收割机由小麦联合收割机演变而来，一般由四轮专用底盘系统、操纵系统、割台装置、输送装置、脱粒别离装置、复脱装置、一次和二次清选装置、集粮装置等组成。这种机型特征主要是通过更换钉齿和杆齿滚筒实现稻麦兼收，具有机动灵活、效率高等优点，但故障率较高，可靠性不稳定。现在主要生产厂家有江苏沃得、福田雷沃、洛阳中收等公司，在苏北、安徽、湖北等局部稻麦区使用。自走式收割机机身较大，并不适合水稻地区的水田及小田块作业，因此，自走轮式全喂入水稻联合收割机大多用于北方水稻和小麦收割，很少用于南方水稻收割，南方地区市场需求量较小。4、 自走履带式全喂入水稻联合收割机自走履带式联合收割机主要由履带行走装置、操纵系统、割台装置、输送装置、脱粒别离装置、清选装置和集谷装置等组成。自走履带式全喂入水稻联合收割机按脱粒别离机构布置方式的不同分为横置轴流和纵置轴流两种类型收割机。2.2.2 横置轴流全喂入水稻联合收割机横置轴流收割机的脱粒滚筒与割台平行，是南方目前普遍使用的水稻联合收割机。这类机型技术比拟成熟，性能根本稳定，应用较广，主要用在我国南方湖南、广东、广西、江西等双季稻产区，代表机型有柳林4LZ-2.0、沃得4LZ-2.0、福田4LZ-1.8、广联4LZ-2.0等。横置轴流收割机由于构造上的空间所限，脱粒滚筒长度一般较短，脱粒别离能力受到一定限制，对潮湿作物和一些难脱品种作物适应性较差，速度稍快时还会出现跑粮现象，直接影响收割机的作业效率和工作性能。该机型收割机价格适中，一般每台约7万元，水田通过性根本正常，目前仍是南方双季稻区的主要机型。2.2.3纵置轴流全喂入水稻联合收割机纵置轴流全喂入水稻联合收割机脱粒别离装置采用纵向布置方式，通过喂入口的螺旋喂入叶轮把作物导入脱粒装置，增大了脱粒长度和别离面积，能够在不增大机体体积的情况下提高生产率、脱净率和减少破碎率，较好地解决难脱品种的脱净率和破碎率矛盾的问题及跑粮现象[3]。目前在国内使用的纵置轴流全喂入联合收割机主要有：福田4LZ-3.5G、奇瑞4LZ-2.5Z、沃得4LZ-2.5B、柳林4LZ-2.0B、广联4LZ-2.8等，国外品牌有日本的久保田4LZ-2.5〔PRO688Q〕，这些品牌的纵置轴流收割机近二三年才进入南方市场销售和使用，价格每台在10万元左右，水田通过性好，性价比高，适合南方水稻大田块收割作业。纵置轴流全喂入水稻联合收割机对高产、潮湿作物及一些难脱品种作物适应性好，解决了全喂入联合收割机对不同水稻品种的适应性问题，大幅提高了联合收割机的性能技术指标。2013年该机已成为南方地区新型主导机型，有较好的市场开展前景。2.2.4南方水稻收获机械技术存在的主要问题及开展趋势1、技术和装备转化应用能力弱，无法满足收获机械产2、故障率高适应性差品的可靠性和寿命的需要，收割机械故障多，维修目前在南方使用的局部全喂入水稻联合收割机本钱高。机型可靠性仍待提高，机器故障率居高不下，如行走系统的履带脱轨或断裂，变速箱转向齿轮和铜套磨损严重，作业堵塞、工作零部件易损坏甚至引起伤人的事故，生产厂家在制造收割机零部件生产精度和质量控制上有待进一步提高。有的厂家生产的收割机对高产、潮湿作物和一些难脱品种作物适应性较差，速度稍快时还会出现一些跑粮现象。3、研发力度不够收获质量不高我国幅员辽阔，地形地貌千差万别，特别是南方，多山地、丘陵，如广东、广西等省，这些地方的大局部水田田块小、水稻成熟期又不一样，连片地少，因而小型机较实用。而目前对通用性强的小型水稻联合收割机研发力度不够，小型水稻联合收割机机型在构造上还没有较大突破，易出现故障影响作业速度，有的脱粒不净，有的别离不彻底，夹带和脱不净损失较大，收获的水稻清洁率达不到一次清选入库的要求，还需要再次清选才能到达标准。2.2.5南方水稻收获机械产品与技术开展趋势在国际和国内收获机械技术进步潮流的影响和加快开展现代农业新要求的推动下，我国南水稻收获机械产业的开展领域、理念、目标、模式及重点等都呈现新的开展态势，水稻收获机械逐步由廉价，向性能优、功能多、质量高的方向转变。半喂入机市场疲软全喂入是主力机型南方水稻收获机械市场需求仍趋旺盛，半喂入收割机市场疲软，全喂入仍是水稻收割机市场主力机型。随着农村经济条件的改善，南方水稻全程机械化作业的推广和购机补贴政策的拉动，近期水稻机仍将是市场需求的热点，南方水稻收获机械仍有很大的市场空间。从近几年的市场开展来看，半喂收割机因售价和三包服务费用高，本钱回收期长，较多成熟用户转购全喂入机型，半喂入销售锐减。目前履带式全喂入水稻收割机的可靠性大大提高2.3玉米类玉米是我国主要的粮食作物之一，也是农民收入的重要来源。随着我国农村土地流转政策的实施，以及农村劳动力不断向二、三产业转移，农村劳动力越来越少，玉米的生产本钱也在不断增加。收获作业是整个玉米生产过程中最重要的一个环节，对整个玉米的产量和质量的提升具有很大的影响。其作业特点是时间紧、任务重、季节性强，易遭受风、雨等自然天气侵蚀而造成减产。因此，实现玉米收获机械化作业对于提高生产效率、减轻劳动强度、降低收获损失和确保丰收具有非常重要的意义。据统计，至２０１３年底，我国玉米机收率为４９％［１］，且开展缓慢，使用机型以背负式为主，工艺落后、生产效率低、收获损失大等问题已经成为制约我国玉米生产的主要因素之一。然而，美国、德国、日本等兴旺国家早在２０世纪６０年代初期已经根本实现了玉米收获的全程机械化［２］，并朝着大型化、自动化、现代化和精准化方向开展。2.3.1国外玉米收获机械开展现状及特点在机械化程度较高的欧洲和美洲的一些国家，玉米机械化收获已有几十年的历史。根据地域、气候条件和种植制度的不同，各地区的玉米收获机械正在朝着不同的方向开展［３］。１９世纪初期，美国就创造了由人或牲畜提供动力的脱粒机和割捆机，１９２０年生产出２９．４ｋＷ的玉米联合收获机，到１９３９年成功制作出第１台自走式玉米联合收获机械，从此美国玉米收获根本实现机械化。２０世纪７０年代后进入高速开展阶段，机具朝着大型化、通用化和高效的方向开展，电子技术、导航技术、遥感技术和地理信息系统等先进的智能技术也纷纷运用到玉米收获机上。结合其比拟成熟、统一的种植工艺［４］，使得玉米收获机快速开展。欧洲国家则在割捆机和脱粒机的根基上设计出了众多类型的玉米收获机，如东德Ｅ５１２型联合收获机、克拉斯Ｄ７６和法国布劳特８０１等。日本则借鉴西方先进的玉米收获机械经历，结合日本多山地的地貌，设计制作出了一系列构造小巧、性能优良的收获机械。由于该国以种植水稻为主，所以收获机械多数为水稻收获机械。日本收获机械开展特点是起步晚但开展迅速：从１９６７年开场推广半喂入式联合收获机械到１９７７年全国水稻机收率为９１．４％，仅用了１０年。目前，日本的水稻收获机械在自动化程度和收获性能等方面均到达世界先进水平，久保田、洋马等公司生产的收获机械性能处于世界领先水平。玉米收获是通过一次或几次作业完成切割、摘穗、秸秆还田〔或回收〕、果穗收集和脱粒等过程，可以用不同的方法来实现。根据不同的自然环境、技术水平、种植规模和种植制度，目前常用的玉米收获工艺主要有以下几种：①分段收获法。分段收获是将玉米收获各个环节分开进展。首先人工将玉米果穗摘下，再用玉米割台将秸秆割倒，铺放在田间；然后人工将果穗和秸秆运送回场地晾晒，用脱粒机进展脱粒、别离和清选。这种机械的优点是构造简单、本钱低、易于操作；缺点是需要消耗众多劳动力、生产效率低；适用于种植规模较小、经济开展欠缺的地区。②联合收获法。联合收获法是利用玉米联合收获机在田间一次性完成切割、摘穗、剥皮、脱粒、清选和秸秆还田作业。我国玉米收获机械开展现状及特点我国玉米收获机技术的开展始于建国初期，起步较晚，在理论研究和产品开发设计、推广应用等方面与兴旺国家相比还存在着较大差距［３］。我国玉米收获机械的开展从引进国外先进样机到生产自己的玉米联合收获机经历了６０年多时间，在这段开展历程中，我国收获机械取得了突飞猛进的开展，总体来说大致分为以下几个阶段：１〕入门阶段〔１９４９－１９６５年〕。这一阶段主要对国外先进机型进展引进和仿制。１９４９年从苏联引进Ｃ－６牵引式和Ｃ－４自走式联合收获机，之后又从联邦德国克拉斯、兰茨，英国阿尔滨、弗格森等多个国家引进了众多类型的自走式联合收获机，并对其进展了试验。经过多年的农场试验并结合我国玉米的实际种植状况，成功制造了两种机型，即１９５６年投产的ＧＴ－４．９型牵引式联合收割机和１９６５年投产的东风ＺＫ-ＢＤ－３型自走式联合收割机。这两种机型尽管在产品的质量和工作性能等方面与兴旺国家存在较大差距，但是这两种机型的生产说明我国已经初步掌握了联合机械的生产和制造技术。开展阶段〔１９６６－１９８０年〕。这一阶段是我国玉米收获机的高速开展阶段。大批企业投入到玉米收获机的生产研制中去，通过构造创新和技术改造使我国玉米收获机的生产能力设备质量有了很大提高。到２０世纪７０年代末，我国玉米收获机的生产已初具规模，年生产量达６０００台。代表性的生产厂及其产品有北京－２．５自走式联合收割机，丰收－３．０自走式联合收割机和北大荒－６自走式联合收割机等。虽然这些机型的性能与国外同时期玉米收获机的性能存在较大差距，但却是我国玉米收获机飞速开展的时期。特别是经过这一时期的开展之后，我国已经具备了独立设计和开发新产品的能力。３〕利用引进技术开展阶段〔１９８１－２０００年〕。２０世纪８０年代初期，受改革开放政策的影响，我国玉米收获机开展出现了划时代的开展。１９８１年，通过引进美国约翰·迪尔公司的“１０００〞系列谷物联合收获机的制造技术，设计生产了１０５５、１０６５和１０７５三大联合收获机；继而四平联合收割机厂与德国前进工厂以合作方式引进Ｅ５１４联合收割机的制造技术。但是，受家庭联产承包责任制的影响，玉米收获机市场迅速萎缩，１９８２年生产量为１０００台。直到２０世纪８０年代中后期，随着农村经济的开展，我国玉米收获机的开展才开场逐渐恢复。２０世纪９０年代初，玉米收获机的水平恢复到历史最高水平，新的产品不断出现，机型以中小型悬挂式型号为主；到９０年代中后期，各类型的玉米收获机开展已经比拟完善，性能也有了大幅提高；到１９９７年，全国玉米收获机产量为３５１０５台，并呈现出良好的开展势头，我国玉米收获机开展又迎来崭新的开展阶段。４〕不断创新，实现“三化〞阶段〔２０００年－〕。随着科技的不断进步，玉米收获机也开场朝着智能化、高效化和现代化的方向开展。近年来，随着农村人口城镇化和土地流转政策的实施，给大型化玉米收获机械的开展提供了可能。其次，在电子技术的带动下，玉米收获机的传动部件、收割器、粮仓和输送带等关键零部件都设置有传感器，以检测器工作状态。在此根基上，全球卫星定位系统，地理信息系统和遥感系统也开场应用于玉米收获机上，开场朝着“精准农业〞的方向开展。玉米收获的农业技术要求是玉米联合收获机使用和设计的依据。由于玉米在我国种植面积巨大，并且各地区自然条件差异很大，栽培制度也各不一样，所以对玉米收获的农业技术要求也不一样，但概括起来总共有一下几点：１〕适时收获。适时收获对于减少收获损失具有重要意义。玉米收获的黄金时期是在玉米果穗下部籽粒乳腺消失、出现黑层、籽粒反面基部凹陷变硬、果穗苞叶变枯白而松散时。在玉米最正确收获期进展机械收获，可以到达增加产量、减少损失、丰产丰收的目的，同时可以为下茬小麦争取农时，为来年的增产增收打下良好根基。为了满足适时收获、减少损失的要求，玉米收获机械需要具有较高的效率和可靠性。２〕保证收获质量。玉米收获机在玉米植株倒伏率低于５％、最低结穗高度大于３５ｃｍ的条件下，以额定工作速度作业时，其主要技术性能指标应到达如下要求：籽粒损失率小于２％，果穗损失率小于３％，籽粒破碎率小于１％，苞叶剥净率大于８５％〔此项适应于摘穗剥皮玉米收获机〕。３〕秸秆处理效果好。对具有秸秆还田或青贮装置的玉米联合收获机，其秸秆粉碎、切断长度要求粉碎还田为８～１０ｃｍ，青贮为２～３ｃｍ，留茬高度不大于１０ｃｍ，从而为下茬作物整地创造良好条件。４〕具有良好的适应性。在我国，各地自然条件和栽培制度有较大差异，有平原、山地、梯田，有平作、垄作、套作，此外还有倒伏收获、雨季收获。因此，玉米收获机械力求构造简单、质量轻、性能稳定，行走装置具有较强的适应性。据统计，目前我国从事玉米收获机开发研制的企业有６０余家［１８］，推出的类型也多种多样。按摘穗装置的配置方式不同，分为立式摘穗辊机型和卧式摘穗辊机型；按与动力机的连接形式不同，分为自走式、牵引式和背负式机型；按收获工艺的不同，分为摘穗型收获机、摘穗剥皮型收获机和直接脱粒型收获机［１９］。以上机型都有其各自的优缺点，下面重点介绍在我国玉米收获机械开展过程中出现比拟多的几种机型。1 自走式此类机型功能齐全、构造复杂、作业效率高、籽粒损失小，可以一次完成玉米作物的摘穗、输送、剥皮、装箱及秸秆粉碎还田的全过程作业，是真正意义上的联合收获机械［２０］，具有较好的市场前景，主要适用于东北、西北、华北等玉米主产区的一些大型农场［１８］。因其技术含量高、利润较高，所以是各厂家主要开发的产品之一。其优点是作业效率高、劳动强度低、驾驶操作简单、对行方便。该机型面临的主要问题：价格较贵，利用率低，传动系统设计复杂，故障率高，维护保养本钱高；跨地区作业能力差，收获期一完毕，整机闲置，浪费动力。2 兼用型该机型的创新点在于构造上保持原有小麦收割机的局部工作部件及功能，更换玉米割台、加装玉米输送槽和秸秆还田机，实现玉米收获功能；通过互换割台，可以兼收水稻、小麦等农作物［２１］。其优点在于收割台构造紧凑、性能可靠、零部件通用性高；解决了小麦收获机使用季节性限制，实现了夏收小麦、秋收玉米，一机两用，从而提高单机效率。该机型面临的主要问题是玉米收获与小麦、水稻收获区别较大，安装玉米割台的小麦联合收获机都需进展改装。3 背负式背负式玉米收获机是我国开发较早、保有量较多的产品，配套动力１４．７～６６．２ｋＷ不等［１８］。其特点是作业部件安装在拖拉机机身上，尾部安装果穗箱和秸秆粉碎机，拖拉机为行走和收获作业提供动力；优点是机组紧凑、小巧灵活、价格低，适用于农村小面积田块作业。该机型面临的主要问题是工作部件被分散安装在拖拉机的特定部位，用户每年至少要安装和拆卸一次，比拟繁琐；相对于中大型玉米联合收获机，生产效率较低，零部件的可靠性还有待于提高。4 牵引式该机型以轮式或履带式拖拉机牵引作业，为偏置拖拉式，可一次完成摘穗、剥皮、秸秆粉碎作业。该机型性能可靠，零部件通用性高，构造简单，但技术相对落后［９］。该机型的开展集中在建国初期，目前该类产品的开发几乎处于停滞状态。其优点是投资本钱低、整机构造简单、维修保养方便，收获期一旦完毕，动力可以迅速转移到其它田间作业。该机型面临的主要问题是偏置拖拉式牵引需要单独开割道、机组配置较长、转弯及行走不便、玉米割台使用技术相对落后［６］。目前，我国玉米收获机械的存在形式主要有以上４种，且以前３种居多。这４种机型都是基于１９２１年澳大利亚人艾伦提出的“辊式收获〞的技术路线设计制造的［２２］。“辊式收获〞原理是：收获机割台安装１对或数对摘穗辊，玉米植株按行依次进入两辊之间，利用摘穗辊相互挤搓实现摘穗。这种“辊式收获〞的玉米收获机普遍存在收获损失大、作业效率低、零部件易损坏、对地区和农艺适应能力差等问题。因此，玉米机械收获难以大范围推广。随着我国国力的增强、农村经济的快速开展和现代化农业进程的向前推进，玉米机械化收获的呼声也越来越高，政府和各地方部门出台了许多优惠和鼓励政策，各大厂商也积极的参与到了玉米收获机械的研制和生产中去。针对“辊式收获〞作业效率低、收获损失大和对地域性种植制度适应差等问题，许多企业和科研机构对玉米收获原理做了相应探索，提出了“并行喂入〞和“逆行摘穗〞原理。“并行喂入〞原理是：将１排或几排玉米植株排成1排通过高速旋转的牵引辊引导植株进入割台进展摘穗；牵引辊水安全装，其后装有秆、叶、穗别离机构；牵引辊的高速旋转可防止秸秆在割台处发生阻塞，极大提高了秸秆的入料速度，以及玉米收获机在田间作业的行驶速度和作业效率［２０］。“逆行摘穗〞又叫“弯曲折断式摘穗〞，是相对于顺行摘穗的一种摘穗方式，即从果穗梢头沿逆生长方向，朝向玉米根部将果柄折断实现果穗与玉米植株别离［２３］。这种摘穗方式类似于人手工掰棒子，可以极大地减小摘穗力和摘穗损伤；摘穗过程采用非旋转方式，故不会对玉米果穗产生搓伤。“并行喂入〞和“逆行摘穗〞这两种技术的应用可以很好改善我国传统玉米收获机收获过程中出现的作业效率低、摘穗损失大等问题，并可以提高机具作业速度、降低功率消耗。但是，该技术也有其固有的缺点：机构复杂，开发周期较长，维修、保养需要具备一定的专业知识等。此外，国内的许多专家教授也对传统收获机的关键零部件进展设计研究，以提高玉米收获机的整体作业质量。例如，丛宏斌等通过设计全新的玉米收获机茎秆堆放装置，提高玉米茎秆回收效率、降低回收本钱，为玉米茎秆回收和高效生态化利用创造了条件［２４］。杨富营等通过研究改良了４ＹＷ－２型玉米收获机的割台分禾器、果穗输送装置和集穗卸载部件，并对动力传递机构进展重新布局，从而提高了机型对玉米不对行收获适应性，同时降低了漏摘率、籽粒损失率和籽粒破碎率，为不对行玉米收获机械设计提供了参考依据［２５］。闰洪余等通过正交试验研究了立辊型玉米收获机摘穗辊辊型对作业主要性能参数的影响，同时对各运动参数的交互作用进展比照分析，确定了各运动参数的最正确组合［２６］。2.3.2我国玉米收获机械开展展望国家农机具购置补贴惠农政策的实施，极大地鼓舞了各地人民购置农机具的积极性，各地企业也纷纷投入到农业机械的研制和生产中去，使我国的农机装配水平和农业综合生产能力不断提升［９］。但是，由于气候、地理环境和种植制度的差异，我国的玉米收获机械与国外兴旺国家相比，还是有较大差距。为提高我国玉米收获机械化的整体水平，维护玉米收获机械的安康、可持续开展，必须从以下几个方面入手：１〕加强政府引导、扶持力度［２７］，充分利用国家农机具购置补贴惠农政策［２８］。我国玉米收获机械生产还处在开展阶段，还未形成完整的产业布局，许多产品还处在试验性生产阶段，导致玉米收获机整机的价格昂贵，多数自走式玉米联合收获机价格在２０万～３０万元左右，一般农民难以承受［２９］。针对这种情况，应充分利用国家农机具购置补贴惠农政策，农民可以通过当地农机局申请，申请通过后到当地经销商交机具差价款购机；也可以采用贴息方式，农民和农业生产经营组织可以向相关金融机构申请贷款。２〕地域功能性玉米收获机将得到开展。在我国，不同地域种植玉米的农艺要求不同，种植目的也有所不同，因此需要有针对性地开发适合某一地域的玉米收获机。在东北，地域辽阔、地势平坦，玉米种植多以大型农场为主，种植制度为一年一季。收获时，玉米籽粒含水率较低，可以直接进展剥皮作业，有的甚至可以直接收获籽粒。在该地区主要以大型自走式玉米联合收获机为主，其功能齐全、籽粒损失小及作业效率高。在内蒙古，当地畜牧业的开展需要大量饲料，玉米收获时需要将秸秆回收青贮，应大力开展果穗秸秆兼收型玉米收获机。在山东、河北等一年两熟区，既要抢农时，还要将秸秆进展高质量还田，以便后期土地的耕整作业。该地区应该大力开展构造简单、可靠性高、收获工艺先进的玉米收获机械［２７］。３〕做好玉米收获机械的引进、试验、示范工作。玉米收获机械的引进、试验、示范工作是决定该机型能否在该区域大范围推广应用的前提，能否适应该地区的地形和种植制度，以及当地人民认可程度，是决定人们是否购置的先决条件。在我国，玉米种植区域的地形相对复杂、种植制度不统一，而玉米收获机械对地形和种植制度的适应较差，要从众多的机型中选取适合该地区的一款玉米收获机就变得相对复杂。当地相关政府部门应该选择适合本地区地理条件且作业效果又好的玉米收获机械进展示范推广［２８］。４〕加强技术培训力度和售后服务体系的建设。目前，玉米收获机的专业性越来越高，对机具使用者和维修者的要求也越来越高，企业应该对购机用户进展岗前培训，使农户对收获机的技术原理、机械构造、日常保养和故障维修等有所了解，防止在使用过程中因误操作而造成机械故障［３０］。农户应该认真阅读使用说明书，正确使用收获机，让收获机发挥更大效益。企业在收获机相对集中的地方设立售后服务中心，建设完善的维修服务点和配件供给点，并严格执行国家“三包〞服务规定。农忙时期，企业应对农户提供全套的技术支持，及时解决机器故障，保障秋收工作顺利进展［３１］。５〕加快农机与农艺相结合的步伐。在我国，玉米的种植有平播、垄播、沟播、套播、点播等多种形式，同一台收获机很难适应如此复杂的耕种情况，限制了玉米收获机的推广应用。为提高玉米收获机械的生产力和适应性，促进农村经济更快更好开展，就必须走农机和农艺相结合的道路。只有二者相互结合，相互适应，充分发挥农艺的优质高产和农机的高效功能，才能有效促进我国玉米收获机械的开展。第三章国内外收获机械化技术与机具的开展趋势一、国外收获机械化技术与机具的开展趋势1.在保证良好性能的前提下，向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速开展以谷物联合收割机最具代表性，喂入量已由一般的5～6kg/s开展到10～12kg/s；所配发动机的功率最大到243kW，正在研发的有276kW；割台最大割幅已超过9m。配谷物联合收割机的玉米割台由收割4～6行开展到收割8行。发动机功率为19kW。半喂入水稻联合收割机也由2～5行增加到6行，发动机功率达53.69～62.52kW，最高作业速度超过3.6km/h。2.由牵引式向自走式开展麦类联合收割机(含配专用割台收获其它作物)、水稻联合收割机(半喂入或全喂入)、大型专用玉米联合收获机、采棉机、大中型青饲收获机、多行块根类作物收获机等几乎都是自走式的收获机型。3.向扩大机器的通用性和提高适应性开展除开展多种专用割台(大豆、玉米、向日葵、水稻或捋穗型割台)外，同一台机器还可配不同割幅的割台以适应不同作物和不同单产的需要；改良机体构造(如收割台的仿型机构、清粮室的自动调平装置、全喂入水稻联合收获机的扶禾机构等)，使其更好地适应不同作物和倾斜地面：行走装置配置多种宽度的轮胎、履带，水稻联合收割机上采用双泵双马达的转向方式实现原地回转等功能以提高在潮湿地和水田中工作的适应能力。4.对保持收获中低损失率，高清洁度的主要工作部件的研究更为深入新型脱粒别离装置的研究，以提高生产率，减少谷粒损失为目标，是现代谷物联合收割机最主要的开展趋势。在传统的纹杆切流滚筒及键式逐镐器的脱粒别离装置之后，双滚筒横置的轴流式构造广为应用，继而又研制了单滚筒或双滚筒纵置的轴流式脱粒别离构造。半喂入水稻联合收割机的脱粒滚筒前半部和后半部不同的圆周速度大大提高了断穗及秸梗上附着的谷粒的脱粒率。块根类收获机如马铃薯收获机上研制的滚轴式别离装置使高产的马铃署与粘重土壤的别离更为彻底，且损伤更小。5.新材料和先进制造技术的广泛应用使产品性能更好，可靠性更高将谷物联合收割机机架、割台体加大壁厚或加强骨架，用大直径薄壁钢管作轴，纹杆进展外表硬化处理；各种联合收割机在易堵塞的部件上设置各种快速切离的安全装置，传动胶带采用新的构造和材料；切割装置都进展8h以上磨合试验和升温运转试验；重要工作部件装机前的磨合试验或试运转，整机检验工程达100-700项，严格保证体系，使联合收割机的首次无故障时间由原来的50h提高到70～100h。6.广泛应用机电一体化和自动化技术，向舒适性、使用安全性、操作方便性方向开展为改善驾驶员工作条件，普遍装有现代化的密闭驾驶室以隔热、隔噪音；转动部件转速、收割机切割高度、谷物损失量、粮箱填充量、排草堵塞等配有信息显示；自控装置包括自动对行、割茬高度自动调节，自动控制车速，自动停车等；安全生产的警报输出和互锁补偿系统有故障警报、信号报警或语音报警、启动耳锁、单柄操作互锁、运输与收获互锁等功能。7.向智能化收获机开展集全球卫星定位系统，地理信息系统和遥感系统于一身的"精准农业"技术在智能化联合收割机上的应用是当今收获机械化最新，最重要的技术开展。二、国内收获机械化技术与机具的开展趋势1.国内收获使用的主要有两种机具，一种为自走式，另一种为配套式，随着经济开展，自走式将逐步取代配套式机具。从现在种植构造看多为中小田块，所以机型以中型机(40.4kW～44.1kW)占主导地位，开展趋势是中、大型机，并逐步由现在以机械式为主向电子、液压技术方面开展。收获作业时要求茎秆粉碎还田使近几年的平均故障间隔时间有了较大的提升。2.水稻收获使用的主要有两种机具：一种为中小型全喂入橡胶腰带自走机，适合水田收获，从开展趋势看应以中型机(36.8kW)为主，采用液压电子技术并提高自动化程度，加装茎秆粉碎装置及驾驶室。适应多数地区中小田块收获作业；另一种为半喂入自走水稻联合收割机，适应单季稻产量和茎秆都比拟高，收获季节倒伏较多，要求保存完整的茎秆，用于编织和手工艺品的地区，需要多为中型机，适应中小田块收获作业，半喂入机技术水平较高，根本到达国外机水平，开展趋势主要提高自动化程序，到达高效、可靠。近几年我国研制的捋穗机型，现处于进一步大面积考核和提高过程中。3.我国玉米种植的行距各地不一，现国内研制的主要是自走中型机和拖拉机配套的机具，大局部不能适应各种不同行距的收获，收获性能和可靠性尚需进一步提高。开展趋势是采用静液压底盘、提高可靠性和作业效率，适应各种不同行距收获的中型自走机型。研制适应不分行的玉米收获部件、自动排茎部件、满足茎秆还田要求的切碎装置、监视和报警系统，并实现主要工作部位的自动控制和监视。4.我国青饲收获机主要有两类，一类是青饲玉米。另一类为青饲燕麦和牧草，收获时要求低割、切断、收获效率高、切段质量好。青饲作物种植一般田块较大，要求大中型自走机和配套机，目前国内使用的配套机为牵引式，机组庞大，不能自行开道、产量很少。自走和悬挂式机具都处于小批量试生产阶段，从开展趋势看，青饲机需要110kW以上的大中型机，并要求适应不同行距收获，装有金属去除装置，采用液压底盘；电子监控报警系统等。5.经济作物收获机械化技术与机具(1)我国块根类作物种植田块较小，多数地区为垅作，近几年研制的挖掘部件，仅能将块根作物挖出，并条放田间，仍需人工捡拾，从开展看，需要中小型多功能自走收获机，能收获多种块根类作物，并在收获作业中实现挖掘、抖土别离、除秧和果块装箱等功能。在研制整机同时，重点研究挖掘部件、分防部件、除秧部件等，并逐步向机电液一体化方向开展。(2)要求实现棉花收获机械化的主要是新疆地区，种植面积广，田块大，均为垅作，要求大型、高效自走式采棉机。从开展看，应重点研究采棉部件及自动供水、自动注油等装置。采用静液压无级变速底盘和输棉装置，向自动化，电子监控装置方面开展。而内地需要中小型采棉机。(3)我国甘蔗种植主要在两广及福建等地，产量较高，每亩达4t，株高在1.7～3.5m，收获有一定难度。目前开展的大多是与中型轮式拖拉机配套的侧挂式剥叶整秆收获机型，虽能一次完成打顶、切割、剥叶、清净、集堆等工序，工作效率也较高，但机器庞大，构造复杂，且不能收获严重倒伏的甘蔗。现阶段甘蔗收获机械化技术攻关重点是：改良与中型轮式拖拉机配套的侧式剥叶整秆收获机构造，提高作业性能和可靠性；研制由专用收割机(切梢和收割)和小型自走式甘蔗剥叶机组成的小型甘蔗收获机体系；开展大中型切段甘蔗联合收获机。重点研究收获倒伏甘蔗的技术。6.我国南方油菜种植面积较多，北方亦有种植，油菜收获要求及时，否则损失增大。目前国内根本为人工收获，个别地区采用改装的联合收割机收获，损失较多，适应性较差，应重点研制自走式中小型油菜籽收获机及关键部位的自动控制和监视系统。7.蔬菜和果类收获在我国尚属空白。参加WTO后，蔬菜和果类将有一定的开展，重点解决食用小西红柿和酿酒用葡萄的收获。西红柿遍布全国各地，根本为垅作，成熟期采用一次性收获。西红柿机械化收获技术与机具包括静液压底盘及输送和别离装置的研究。我国酿酒用葡萄的种植采用架式，在架的两侧为葡萄藤叶和葡萄果实，收获时要求不能落地，要除去茎叶，葡萄果实装筐。葡萄收获机械化机具重点研究振动式采收部件，输送别离和除秧部件及整机的配置。第四章存在的问题及对策4.1存在的主要问题4.1.1缺乏适合北方水稻种植地区生产条件的产品在我国现有的4类联合收割机中，半喂人自走式联合收割机体积小，能下水田，适合长江以南浙、湘、闽、桂、赣等稻产区水稻收获。全喂人自走履带式联合收割机，尽管在某些性能上不尽人意，但其价格优势得到了上述地区用户的认可。二者在价格与性能上实现互补，效率与功能上可满足南方地区的使用要求。但对北方地区而言，则急需满足当地条件的联合收割机产品.近几年随着北方地区水稻种植面积的加大，也开场对水稻机械收获提出了要求.这些地区人少地多，管理粗放，作物条件复杂，如收获期内有的秸秆含水率可达70％。近几年随着北方地区水稻种植面积的加大，也开场对水稻机械收获提出了要求.这些地区人少地多，管理粗放，作物条件复杂，如收获期内有的秸秆含水率可达70％。近几年随着北方地区水稻种植面积的加大，也开场对水稻机械收获提出了要求.这些地区人少地多，管理粗放，作物条件复杂，如收获期内有的秸秆含水率可达70％。半喂人型机能够适应水稻收获的技术要求，但其构造决定了作业能力很难超越10t／h。现有全喂入机型的构造很难满足对多种作物高质量、高效率收获的技术要求。目前的几种联合收割机中，以JDL1075为代表的传统型联合收割机，其构造设计是采用切流滚筒加逐稿器的方式来实现作物的脱粒别离，以收获麦类为主，通过更换脱粒部件实现水稻收获，但对我国北方的水稻收割效果不甚理想，破壳率较高以新疆一2型为代表的轮式自走式联合收割机，采用切流、纵流组合式脱粒别离装置实现对作物的脱粒别离，但因其是横向布置，决定了滚筒的长度不能太长，从而限制了脱粒别离能力的提高，虽能实现对稻、麦作物的收获，但对北方水稻的收获效率较低，还不能完全使用户满意。背负式联合收割机与履带式联合收割机，都是横向布置的单轴流构造，其构造决定其别离面积更受限制，对高产、难脱水稻的适应性较差，效率也较低。4.2对策4.2.1加快开展纵向轴流联合收割机从近两年的试验结果看，纵向轴流式脱粒别离构造根本能解决北方地区水稻的收获问题。纵向轴流联合收割机完全能满足北方粳稻收获的要求，将有可能成为收获北方地区水稻的首选机型，1999年9月，20台凯斯2366型纵向轴流联合收割机进八黑龙江农垦农场，这一事实充分说明了这一点.但目前国内尚没有较为成熟的纵向轴流联合收割机产品需要加快开展。4.2.2创立品牌创立品牌应成为联合收割机行业的现代理念。产品要有品牌，品牌是产品竞争的实质，而其品牌表现在优良的性能价格比上。价格的竞争只是一种低水平的竞争，虽然价格竞争能为用户带来暂时的好处，但最终不会给用户带来好机器。早期的用户对联合收割机的选择主要看价格．而成熟的用户对机具的选择要看性能价格比，这就是为什么进口的联合收割机价格比国产产品高很多仍