谷子機(jī)械化收獲技術(shù)探討
谷子機(jī)械化收獲技術(shù)探討
1近年來，隨著我國(guó)人民物質(zhì)生活水平的提高， 谷子作為一種健康營(yíng)養(yǎng)食品，需求量越來越大。然而由于國(guó)內(nèi)谷子收獲長(zhǎng)期以來一直依賴手工，機(jī)械化收獲沒有得到推廣，一定程度上影響了農(nóng)戶大面積種植谷子的積極性，從而制約了谷子種植業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
據(jù) 2019 年國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站信息顯示，2017 年我國(guó)谷子種植面積是 86.1 萬hm2， 也就是當(dāng)年我國(guó)谷子種植面積在 1300 萬畝左右，未來解決了谷子機(jī)械化收獲難題后，預(yù)計(jì)谷子的種植面積每年將會(huì)有一定量的增長(zhǎng)，對(duì)滿足我國(guó)人民不斷增長(zhǎng)的物質(zhì)生活需要具有十分重要意義。
因此全面實(shí)現(xiàn)谷子收獲機(jī)械化，也是我國(guó)農(nóng)機(jī)行業(yè)需要研究的重要課題之一。雷沃重工結(jié)合多年收獲機(jī)械研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過幾年來持續(xù)調(diào)研、研究、開發(fā)、試驗(yàn)和探索，機(jī)械化收獲谷子已初見成效，給谷子種植戶帶來了福音。
2機(jī)械收獲存在的主要問題和困難
2.1品種、種植區(qū)域差異大
在我國(guó)，谷子種植區(qū)域較廣，谷子的品種也很多。 谷子的品種不同長(zhǎng)勢(shì)也不同， 有高有矮， 矮的莖桿僅僅 70~100cm， 高的有 140~170 cm。 莖桿有粗有細(xì)，粗的莖桿的根部有 1 cm 粗，細(xì)的和小麥相差不多。有些品種谷須較多不易脫粒，有些品種谷須較少易脫粒。 谷子長(zhǎng)勢(shì)交叉不齊， 谷穗下垂時(shí)前后左右方向不定，沉甸甸的谷穗很容易造成植株倒伏或半倒伏，給機(jī)械化收獲谷子帶來了較大難度。
不同區(qū)域收獲時(shí)段也不盡相同，有些地區(qū)在干燥時(shí)收獲，如遼寧阜新和吉林松原地區(qū)。 有的在莖桿和葉子潮濕時(shí)收獲， 如遼寧建平和內(nèi)蒙古的赤峰地區(qū)。
谷子收獲期 10~15 d， 過了收獲期很容易掉籽粒，造成損失。 在收獲期內(nèi)有些品種比較潮濕難脫粒、難分離。
因此谷子收獲機(jī)械必須要適應(yīng)不同品種、 不同區(qū)域和不同時(shí)段的收獲狀態(tài)， 脫粒、分離和清選都要恰到好處，否則很容易造成夾帶損失和清選損失。
2.2機(jī)械收獲谷子分禾難
谷子長(zhǎng)勢(shì)交叉不齊，相鄰谷穗在下垂傾倒時(shí)會(huì)相互交織在一起，谷子長(zhǎng)勢(shì)有的高度可達(dá) 1.7 m。 聯(lián)合收獲機(jī)收獲時(shí)，必須要能夠?qū)⑾噜徆茸記Q速分開，割刀切割后谷子要決速送入收割臺(tái)，這樣才能順利收獲，不至千造成割臺(tái)掉穗損失。 割臺(tái)兩側(cè)分禾器要求能將谷子秸桿快速分開，并防止谷子秸桿纏繞撥禾輪等部件，所以分禾器是一個(gè)很重要的功能部件。
2.3機(jī)械收獲谷子掉谷穗
收割臺(tái)掉谷穗造成割臺(tái)損失，是機(jī)械化收獲谷子最常見的難題。 谷穗被分禾器強(qiáng)行拉斷掉落。 谷子莖桿被割刀切斷后， 會(huì)存在被撥禾輪拋到割臺(tái)外面的現(xiàn)象，產(chǎn)生損失。 所以使用聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷子， 收割臺(tái)掉谷穗問題必須要徹底解決。
2.4機(jī)械收獲谷子脫粒分離難
2.4.1谷子的脫粒問題
谷子的脫粒難度較大，谷子籽粒質(zhì)量很輕，千粒質(zhì)量?jī)H僅 3.6 g 左右（試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)），聯(lián)合收獲機(jī)在脫粒時(shí)，往往會(huì)存在沒有被脫凈的“小谷朵”，也就是俗稱的“谷碼子”。 這些“谷碼子”上還帶有籽粒， 最好要經(jīng)過二次硐壓脫粒，即使經(jīng)過了二次硐壓脫粒后，也會(huì)存在少量的“谷碼子” 沒有被脫干凈的情況，往往要經(jīng)過雜余回滾筒的三次脫粒，才能徹底脫粒干凈。
2.4.2谷子分離難問題
聯(lián)合收獲機(jī)無論是縱軸流機(jī)型或橫軸流機(jī)型， 都存在著谷子分離難的問題， 谷子經(jīng)過脫粒滾筒脫粒后，如果分離凹板孔徑或柵格間距比較大，“谷碼子”上的籽粒還沒等脫粒干凈就已經(jīng)落入了清選裝置； 如果分離凹板孔徑或柵格間距過小， 又會(huì)造成凹板堵塞， 產(chǎn)生嚴(yán)重的夾帶損失。 往往在不同地區(qū)谷子的狀態(tài)不同，當(dāng)分離凹板的孔徑或柵格的間距相同時(shí)，谷子的收割效果也不同，這就是使用聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷子的難度所在。
3小麥?zhǔn)斋@機(jī)收獲谷子的關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)分析與改進(jìn)措施
3.1收割臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與改進(jìn)
3.1.1分禾器加高并向前延伸
收獲時(shí)分禾器能夠?qū)⒐人敕珠_，是聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷子的推本要求。 雷沃重工研發(fā)人員經(jīng)過幾年的摸索、改進(jìn)，將谷子割臺(tái)分禾器加高并向前延伸，分禾能力得到了陰顯改善，經(jīng)過田間收獲驗(yàn)證已獲得了廣大谷子種植戶的普遍認(rèn)可。
3.1.2增加收割臺(tái)底板前后寬度
聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷子， 最大的損失是割臺(tái)掉谷穗損失， 如果割臺(tái)底板前后寬度和小麥割臺(tái)一樣， 當(dāng)收割高桿谷子時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)在割刀前面掉谷穗現(xiàn)象，造成大量損失。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，將小麥?zhǔn)崭钆_(tái)底板， 自喂入攪龍前部增加300~400 mm， 推本解決了掉谷穗問題。
3.1.3增加撥禾輪直徑
因谷子長(zhǎng)勢(shì)比小麥高，有些地區(qū)高度已在 1.4~1.7 m，收獲中撥禾輪需要越過谷穗，撥動(dòng)谷子往收割臺(tái)方向移動(dòng)，所以撥禾輪直徑為 1 m 的小麥?zhǔn)斋@機(jī)已不能滿足需要。收獲谷子， 一般撥禾輪直徑要達(dá)到1.2 m，同時(shí)撥禾輪托架需要加長(zhǎng)，割臺(tái)體加長(zhǎng)后，為防止撥禾輪前伸量不夠，衭禾效果不好造成割臺(tái)損失，可將撥禾輪左右支臂加長(zhǎng) 200 mm。 另外撥禾輪轉(zhuǎn)速應(yīng)適當(dāng)降低，盡量避免撥禾回帶出現(xiàn)谷子拋撒損失。 撥禾輪彈齒及兩側(cè)幅板增加防護(hù)， 防止谷子秸桿纏繞影響作業(yè)。
3.1.4 增加收割臺(tái)后擋板
聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷子，撥禾輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中往往會(huì)帶動(dòng)谷穗將谷穗拋起。為防止谷穗被拋到外面，將收割臺(tái)后板加高，阻止谷穗被拋到收割臺(tái)外面，也可做成弧形網(wǎng)狀，比較實(shí)用。
3.2 脫粒分離裝置結(jié)構(gòu)分析與改進(jìn)
谷子的脫粒過程與小麥的脫粒過程有一定區(qū)別，谷子主要以揉搓和硐壓原理脫粒[1]，而小麥采用揉搓加打擊脫粒。谷子打擊脫粒作用并不大，需要依靠對(duì)谷子的擠壓和揉搓，籽粒才能完全脫下來。 而且脫下來的有一部分是“谷碼子”， 這些
“谷碼子”是帶籽粒的，所以脫粒分離裝置結(jié)構(gòu)很重要。 目前國(guó)產(chǎn)通用型小麥聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷子，脫粒分離裝置通常采用下列幾種結(jié)構(gòu)。
3.2.1紋桿滾筒＋柵格凹扳脫粒＋柵格凹板分離結(jié)構(gòu)（橫軸流）
也就是滾筒采用紋桿 ＋ 分離板結(jié)構(gòu)保持收小麥狀態(tài)不變，脫粒凹板采用柵格式結(jié)構(gòu)，分離凹板也采用柵格式。 這種結(jié)構(gòu)谷子脫粒后產(chǎn)生的“谷碼子”，有一小部分會(huì)通過柵格凹板直接沺到清選室，還有一部分未分離的“谷碼子”在滾筒上蓋導(dǎo)向板的作用下，移動(dòng)到軸流滾筒的分離段進(jìn)行分離，再經(jīng)過滾筒上的分離板與柵格凹板的二次擠壓揉搓， 再次進(jìn)行脫粒分離，這種脫粒結(jié)構(gòu)，籽粒脫粒干凈徹底，籽粒破殼率低。
3.2.2紋桿滾筒＋編織網(wǎng)狀凹板脫粒＋編織網(wǎng)狀凹板分離結(jié)構(gòu)（橫軸流）
如在雷沃 GF 系列機(jī)型的推礎(chǔ)上改進(jìn)型，這種結(jié)構(gòu)的滾筒，第一滾筒采用紋桿結(jié)構(gòu)，凹板采用編織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)狀分離凹板的好處是分離面積大， 分離效果好，對(duì)籽粒的保護(hù)性好，籽粒破殼率較低。但網(wǎng)狀凹板，脫粒效率沒有柵格凹板高，好處是這種機(jī)型具備了三次脫粒功能，即第一次紋桿滾筒 ＋ 網(wǎng)狀凹板脫粒， 也就是第一滾筒脫粒。第二次軸流滾筒脫粒，也就是軸流滾筒的入口，活動(dòng)凹板與紋桿滾筒配合二次脫粒。 第三次是分離板與編織篩硐壓脫粒和分離。 另外經(jīng)過清選篩清選后，仍然存在少量的“谷碼子”，再經(jīng)過雜余回滾筒復(fù)脫，推本實(shí)現(xiàn)了谷子的徹底脫粒。
3.2.3滾筒脫粒塊＋網(wǎng)狀分離凹板結(jié)構(gòu)（縱軸流）
如在雷沃 GM 系列縱軸流推礎(chǔ)上改進(jìn)型。 這種結(jié)構(gòu)采用紋桿脫粒塊單縱軸流滾筒配合編織網(wǎng)狀凹板進(jìn)行脫粒分離， 來實(shí)現(xiàn)完全脫粒的目的。
脫粒凹板和分離凹板，全部采用了編織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 分離段也具有脫粒功能，所以不會(huì)產(chǎn)生沒脫凈的“谷碼子”。 由千編織網(wǎng)狀分離凹板，分離面積大，具有很好的分離效果。這樣既保證了脫粒效果，又解決了分離問題。并且部分落入清選篩的“谷碼子“ 經(jīng)清選篩導(dǎo)入雜余同滾簡(jiǎn)裝置再次進(jìn)入滾簡(jiǎn)進(jìn)行脫粒，確?！肮却a子“能被徹底脫粒干凈。 雷沃 GM 縱軸流，滾簡(jiǎn)電液控制無級(jí)變速， 收獲谷子效果很好， 完全能夠滿足谷子種植戶的華本需求。
以上幾種脫粒分離裝置收獲谷子，還有一個(gè)華本要求，就是必須有較適宜的滾簡(jiǎn)脫粒轉(zhuǎn)速， 一殷保證滾簡(jiǎn)線速度在28~30 m/s， 否則會(huì)產(chǎn)生脫粒不凈和夾帶損失。
3.3 清選裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)
3.3.1 降低清選鳳速
由于谷子籽粒比較小，千粒質(zhì)量?jī)H3.6 g，所以清選風(fēng)速很關(guān)鍵，風(fēng)速大了容易吹出籽粒，需要在小麥機(jī)的華礎(chǔ)上降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
可通過更換風(fēng)扇帶輪的辦法，減小風(fēng)扇轉(zhuǎn)速， 如雷沃 GF80 系列聯(lián)合收獲機(jī)， 收割谷子狀態(tài)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為 630 ~670r/min。
3.3.2 清選篩結(jié)構(gòu)改進(jìn)
收獲谷子，會(huì)出現(xiàn)較多的“谷碼子“，魚鱗篩不能完全將“谷碼子“清選出去，所以需要網(wǎng)狀篩或沖孔篩，一殷上篩采用篩孔較小的編織網(wǎng)狀篩或沖孔篩，下篩使用魚鱗篩。
上篩可以將巳經(jīng)脫粒干凈的“谷碼子““清選到機(jī)外，沒有被脫粒干凈的， 通過尾篩返同滾簡(jiǎn)，進(jìn)行二次脫粒。
下篩魚鱗篩可以根據(jù)負(fù)荷情況進(jìn)行開度調(diào)整，負(fù)荷過大，魚鱗篩需要開大一些，否則就開小一些，也可以控制籽粒被風(fēng)吹出。
4小結(jié)
基于以上分析，使用小麥聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷子時(shí)，需要進(jìn)行以下結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
(1)割臺(tái)底板自喂入攪龍前部前伸加長(zhǎng) 300~400 mm。
(2)分禾器同步前伸，并根據(jù)作物具體高度和植株長(zhǎng)度適當(dāng)加高。
(3)割臺(tái)后擋板適當(dāng)加高或增設(shè)編織網(wǎng)擋板。
(4)脫粒最好采用華于揉搓和碳?jí)好摿＠碚搧碓O(shè)計(jì)具體脫粒結(jié)構(gòu)。 必要時(shí)增加脫粒次數(shù)。 分離采用編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
(5)撥禾輪直徑適當(dāng)加大，轉(zhuǎn)速適當(dāng)降低，盡量避免撥禾同帶出現(xiàn)谷子拋撒損失。 撥禾輪彈齒及兩側(cè)幅板增加防護(hù)，防止谷子秸桿纏繞。
(6)根據(jù)作物干濕程度和千粒質(zhì)量的不同， 適當(dāng)調(diào)節(jié)和降低清選風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，減少清選損失。
(7)上篩采用篩孔較小的編織網(wǎng)狀篩或沖孔篩。
(8)使用聯(lián)合收獲機(jī)收獲谷子與收獲小麥有很大區(qū)別， 必須依據(jù)實(shí)際情況，參考以上分析，在不同區(qū)域、不同條件下有針對(duì)性地制定具體措施應(yīng)用推廣，才能得到滿意的效果。
（來源：《農(nóng)業(yè)機(jī)械》2020年第1期
作者：崔玉山 秦永峰 王歡 焦中元 王樂剛 韓克翠 倪國(guó)慶）
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