国内水稻联合收割机的发展历程

2014/10/10 13:51:29    中国农机设备总网

       水稻是我国主要粮食作物之一,种植面积近2600万hm2,产量近1.6亿吨,约占世界水稻种植面积的21%,产量占世界总产量的34%。我国水稻主产区在南方,南方多丘陵、梯田,地区的季节性、作业环境差异也大,这对水稻联合收割机的适应性和可靠性提出了更高的要求。此外,土地分散经营使得机械收获效率低,这都在一定程度上制约了水稻联合收割机的发展。

    艰难的发展历程

    自上世纪50年代末到60年代中期,随着“农业的根本出路在于机械化”口号的提出,在行政手段的推动下,国家着手在各地建立新式农具推广站,大力推广收割机的使用,其中联合收割机推广了近 7000台(主要在国营大型农场使用),机型仿制国外的联合收割机。这期间曾出现过一场科研热潮,紧接着文化大革命使许多科研机构和组织被迫解散,一些经过科研人员艰苦努力所取得的科研成果付之东流,这场热潮也随之迅速中断。直到70年代中后期才又逐渐开始恢复科研工作。在此期间,也出现了一些机型,但大多没有形成最终产品。

    从上世纪70年代末到80年代中期,联合收割机才真正在我国进入实际应用阶段。这时候的机型基本上是以四平产的东风—4型自走式和桂林产的桂林—2型配套式全喂人联合收割机为主,以及在东北大型国营农场引进使用的国外大型全喂入自走式机型,如JD-7700等,大多用于收割小麦,只能勉强兼收水稻。

    到了上世纪80年代末、90年代初,国内逐渐开始出现了一批新的机型,如镇江生产的江南-120型自走式、无锡产太湖-1350型自走式、福建产农友-90型配套式等半喂人联合收割机;以及广东产珠江—2型自走式、开封产金马-1065型自走式、佳木斯产JL-1065、1075型自走式、四平产E514自走式、陕西产 4L-1.5型配套式、上海产上海—ⅡB型配套式、南通产上海—Ⅲ型配套式、临海产海马—I型配套式等全喂人联合收割机。

    快速发展阶段

    从1993年下半年开始,在持续两年多的低谷徘徊之后,包括联合收割机在内的整个农机市场开始走向复苏,垄断逐步被打破。由于水稻收获机械是技术含量最高的农机,是水稻生产机械化的难点,也是各地发展农机化的切人点,加上水稻联合收割机跨区作业取得的显著效益和影响,水稻联合收割机热一直在持续。农机大企业、一些非农大企业和集团以及民营企业受利好和国家政策的影响也加盟水稻联合收割机生产行列,如常柴、一拖、北汽福田公司、长江集团、金浪公司、柳林、三联、星光等加入到研制、生产当中,大企业和集团凭借资金与技术优势很快切人市场,并且大大提高了产品质量、性能和技术含量,使产品的升级、更新换代的能力显著增强,推动了我国水稻收获机械化的发展,据统计我国水稻联合收割机生产厂家近300多家。

    进入1994年以来,随着一批新机型的相继问世,形势更加快速地向多极化方向发展。到了1996年,形成多极化格局,垄断也同时被彻底打破,市场竞争更趋于激烈。在这一阶段,出现了许多具有市场竞争力的机型,例如,新疆—2型、上海—Ⅱ B型、海马—Ⅲ型、珠江-1.5型、常柴4L-2.2型、湖州-160型、台州—150型、太湖-1450型、4LZ-150、4LZ— 160,等等,履带自走式机型发展迅速,背负式机型的市场日见萎缩,有被逐步取代的趋势。联合收割机的保有量将近8万台。近些年更是出现联合收割机遍地开花的局面,这一方面说明了市场的无序化,另一方面也反映出多极化的趋势。

    技术提高阶段

    半喂人式联合收割机收获水稻适应性强,日本、韩国多采用这种机型,但结构复杂,整机进口成本偏高。国外一些厂商看到我国联合收割机市场培育正口益走向成熟,近年来纷纷来华投资建厂,如日本“洋马”、“久保田”、东洋收割机(江苏)有限公司等公司,其优势在于技术先进、资金雄厚,产品制造精良、性能稳定。到上世纪90年代,在我国南方地区出现了一股半喂入联合收割机热。主要表现在现代农装科技股份有限公司、北汽福田车辆股份有限公司潍坊收获机械分公司、湖州中收星光联合收割机制造有限公司、泰州现代农业装备有限公司、常柴股份有限公司、现代农装湖州联合收割机有限公司等企业进行引进、消化和吸收国外半喂人技术,结合中国国情进行研究和开发。半喂入式代表机型主要有久保田系列、洋马系列、HL系列、福田谷神 B1500、太湖-1450、中农机503、星光-450、碧浪—150、东杭-2000、东方红-120、贫乐-500等。

    在“九五”、“十五”期间国家把水稻收获列入重点攻关项目组织科研单位、大专院校和企业进行联合攻关,农业部南京农业机械化研究所、河北天同神农机械有限公司、黑龙江省农垦科学院工程所、山东工程学院、广东省农机研究所、福建省机械研究院、江苏省锋陵集团等单位对割前脱粒技术进行了研究。这种机型采用了日前国际上最先进的梳脱收获工艺、梳脱—茎秆切割整齐铺放联合作业的工艺流程,其作业的工艺路线是:梳脱装置先将谷物梳脱下来,经输送装置送人复脱清选装置中进行复脱清选,获得干净的籽粒,同时设置的切割装置将梳脱干净的草秸切割并整齐铺放在田间,也有的机型配粉碎装置或切碎装置将茎秆切碎还田。东北农业大学工程学院研制的4ZTL-1800机型专利发明,为了利用摘脱滚筒作业速度快的优点,对上述摘脱台进行重大改造:用气流吸运脱出物取消了螺旋推运器和中央输送链耙,从而获得充裕的空间以便设置禾秸的切割搂集装置,实现了摘脱同时收割禾秸的联合收获。后者搂成条铺于两履带之间通过。由于气吸使得它对作物不同生长状态的适应性增强,无论慢速或快速作业,落粒损失均较低。采用了轴流滚筒复脱,立筒筛与环形道垂直气流清选机构,结构较简单、造价较低。缺点是能耗比摘脱台增加,但与其他类型相比较并不逊色,体积显得庞大但体重增加不多,噪声有所增大。

    全喂入轴流滚筒型联合收割机由于轴流滚筒采用大间隙、较低转速,脱粒作用柔和、脱粒过程长,反复作用多次,这就能兼顾脱净和减少破碎的要求。同时利用离心力分离谷粒,因而可由一个轴流滚筒与凹板实现脱粒与分离两个功能,使结构简化。在水稻收获机上它已取代了传统的切流滚筒与键式逐秸器的组合,这已成为定论。亦已成为大豆、玉米脱粒分离通用的型式。其中,(1)横置轴流脱拉——分离滚筒,如珠江— 1.5、湖州-130型以及悬挂在轮式拖拉机上的背负式之类。横置轴流滚筒因长度受限,一般均用于小、中型收割机上。高茬收割时脱粒与分离性较好,效率也得以提高,但影响旋耕和稻草的回收利用;低茬收割时喂入量大,脱粒与分离性能下降,必须放慢行速,效率下降;作物潮湿时易堵塞滚筒。(2)切流脱粒滚筒加横置轴流分离滚筒如新疆—2、福田谷神— 3与JL3070、3080,由于采用了切流滚筒脱粒,在降低水稻破碎率方面不如轴流的那样能完全满足要求,在收到较难脱的梗稻时,脱净率与分离性能欠佳,低茬收潮湿水稻时常有堵塞滚筒现象。它毕竟属于以收麦为主的机型,若用高茬方式收易脱粒的或籼稻时则性能会有所改善。(3)纵置轴流脱粒——分离滚筒如Case2388与纽荷兰TR88、TR89。滚筒纵置,其长度不受限制,故适合大生产率的机型,清选筛面上物料的横向分布比横置型较均匀。缺点是物料输入滚筒喂人口不昂流畅,螺旋喂入叶片易磨损、传动结构较复杂。提高脱净率、减少破碎率在此机型上得以兼顾,但其比能耗大;在低茬收潮湿作物时亦有堵塞。 (4)切流脱粒滚筒加纵向轴流分离滚筒如JDCTS-Ⅱ、 JL3518、JL3316采用纵向带板齿的分离双滚筒,特点是分离该筒与外围凹板系偏心配置,滚筒间隙在上方显著扩大。使物料层每旋转一周得以松散一次,谷粒在层内便更换一个位置,可促进分离。它在收获后期或收较干的水稻时性能会有保证,因为它滚筒长度不受限制。实质上其切流滚筒间隙放大、速度降低,降低了对谷粒的损伤,而脱粒作用因此减弱的部分由分离滚筒来补足。以上两项滚筒纵置,空间较宽松,多用在大型联合收割机上,缺点是机器较重,收获水稻时,用轮式行走装置,防陷性能不足,同时地面留节深辙给平整土地加重负担。半链轨和橡胶履带式的结构、制造工艺宜着重开发,它不仅在水稻收获且在减轻土壤压实、促进免耕与少耕技术的发展方面均具有深远意义。

    发展趋势

    随着农村城市化的进程,越来越多的耕地被占用,粮食的总产量在逐年减少。一些农学专家为了解决我国粮食问题正在研究超级杂交稻,亩产在700千克以上的杂交水稻已经问世,并逐步在大面积推广。超级杂交稻最高亩产可望达到900千克。截至2004年底,超级稻新品种在四川、福建、湖南、安徽、辽宁、浙江等水稻主产区已累计推广1000万hm2。从今年起,我国将在广东、福建、湖南、湖北、江西、江苏、浙江、安徽、四川、重庆、吉林、辽宁等12个省市率先启动实施超级稻示范推广项目,力争今年超级稻推广面积达到400万hm2。超级杂交稻与现有水稻的特性差别很大,单产高、长势密、茎秆粗、秆青叶茂、含水率高。收获这种水稻,对现有全喂入和半喂入机型在技术是一个严峻的挑战,现有推广使用的联合收割机都不适应超级稻的收获,脱粒装置处理容量与高产大流量不匹配,秆青叶茂的作物在大流量的条件下分离更加困难。如何解决这种高产超级稻的收获问题已引起收获机械专家们的注意,也已成为科技领导部门重视和关注的问题。有些收获机械专家认为,割前脱粒(梳脱式)机型由于作业时茎秆不进入机器中,可以减少机具对物料的处理量、降低损失、减少功耗、提高工作效率,是解决超级稻收获的理想机具之一。

    在我国某些地区近年因为稻草作为工:业原料的用途迅速增加,用户要求整草的呼声很高。宁夏中卫地区对水稻茎秆保留有强烈的要求,主要用于大棚及苗木覆盖;有的地区用茎秆作为食用菌的培养基。很多地区梳脱式收获后整草回收每亩草秸可售180~200元,给农产带来可观的经济效益。对全喂入机型草秸不能回收,割茬高反映强烈,有些地区全喂入机型已不受欢迎。河北省正在进行一项研究,小麦收获时在田间保留秸秆不切割,夏季种植玉米时采用免耕种植方式,以利于保墒,玉米产量也增加。黑龙江省正在进行一项试验和研究,水稻收获后保留茎秆不割,下茬种植时仅在要插秧的行上采用免耕或少耕法,茎秆腐烂氨化后既增加了土壤肥力,又减少了病虫害。农民要求秸秆完整性的需求将促进梳脱式机型和半喂人机型的发展。
    当前主流机型的发展是在保证良好性能的前提下,向高效、大功率、大喂人量方向发展,以提高生产率;对收获损失率低、高清洁度的主要工作部件的研究更为深入,研制单滚筒或双滚筒纵置的轴流式脱粒分离结构;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;以人为本,广泛应用机电一体化和自动化技术,向舒适性、使用安全性、操作方便性方向发展;向智能化收获机发展,使操纵、调节更加灵活、快捷、方便。

    我国地形复杂,水稻种植的农艺、作物品种、土壤情况、水文条件相差较大,单一的水稻收获机械不可能适用所有的水稻收获,加上自然条件和经济因素的影响,多品种、多机型将成为近一段时期内水稻收获机械的发展特点。在工业发达国家,水稻收获机械已经有了长足的发展,除了具有传统的基本功能外,自动化控制秸秆堆放处理、自动打包等技术也在水稻联合收割机上得到了应用,这也必将成为我国水稻联合收割机发展的主要方向。

    在我国重点发展水稻联合收割机:全喂入式水稻联合收割机须用切流脱粒滚筒加轴流分离滚筒,小型机以横置、大型机以纵置为宜,目前以深受广大农场及农村用户认可。半喂入式水稻联合收割机宜积极发展国产机型,不宜盲目模仿追求现代化,要善于简化以降低成本。割前摘脱式水稻联合收割机的诞生,必将在将来的市场竞争中占有一席之地。我国水稻收获机械的发展任重道远。