李玖詳，劉仁鑫

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西 南昌330045）

江西省位于我國(guó)中部丘陵山地地帶，丘陵與山地分別占全省總面積的42%、36%。全省光、熱、水等自然資源均適宜水稻作物生長(zhǎng)，為江西水稻發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)環(huán)境基礎(chǔ)。

水稻作物是江西的第一大作物，播種面積占糧食作物的85%以上居全國(guó)第二位，并且水稻產(chǎn)量占糧食作物產(chǎn)量的93%左右居全國(guó)第三位。為國(guó)家糧食安全、社會(huì)穩(wěn)定與農(nóng)民收入提供了一定的保障。

江西因其丘陵地形導(dǎo)致田塊小且分散，抑制了農(nóng)民依靠種田快速致富的信念；造成農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移沿海，引起農(nóng)村勞動(dòng)力季節(jié)性短缺；為江西農(nóng)村水稻聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用及快速發(fā)展提供了良好機(jī)會(huì)。

1 江西水稻聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）江西水稻聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用總體水平。聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)的研究在江西起步較晚，早期主要是仿制外國(guó)樣機(jī)。自2004年江西開(kāi)始實(shí)施農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼至2009年這期間，收割機(jī)生產(chǎn)企業(yè)快速增多，產(chǎn)量增多，引起收割機(jī)產(chǎn)銷量急劇上升，導(dǎo)致應(yīng)用保有量迅速增大；自2010年起，收割機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)平滑增長(zhǎng)、沒(méi)有陡增劇落，是收割機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)步入理性增長(zhǎng)的表現(xiàn)。

據(jù)2012年初步統(tǒng)計(jì)，全省完成水稻機(jī)收面積達(dá)238.0667萬(wàn)hm2，作業(yè)面積8.2667萬(wàn)hm2；收割機(jī)械化水平達(dá)68%，同比增長(zhǎng)2%；水稻收割機(jī)械化程度逐年快速增長(zhǎng)，尤其在贛北、贛中，全省收割機(jī)械化在中級(jí)水平穩(wěn)步前進(jìn)。

（2）江西水稻聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用種類現(xiàn)狀。水稻聯(lián)合收割機(jī)是一種集多功能于一體的復(fù)式收割機(jī)械，具有收割、脫粒及分離等功能。它對(duì)農(nóng)民勞動(dòng)力強(qiáng)度的減少、生產(chǎn)率的提高與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的降低等具有重要作用。水稻聯(lián)合收割機(jī)品種繁多，其類型及特性如表1所示；全喂入式與半喂入式兩種收割機(jī)主要特性參數(shù)值如表2所示。

2 國(guó)內(nèi)外水稻聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)水稻聯(lián)合收割機(jī)的研制歷史長(zhǎng)達(dá)30年，主要有半喂入式與全喂入式兩種收割機(jī)。產(chǎn)品基本處于成熟度較低、技術(shù)含量少及關(guān)鍵性技術(shù)有待攻克的階段；機(jī)型紛亂繁雜，缺乏高可靠性與強(qiáng)適應(yīng)性的水稻收割機(jī)。兩種收割機(jī)存在以下不足：

（1）半喂入式因其輸送距離長(zhǎng)及橫向輸送不整齊，易堵塞輸送交接口；

（2）全喂入式因其采用脫粒效果較好的軸流脫粒，造成脫粒時(shí)間長(zhǎng)及脫粒物細(xì)而亂；

（3）全喂入式因清選負(fù)荷大，造成跑糧嚴(yán)重；

（4）全喂入式潮濕分離效果不好、動(dòng)力消耗較大與夾帶損失大。

國(guó)內(nèi)半喂入式收割機(jī)的產(chǎn)銷量從95年開(kāi)始急速上升。在政府的補(bǔ)貼拉動(dòng)下，南方地區(qū)的半喂入式收割機(jī)市場(chǎng)呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，引起收割機(jī)應(yīng)用保有量迅速上升。國(guó)內(nèi)較受歡迎的半喂入式收割機(jī)有HL2010機(jī)型和東方紅一120為代表的3行機(jī)。

國(guó)內(nèi)全喂入式收割機(jī)具有較強(qiáng)的通用性，在補(bǔ)貼資金相對(duì)較多的南方具有較好的銷量。從近期區(qū)域銷售趨勢(shì)分析可知，水稻聯(lián)合收割機(jī)的需求由江蘇南部、浙江沿海向北發(fā)展，目前已經(jīng)步入淮北、華北及東北等地區(qū)。

國(guó)外大多數(shù)國(guó)家采用適應(yīng)性較強(qiáng)而結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的半喂入式收割機(jī)，如日本與韓國(guó)等國(guó)家。半喂人式收割機(jī)代表機(jī)型有久保田系列、洋馬系列與HL系列等，其中當(dāng)今最高水平的半喂入式收割機(jī)是PRO481為代表的4行機(jī)；其次是人民號(hào)為代表的4行機(jī)。

式中:Ki為整體剛度矩陣；δi為結(jié)點(diǎn)位移列陣；Ri為結(jié)點(diǎn)荷載列陣。i=1表示接觸初始狀態(tài)，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況假定。求解式(1)，得到結(jié)點(diǎn)位移δ1，再計(jì)算接觸點(diǎn)的接觸力P1，將δ1和P1代入與假定接觸狀態(tài)相應(yīng)的接觸條件，如果不滿足接觸條件，就要修改接觸狀態(tài)重新進(jìn)行計(jì)算。這樣不斷的迭代循環(huán)，直至δn和Pn滿足接觸條件為止，此時(shí)得到的解答就是真實(shí)接觸狀態(tài)下的解答。

國(guó)外收割機(jī)產(chǎn)品技術(shù)更新速度快，廣泛應(yīng)用了以下新型技術(shù)：

（1）應(yīng)用一種新型谷物流量調(diào)節(jié)器和一種行走平衡系統(tǒng)；

表1 聯(lián)合收割機(jī)分類及特性

表2 全喂入式、半喂入式聯(lián)合收割機(jī)主要特性參數(shù)值

（2）采用結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的新型分離系統(tǒng)并裝有脫離回流性能監(jiān)控系統(tǒng)；

（3）運(yùn)用增大分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸、大功率發(fā)動(dòng)機(jī)及電子和信息技術(shù)系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)；

（4）應(yīng)用電子傳感器對(duì)所收獲的糧食質(zhì)量進(jìn)行不間斷監(jiān)控；

（5）應(yīng)用GPS輔助系統(tǒng)，部分大中型收割機(jī)運(yùn)用智能化邏輯程序、電子調(diào)節(jié)和操縱系統(tǒng)。

3 江西水稻聯(lián)合收割機(jī)存在的問(wèn)題

（1）可靠性差。收割機(jī)屬于高、難產(chǎn)品，現(xiàn)有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式是科研院所設(shè)計(jì)—企業(yè)生產(chǎn)，由于對(duì)產(chǎn)品各負(fù)其責(zé)且互不溝通，導(dǎo)致產(chǎn)品處于未成熟狀態(tài)?？蒲性核鶎?duì)收割機(jī)的研究大部分是在整機(jī)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上低水平的改進(jìn)及完善而不是基礎(chǔ)部件的研究，缺乏對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。

收割機(jī)可靠性差的主要原因：①收割機(jī)生產(chǎn)制造廠制造工藝簡(jiǎn)單粗糙及精細(xì)度低；②生產(chǎn)廠家使用質(zhì)量較差的材料生產(chǎn)收割機(jī)零部件；③收割機(jī)配套的柴油機(jī)與液壓元件等部件質(zhì)量存在一定的問(wèn)題。

（2）干濕田適應(yīng)性差及通過(guò)性低。江西紅土水稻田比較疏松且在有水的情況下會(huì)膨脹而富有粘性。當(dāng)收割機(jī)在水田或低洼地作業(yè)時(shí)，其通過(guò)性能由土壤的支撐力與抗剪力決定，土壤支撐力可由水田承載能力與軟泥層深度成反比關(guān)系式y(tǒng)=290-7.74x（式中x表示軟泥層深度，y表示10cm處承載能力）求解。

當(dāng)土壤抗剪力較小時(shí)，因土壤水分過(guò)多、結(jié)實(shí)度低而產(chǎn)生拖拉輪子力，產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦；當(dāng)超過(guò)一定程度時(shí)，收割機(jī)不能正常作業(yè)；目前機(jī)身結(jié)構(gòu)龐大及質(zhì)量大，在泥腳較深的田塊作業(yè)及通過(guò)能力較差。

（3）市場(chǎng)發(fā)展盲目性導(dǎo)致品牌多與機(jī)型雜。據(jù)調(diào)查，在贛北2014年有水稻聯(lián)合收割機(jī)約8000臺(tái)，主要機(jī)型有久保田、洋馬與國(guó)力等近6個(gè)廠家生產(chǎn)的10多款機(jī)型。收割機(jī)呈現(xiàn)品牌多及機(jī)型雜現(xiàn)狀。

農(nóng)民面對(duì)如此多雜亂的機(jī)型，難以選擇適合本地地理特點(diǎn)與土壤特點(diǎn)的收割機(jī)；各種品牌互換性極差，在出現(xiàn)故障時(shí)難以及時(shí)有效解決。

（4）對(duì)水稻秸稈處理不合理。秸稈是可再生的生物質(zhì)資源。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)民生活水平不斷的提高，農(nóng)民對(duì)秸稈的利用不再只是作為能源燃料，而是把秸稈作為還田增加肥力肥料、飼草料及生物氣發(fā)電企業(yè)原料等多種用途。

大多數(shù)收割機(jī)缺少秸稈處理裝置，不利于秸稈的綜合利用或切碎還田；同時(shí)由于秸稈綜合利用成本較高與經(jīng)濟(jì)性較差等原因，致使其被簡(jiǎn)單地焚燒或隨意堆積，造成有機(jī)質(zhì)的大量損失和污染環(huán)境。

（5）經(jīng)濟(jì)性差。收割機(jī)在丘陵地形梯田塊作業(yè)時(shí)，尤其在贛東、贛南，需頻繁過(guò)田爬坡操作；且機(jī)身質(zhì)量較重及體型龐大，行走笨拙，引起經(jīng)濟(jì)性差，現(xiàn)有機(jī)型如久保田75收割機(jī)（機(jī)質(zhì)量3390kg，外形尺寸4675×2150×2790，總排氣量2499cc/2.499L）。

在贛南、贛東小田塊作業(yè)時(shí)，需頻繁停車、倒車與轉(zhuǎn)彎，對(duì)于結(jié)構(gòu)龐大型收割機(jī)的有效功率利用率及工作效率均較低。

4 江西水稻聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）向高效微小型發(fā)展。據(jù)地形地貌特征考察可知，江西是多山地、丘陵、土地不規(guī)則及大部分田塊小的地區(qū)。水稻是江西的主要糧食作物，而且種植雙季稻面積約為總面積的70%以上。

現(xiàn)有收割機(jī)因體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜與帶水作業(yè)性差等因素，在江西難以推廣。微小型收割機(jī)因其具有結(jié)構(gòu)緊湊小巧、操作簡(jiǎn)單靈活與轉(zhuǎn)移方便等優(yōu)點(diǎn)，滿足丘陵、山區(qū)及半山區(qū)狹小田塊作業(yè)的要求；其經(jīng)濟(jì)性好與成本低，對(duì)于農(nóng)村生活水平較低的農(nóng)民容易接受。因此收割機(jī)微小型化是其發(fā)展趨勢(shì)。

（2）向零部件“三化”高互換性發(fā)展。在國(guó)家和地方政府的支持下，江西的大小企業(yè)，甚至私人小企業(yè)，盲目的生產(chǎn)收割機(jī)，導(dǎo)致收割機(jī)零部件互換性水平較低。提高零部件的互換性有利于增強(qiáng)收割機(jī)維修的方便性。

收割機(jī)零配件互換性提高的實(shí)現(xiàn)可通過(guò)把收割機(jī)零部件進(jìn)行“三化”：①收割機(jī)工作裝置系列化，如清選裝置、鏈條和鏈輪及液壓升降裝置等零配件；②收割機(jī)零部件制造的標(biāo)準(zhǔn)化，如出草口的位置、產(chǎn)品的外形尺寸及電動(dòng)機(jī)的電路板安裝等；③動(dòng)力配置進(jìn)行通用化。

采用關(guān)鍵總成和整機(jī)本廠生產(chǎn)—其他零部件轉(zhuǎn)給專業(yè)程度較高的零部件企業(yè)生產(chǎn)的模式，可進(jìn)一步地提高收割機(jī)零配件互換性。

（3）向運(yùn)用新型材料與先進(jìn)技術(shù)發(fā)展。在作業(yè)環(huán)境比較苛刻的江西，對(duì)收割機(jī)的耐用性及操作強(qiáng)度具有較高的要求，現(xiàn)有收割機(jī)卻故障率較高，如行走系統(tǒng)的故障、作業(yè)堵塞及零部件損壞等。

新型輕質(zhì)、高強(qiáng)度材料具有耐久實(shí)用性與高強(qiáng)度性，不僅可降低收割機(jī)的故障率，還可大幅度提高收割機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性、稻田通過(guò)性、可靠性和工作效率。因此運(yùn)用新型、輕質(zhì)材料是收割機(jī)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

（4）向信息化與智能化發(fā)展。據(jù)調(diào)查，國(guó)外新型收割機(jī)的各種操縱系統(tǒng)均采用了電子和信息技術(shù)，并普遍采用了GPS系統(tǒng)，甚至有些運(yùn)用了遙感技術(shù)，逐步向完全智能化和信息化發(fā)展。收割機(jī)的技術(shù)性能和作業(yè)質(zhì)量得到了極大的改善。因此向信息化與智能化發(fā)展是收割機(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

近幾年，江西水稻收割機(jī)械化快速發(fā)展，取得了較大的進(jìn)步。收割機(jī)的發(fā)展使農(nóng)民從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)，不僅是農(nóng)機(jī)推廣部門與農(nóng)機(jī)研究部門的任務(wù)，也是生產(chǎn)企業(yè)的使命。

總之，江西水稻聯(lián)合收割機(jī)有較大的應(yīng)用及發(fā)展前景。收割機(jī)的適應(yīng)性、技術(shù)與價(jià)格等方面的難題有待進(jìn)一步突破，積極研發(fā)適合江西的水稻聯(lián)合收割機(jī)，必然會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)江西水稻聯(lián)合收割機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展。

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