农机化司发布收获机械化科技发展报告
农机化司发布收获机械化科技发展报告
资料图
四、收获机械化(节选)
(一)专业组工作开展情况
(3)取得成效
①农业部南京农机所创制研发的4HLB-2型半喂入花生联合收获机、4H-1500型和4H-800型花生分段收获机及4HZB-2型半喂入花生摘果机,在2015年得到了进一步优化提升和广泛应用,已成为我国花生机械化收获市场主体和主导产品。其中4HLB-2型半喂入花生联合收获机继进入全国农机购机补贴目录之后,又进入了青岛、福建等地方农机购机补贴目录,已销往全国各花生主产区,市场占有率稳居前列,2015年累计销售近百台,实现销售收入900多万元、利税300多万元。农业部南京农业机械化研究所研究成果“花生收获机械化关键技术与装备”获2015年国家科学技术发明二等奖。
②农业部南京农机所创制的高效4HLB-4型半喂入四行花生联合收获技术成熟稳定,已完成成果转化。2016年完成了对高效半喂入四行花生联合收获技术的优化提升,重点研究了随行限深智能控制、多链夹持错位交接有序输送、大落差广适性防缠绕摘果、多风系无阻滞清选和作业参数自动监测等关键技术。优化提升后的新一轮样机分别在山东临沭、江苏泗阳等地开展了田间性能试验和示范。试验表明,该设备配置合理、高效智能、操控便捷、性能稳定,作业环节顺畅可靠,摘净率、破损率、含杂率等作业指标良好,生产效率可达6-7亩/h,满足了市场对高效花生联合收获装备的需求。
为加快技术熟化和产品化开发进程,高效四行半喂入花生联合收获技术已转让到山东临沭县东泰机械有限公司,开展技术合作,研发产业化工装模具与制造技术,构建产品生产工艺与质量控制体系,进行产品化设计和小批量生产。
央视财经频道-中国财经报道栏目对高效四行半喂入花生联合收获技术进行了专题报道。
③农业部南京农机所创制的4HLJ-8型全喂入八行花生捡拾联合收获机完成了新一轮优化提升,整体技术性能成熟稳定。为满足我国高效花生联合收获装备市场需求,在2015年八行花生捡拾联合收获机改进提升的基础上,继续改进完善4HLJ-8型全喂入八行花生捡拾联合收获机,并进一步优化提升作业过程中的平顺捡拾输送技术、多品种花生摘果技术和复杂花生果杂清选技术。完成了新一轮样机设计、试制与田间试验。试验表明,整机配置趋于成熟,工作更加可靠;品种和收获时间适应性强;摘净率、破损率、含杂率等相对于上轮作业性能均有较大改善。在上一轮样机基础上,对八行花生捡拾联合收获机柔顺捡拾输送、低损摘果分离、高效清选集果等技术环节进行了重点优化提升,并连续多次在江苏常州、泗阳进行田间示范,试验示范面积累计100余亩。优化提升后的八行花生捡拾联合收获机对花生品种和收获时间的适应性强;摘净率、破损率、含杂率等有较大提高;生产效率可达13-18亩/h,整体技术性能成熟稳定。
④农业部南京农机所完成自走式甘薯联合收获机首轮样机设计。为改变我国甘薯联合收获机空白状态,满足中大田块甘薯集成度高的收获需求,进一步研究优化自走式甘薯联合收获机技术方案,优化参数和结构,开展轻型限深切边挖掘、自动去秧去蔓、两级输送分离、捡拾选别、便捷收集、无级变速自走底盘等关键技术研究,开展可一次完成挖掘、输送、清土、去秧、选别、集果作业的甘薯联合收获机整机图纸优化设计,并开展了零部件试制和自走底盘试制,即将开展整机装配及试验。
⑤农业部南京农机所完成了一次两垄作业的甘薯秧蔓粉碎还田挖掘收获复式机性能的优化提升,改进了前端两侧限深轮结构、后端单轮支撑机构、内腔二次粉碎机构、垄顶切刀的形式与排布,该机尤其适宜粘重土区中大型种植户使用,亦可根据需求,拆分为两个组件,可独立完成一次两行切蔓、两垄挖掘收获作业。2016年10月、11月,该机在江苏溧水,镇江扬中、安徽宿州等地开展田间试验,试验表明该机作业高效、适应性广,尤其针对近年收获季节雨水多发的情况。适应性广,尤其针对近年收获季节雨水多发的情况。
农业部南京农机所在2015年研发2ZGF-2型复式移栽机的基础上,对可一次完成旋耕、起垄、破茬、栽插、修垄等作业的2ZGF-2型复式移栽机进行技术提升,在入土形式、压垄严重、破伤垄顶和理论创新等方面取得重要进展,并在江苏扬中、江苏溧水、湖南临湘等开展生产试验与推广示范。以2ZGF-2型复式移栽机为基础,增加施肥功能,增加作业行数,采用不等宽垄距结构等,研发出2ZGF-3型旋耕施肥起垄移栽复式机,并有20台套销往韩国公司所在的安徽泗县租赁的万亩甘薯种植基地,并开展试验示范和生产考核。为解决国内丘陵山地甘薯生产机械严重短缺问题,研发适用于丘陵薄地作业的4JSW-600步行型微小甘薯秧蔓粉碎还田机,针对上一轮样机重心配置不合理、田间调头移动不便、模块更换难度大等问题,对小型薯蔓还田机进行了新一轮样机优化设计、试制和试验,在江苏溧水开展田间碎蔓还田、挖掘收获等试验。
⑥华南农业大学洪添胜教授及其团队成员2016年度的研究重点为山地果园双轨运输机的优化与推广应用,山地果园履带运输机、轮式运输机和自走式电动单轨运输机的试验示范与推广应用。申请并公告发明专利8件,出版《山地果园运送装备》专著1部,发表山地果园运输机论文9篇,“一种具有安全装置的山地果园货运系统”获广东专利优秀奖。洪添胜教授及其团队成员开展了山地果园双轨运输机载物滑车的摩擦制动装置的研制,摩擦制动装置主要由刹车杆、摩擦片支撑架、摩擦片、支撑柱横梁、调节手轮、移动杆、弹簧、移动杆约束块、移动板、钢丝绳固定块、第一钢丝绳约束装置和第二钢丝绳约束装置等组成;开展了装拆式双轨运输机驱动总成轻量化设计,更换了驱动总成的动力装置,同时将牵引用的钢丝绳改用高强度特种钢丝绳,经过各种优化配置后现在的驱动总成重量大大降低,体积比原来缩小,方便了驱动总成的移动与装拆;对山地果园蓄电池驱动单轨运输机的优化与改进,在机械传动装置方面取得了较大突破,加入了机电一体化测控装置,并提高了驱动电机的功率,使运输机的下坡速度处于较恒定的工况。
⑦江苏大学针对我国水稻收获机械产品低端严重过剩、高端匮乏等现状,在高效能多滚筒履带式全喂入联合收割机方面开展了多项研究,重点突破了多滚筒脱粒分离、多风道振动清选、履带式行走底盘与操纵系统、秸秆粉碎和大粮箱等装置核心技术,开发了4L-5.5D型履带式全喂入联合收割机产品。该产品已在久富农业装备有限公司试制,争取2017年通过了小批量投产鉴定,2018年进入市场。
⑧江苏大学联合南通棉花机械有限公司通过强强联合,发挥高校与企业各自的优势,突破了履带自走式秸秆捡拾打捆机的整机配置、打捆机喂草顺畅输送、高密度、大尺寸秸秆压缩打捆和集草箱等多项关键技术,研制出全新履带自走式秸秆捡拾打捆机,申请发明专利3件。该产品已在南通棉花机械有限公司试制,争取2017年通过了小批量投产鉴定,2018年进入市场。
⑨广西农业机械研究院对近年研发的4GZQ-260型和4GZQ-180型两款切段式甘蔗联合收割机继续进行试验、改进。榨季期间,在广西农垦金光农场、崇左市江州区和扶绥县、北海市、贵港市覃塘区等蔗区开展甘蔗收获试验,并帮助当地蔗农收获甘蔗。总共完成试验收获面积约550亩,收获甘蔗量约1570吨。并由广西农机鉴定站完成了两款机型可靠性考核。该两款型号收割机功能完善、可靠性有了较大提高,技术性能达到国内先进水平,部分技术处于国内领先水平。但是样机的零配件质量、制造安装水平有待进一步提高,杂质分离性能等有待进一步改善,局部结构及参数有待优化提升。
根据应用试验中发现的问题,广西农业机械研究院在榨季结束后开展了针对性的研究、试验、改进。开展的工作有:利用高速摄像机对甘蔗收割机切段装置的切段过程进行分析研究;对甘蔗收割机的杂质分离系统,包括气流通道、分离风扇等机械结构进行了分析研究、改进;对甘蔗收割机的输送系统进行了分析研究等。研究工作取得了较好的成效,使甘蔗收割机在切段性能、在杂质分离性能等方面得到了改善。
⑩在蔬菜机械化收获方面,浙江大学王俊教授及其率领的团队完成了甘蓝类蔬菜收获机械新一轮改进设计,改进设计后的甘蓝收获机为一次性收获式,单行作业,配备专用履带式动力底盘,收获台架主要由引拔装置、输送提升装置、切根装置、剥叶装置、收集装置等组成,可一次完成甘蓝的拔取、输送、切根、剥叶、装箱等作业。农业部南京农机化研究所正在开发大蒜收获机,已完成切根试验台的搭建与试验。河南科技大学重点解决了胡萝卜收获机根茎分离装置的研究与试验。宁夏回族自治区大学则开发了一种侧悬挂式和一种牵引式的宝塔菜收获机。而对于研究起步较早的根菜类蔬菜收获机械,各研究单位更注重机型的改进与性能的提升,发展机具的收获新方法、自动化、智能化等。
?新疆维吾尔自治区农科院农机化研究所蒋永新研究员与陈发研究员结合自身国家“十二五”有关项目、课题等,开展了“适度规模下机采棉机艺融合技术研究”及“亩产籽棉600公斤高产高效技术研究经与示范项目”工作,重点开展“72+4cm超窄行模式”的机艺融合研究工作,小规模示范500亩。其中对不同模式下的产量、机采撞落棉率、采净率等方面进行实验研究,并取得了相应数据。
?福田雷沃重工股份有限公司开展适应于不同收获条件下收获机参数调节与部件快速更换技术研究,通过对国内外联合收割机智能检测的资料收集与技术分析,制定了喂入量监测和脱粒滚筒凹板间隙检测与控制的总体方案,研制了喂入量监测无线传感器,实现了脱粒滚筒凹板间隙的检测与自动控制,解决了切纵流智能控制稻麦收获技术与装备研究的关键问题。
?福田雷沃重工股份有限公司NVH测试与分析技术研究:利用实验室NVH实验设备,主要完成传动系统振动、发动机振动台架振动、整车振动实验和模态等振动实验研究,整车噪声实验研究,为产品可靠性和舒适性提供了解决方案。
?福田雷沃重工股份有限公司联合了国内农机行业的龙头、骨干企业和国内一流科研院校,包括:江苏大学、北京理工大学、东南大学、上海交通大学、中国科学院合肥物质科学研究院、北京农业智能装备技术研究中心等共10家单位,完成了十三五国家重点研发计划“智能农机装备”重点专项“智能化稻麦联合收获技术与装备研发”项目申报。项目正按照计划在紧张的实施中。
?福田雷沃重工股份有限公司与江苏大学合作“智能化GE70谷物联合收割机研究”项目的研究开发,重点开展智能化谷物联合收割机的关键技术、制造工程技术和产业化技术的协同攻关,开展室内和田间载荷、性能、可靠性等试验研究,研制具有自主知识产权的智能化谷物联合收割机,达到世界一流水平。项目主要研究内容包括:核心工作部件结构创新、智能监控技术创新、整机可靠性技术创新、加工、焊接、涂装、装配、在线监测、物流等柔性生产设备和生产线开发等。
?福田雷沃重工股份有限公司在8-12kg/s大喂入量谷物收获机开发方面填补国内空白,并实现俄罗斯、中东等地区的出口。在五年内国内市场占有率达到20%,十年内市场占有率达到60%,使公司成为中国最大的大喂入量收获机械生产和出口企业。
?福田雷沃重工股份有限公司开展了轴流式脱粒滚筒技术研究,通过轴流式脱粒滚筒部件实验平台,从脱粒元件结构、负载模式入手,通过台架实验建立切流滚筒转速、脱粒间隙、轴流滚筒转速、脱粒间隙等参数与夹带、未脱净损失的数学模型,获得了适合作物收获的轴流脱粒分离装置的结构和运动参数,并进行了优化;同时开展了横流风机清选技术研究,通过对振动筛面上物料运动状态的研究,对清选过程的理论仿真结果进行实验验证,以获得与实际情况相符的清选性能估算方法,揭示清选性能与清选装置运动参数和结构参数的关系,从而优化了现有产品的清选装置。
?华南农业大学洪添胜教授及其团队成员开展了山地果园双轨运输机载物滑车的摩擦制动装置的研制,摩擦制动装置主要由刹车杆、摩擦片支撑架、摩擦片、支撑柱横梁、调节手轮、移动杆、弹簧、移动杆约束块、移动板、钢丝绳固定块、第一钢丝绳约束装置和第二钢丝绳约束装置等组成;开展了装拆式双轨运输机驱动总成轻量化设计,更换了驱动总成的动力装置,同时将牵引用的钢丝绳改用高强度特种钢丝绳,经过各种优化配置后现在的驱动总成重量大大降低,体积比原来缩小,方便了驱动总成的移动与装拆;对山地果园蓄电池驱动单轨运输机的优化与改进,在机械传动装置方面取得了较大突破,加入了机电一体化测控装置,并提高了驱动电机的功率,使运输机的下坡速度处于较恒定的工况。
?中国农机院通过研究高效脱粒分离智能控制、高效清选智能控制、微地貌仿形智能控制、自动驾驶、在线测产等技术,在线监测作业速度、滚筒扭矩、滚筒转速、凹板间隙、筛片开度、夹带损失、清选损失、割台离地高度、地理信息、作物边界条件、籽粒流量等信息,建立了多参数模糊控制模型,成功研制了基于CAN总线的联合收割机智能控制系统,提升了我国联合收割机的智能化水平,填补了国内空白。并成功研制了多功能自走式脱粒分离清选试验台,用于验证联合收割机智能控制系统,也可以用于单纵、切纵轴流、双纵轴流等脱粒清选部件试验;可以进入田间完成多种农作物的田间试验,保证试验时的作物活性、测试数据的科学性,降低试验成本,填补了国内空白。
?中国农机院完成了先割后摘式玉米穗茎联合收割机的整改与田间试验,收获流程通畅,割台技术问题基本解决,2017年将进行可靠性试验。先割后摘式玉米穗茎联合收割机可以一次完成玉米植株夹持切割、夹持输送、拉茎摘穗、茎秆切碎回收、剥皮、装箱、籽粒回收等功能,将成为玉米联合收获机家族中的一员。2015年以来,中国农机院先后完成了10公斤/秒通用型多功能谷物联合收割机、玉米穗茎联合收割机、自走式玉米秸秆打捆机、玉米种穗收获机、玉米种穗剥皮机、通用型谷物联合收割机割台的研发。
(二)所在领域科技发展情况
1.稻麦收获机械化技术
(1) 稻麦收获技术国内外科技发展动态
2015年,全国水稻、小麦种植面积分别为4.53亿亩、3.62亿亩,机械化收获水平分别为82.89%、91.69%;2015年稻麦联合收割机全国拥有量131.84万台。
2015-2016年度我国稻麦联合收割技术以发展全喂入型为主,半喂入联合收割技术发展继续放缓;轮式稻麦联合收获机方面,中小型稻麦联合收获机喂入量逐步稳定在5~7kg/s,同时,逐步向8kg/s喂入量产品发展。此外,10~12kg/s的纵轴流技术逐步成熟,将逐渐成为大型稻麦联合收获机主推技术,产品功能正在向兼收多种作物拓展,实现一机多用;静液压驱动底盘逐渐被用户接受,后侧排草的轮式稻麦联合收获机需要进一步增加。履带式稻麦联合收获机方面,4~5kg/s纵轴流产品已成为主导产品,中小型农场正向5~6kg/s纵轴流产品发展,丘陵山区重点以1.5~2kg/s产品为主导,多数产品逐渐向多种作物收获功能拓展,高地隙底盘驱动技术、大排量HST差动转向技术、切流与轴流多级脱粒技术、潮湿物料高效清选技术、智能化监控技术、整机系统集成与可靠性技术得到稳步发展。
美国、日本、德国等国稻麦联合收割技术已经成熟,当前以发展大型全喂入轴流或切流联合收割技术为主,正朝着精良化、高效化和智能化方向发展,大马力发动机、智能监控系统、GPS辅助系统在联合收割机获得广泛应用,同时对割台、脱粒、分离、清选、集粮等关键部件不断进行技术改进与创新,几乎每年都有包含新技术和新结构的产品问世。
(2)稻麦收获技术主要科研成果
①大排量HST差动转向履带式底盘及电液操纵技术:重点研究履带底盘40-55ml/r HST技术、差动变速箱、电液调控技术、一杆式集成手柄操纵系统,集成开发与73.5-88.2kW(100~120 PS)发动机配套轻量化、高地隙履带底盘,满足整机4.0-5.0t承载要求,提高水田通过性。
②切流与轴流多级脱粒技术:研究切横轴流、切纵流多滚筒多级柔性脱粒分离技术,分析水稻在脱粒空间中的运动过程,探索切流与轴流脱粒装置的合理配置方案,降低谷粒的损伤,提高脱净率和脱出物分布均匀性,减小脱出物杂余含量和细碎化程度。
③轴流式脱粒滚筒技术研究:通过轴流式脱粒滚筒部件实验平台,从脱粒元件结构、负载模式入手,通过台架实验建立切流滚筒转速、脱粒间隙、轴流滚筒转速、脱粒间隙等参数与夹带、未脱净损失的数学模型,获得了适合作物收获的轴流脱粒分离装置的结构和运动参数,并进行了优化。
④横流风机清选技术研究:通过对振动筛面上物料运动状态的研究,对清选过程的理论仿真结果进行实验验证,以获得与实际情况相符的清选性能估算方法,揭示清选性能与清选装置运动参数和结构参数的关系,从而优化了现有产品的清选装置。
⑤潮湿物料高效清选技术:根据脱出物成分及分布特点,研究多出风口多风道气流清选技术、物料平衡快速均布筛分技术,探索风筛耦合清选规律,降低清选损失,提高清选效率和质量。
⑥适应于不同收获条件下收获机参数调节与部件快速更换技术:通过对国内外联合收割机智能检测的资料收集与技术分析,制定了喂入量监测和脱粒滚筒凹板间隙检测与控制的总体方案,研制了喂入量监测无线传感器,实现了脱粒滚筒凹板间隙的检测与自动控制,解决了切纵流智能控制稻麦收获技术与装备研究的关键问题。
⑦智能化监控技术:研究与大排量HST差动转向履带底盘配套的作业速度智能控制技术、作业流程故障诊断技术、夹带与清选损失等作业状态监测与调控技术;
⑧载荷谱采集试验系统研究:开展了小麦机轴流滚筒载荷(扭矩)与喂入量的关系研究及切割器载荷与割幅宽度的关系研究,满足小麦机轴流滚筒新产品开发载荷输入的需求、玉米机还田机幅宽、刀片结构形式载荷研究,为新设计产品提供数据支持。
⑨整机系统集成与可靠性技术:研究喂入量4-6kg/s大喂入量履带式智能化联合收割机的总体配置,集成大排量HST差动转向履带式底盘及电液操纵技术、切流与轴流多级脱粒、潮湿物料高效清选和智能化等关键技术,分析整机振动与噪声的控制方法,提高整机可靠性。
(3)稻麦收获技术发展趋势
(1)受性价比、补贴政策、全喂入联合收割机技术进步、规模化种植等因素影响,喂入量大于3kg的全喂入稻麦联合收割技术需求增加,小喂入量全喂入及半喂入联合收割技术需求明显减少。
(2)随着专业农机手、专业合作社等新兴用户群体不断增多,高性能、中高端智能化技术需求增加。
(3)适应于小田块、特别是深泥脚田的履带式全喂入联合收割技术需求迫切。
(4)由于各地对秸秆焚烧工作力度的加大,带秸秆粉碎功能或收集打捆的联合收割技术需求增加。
2.玉米收获机械化技术
(1)玉米收获技术国内外科技发展动态
2015年,全国玉米种植面积5.71亿亩,机械化收获水平为62.33%;2015年,全国玉米联合收获机拥有量42.07万台。
2016年度我国玉米联合收获技术以发展自走式为主,以3行、4行联合收获机为主力机型,4行、5行等大型化联合收获机需求逐步增大。果穗收获向籽粒收获、茎穗兼收转型,专用玉米收获发展潜力大,智能化应用愈来愈普及。在玉米籽粒收获技术攻关方面,一些科研院所与骨干企业合作,正努力攻克含水率在25%以上的玉米籽粒直收技术。当前,我国相关企业研制的玉米籽粒直收型联合收获机的喂入量大多在6kg/s以上。今后,低损伤剥皮技术有待进一步突破、可实现茎穗兼收不分行摘穗的设备有待进一步拓展、作业控制更加方便的液压驱动技术将逐步推广。
美国、德国、俄罗斯等国玉米收获机生产技术已经成熟。大多数国家均采用玉米摘穗并直接脱粒的收获方式;绝大部分是在小麦联合收获机上换装玉米割台,通过调节脱粒滚筒的转速和脱粒间隙进行玉米联合收获。目前向高效、大型、大功率、大割幅等方向发展,并不断提高设备的通用性和适应性,脱粒、清选等关键工作部件研究不断深入,新材料、先进制造技术广泛应用,机电液一体化、自动化技术广泛应用,正朝着智能化收获机方向发展。
(2)玉米收获技术主要科研成果
①针对我国玉米品种多,成熟期不一致,籽粒含水率高且差别大,玉米摘穗收获时损失大、剥净率低、茎秆工业化利用低等技术瓶颈,研究了茎秆切割、夹持输送、拉茎摘穗技术,薄片切刀切碎技术,恒压剥皮技术,集成研制了先割后摘式玉米穗茎联合收割机,可以一次完成玉米植株切割、输送、摘穗、剥皮、装箱、茎秆切碎回收或还田等功能。
②玉米秸秆打捆技术。通过研究揉搓、输送喂入、旋转压缩成形、缠绕裹网等技术,研制了圆形打捆机,可将收获机械抛送进来的散状秸秆或牧草捆扎成外形整齐规则、大小匀称的圆柱形草捆,并配置了自动控制系统,可以完成自动进料、送网、割网、定压出捆等一系列的流程控制,实时监测机器的运行情况(如对打捆压力、缠网圈数等),可根据触摸屏的提示提前修改打捆参数,达到预期的打捆效果,整套技术实现了打捆过程的自动化,一人即可完成驾驶及打捆作业,适用于各类天然草场、种植草场以及农田作业。
③玉米种穗收获机。国内正在开展玉米种穗收获机研制工作,在玉米种穗的柔性摘穗技术、柔性输送技术等方面,取得了一定进展。
④玉米种穗剥皮机。国内正在开发玉米种穗剥皮机,将田间收获来的玉米种穗拉到工厂进行剥皮,然后进行烘干。项目取得了一定进展。
(3)玉米收获技术发展趋势
①专用自走式玉米联合收获技术成为发展主要趋势,背负式、牵引式联合收割技术逐渐淘汰。
②高效、广适、大割幅玉米联合收获技术需求增加。
③剥皮、籽粒直收技术需求不断增加。
④智能高效低损收获技术将进一步熟化,并应用于联合收割机。
⑤舒适性、智能化技术需求增加。
3.大豆收获机械化技术
(1)大豆收获技术国内外科技发展动态
2015年,全国大豆种植面积0.97亿亩,机械化收获水平57.94%。大豆联合收获主要有专用型和通用型两种,通用型由谷物联合收割机改装而成。我国北方产区大豆机械化收获水平高,“割晒+脱粒”分段式收获设备与专用型大豆联合收获设备得到有效应用;南方尤其是丘陵产区多采用人工收获,机械化收获刚起步。随着对大豆收获机械研究和推广应用的不断深入,大豆收获机械将不断完善功能。从主产区地域分布、种植方式等环节看,大豆收获机械正处于以中小型为主的阶段,但随着主产区农村人口的逐渐转移,中小型大豆收获机械化的生产模式将逐渐扩大范围,逐步推行以大、中、小型并举的机械生产模式,以促进大豆生产机械化的快速发展。
大豆机械化收获一般有联合收获和分段收获两种。联合收获是指用联合收割机一次性完成割、脱粒、清选等作业;分段收获是一般采用割晒机先把大豆割倒铺放、待晾晒干后,再用捡拾脱粒机脱粒或运输到场上进行脱粒的收获方法。我国的大豆联合收获设备主要以通用型为主,已有的大豆联合收获机主要是在原有谷物联合收获机的基础上改装而成,通过改变滚筒转速,调整滚筒和凹板的间隙,来收获大豆。由于大豆结荚低,收获作业时容易产生炸荚、抛枝、掉枝及大豆泥花脸的情况,因此大豆收获时,要保证低割,尽可能降低割台、脱粒和分离清选的损失,降低破碎率和泥花豆,提高大豆商品质量。当前,我国专用于大豆的联合收获技术发展滞后,市场上仅有少量在售的专用大豆联合收获机,基本能满足大豆收获要求,但收割损失、含杂率、可靠性等方面还有待提高。目前,如何控制大豆联合收割机的割台、脱粒、分离清选等收获损失,是我国大豆收获技术面临的主要问题。
美国、巴西等国多采用联合收获技术模式,专用型、通用型联合收获兼有,但多采用挠性割台,低振动切割、柔性扶禾、多级脱粒等关键技术,具有损失率低、生产效率高和作业质量好等特点。
(2)大豆收获技术主要科研成果
①挠性割台技术。针对大豆植株低矮,豆荚分布不集中,结荚较低等问题,为了减少收割损失,近两年国内对具有仿形功能的挠性割台技术作了大量研究。北方产区多为丘陵地块,切割器要能很好地适应地形的变化,以降低漏割率,消除“马耳茬”及切割底荚现象。采用挠性割台技术可以满足割刀上下浮动和横向浮动,割刀与地面距离可控制在5cm以下。
②柔性拨禾技术。在收获季节,大豆籽粒含水率降至很低,豆荚干燥,韧性较差,极易破裂并造成豆粒损失,因此,收割时应尽量避免过度冲击豆秸,减少对豆荚的振动、挤压和揉搓。为了减少对作物打击造成的籽粒损失,国内各生产厂家采用不同方式对拨禾轮进行改进,如加装偏心轮、在拨禾板上加装拨禾弹齿及帆布条等,从而降低漏枝及对物料的打击。采用双动刀片切割器有效减小振动。采用软橡胶覆盖拨禾轮,尽量减轻对大豆植株的撞击。为了防止炸荚,减轻木翻轮对大豆植株的打击,采用装订帆布袋、橡皮条以改进偏心木翻轮。
③高效脱粒技术。脱粒装置是联合收获机械的核心部分,在很大程度上决定了机器的脱粒质量和生产率,而且对分离清选也有很大的影响。近两年,国内相关科研院校、企业根据谷物联合收割机的脱粒形式,开发多种形式的大豆联合收获机脱粒装置,如纹杆滚筒式、钉齿滚筒式、双滚筒式、轴流滚筒式等多种形式,但依然存在裹粒、碎粒情况,且生产率也有待进一步的提高。究其原因,与谷物脱粒相比,大豆的脱粒更注重打击与揉搓的效果,果实的差异要求各脱粒部件间的间隙与运行速度不一致,因此,为达到高效的脱粒,提高脱净率,减小损失,国内相继开展了大豆专用高效脱粒技术研发。
(3)大豆收获技术发展趋势
①大型和中小型收获技术全面发展,满足不同产区、不同种植规模收获要求。
⑵大豆机械化高效低损收获共性关键技术与关键部件研发工作持续开展。
③专用型大豆联合收获技术为主要发展趋势。
4.油菜收获机械化技术
(1)油菜收获技术国内外科技发展动态
2015年,全国油菜种植面积1.09亿亩,90%的油菜种植为分布在长江流域的冬油菜,种植田块小、集中成片少,2015年我国油菜机械化收获水平为29%,远低于三麦、水稻、玉米等主要农作物。我国北方春油菜机械化收获程度较高,在内蒙古和新疆维吾尔自治区等地油菜机械化收获水平达97%,但是南方冬油菜的机械化水平普遍较低,在11个主产省市中仅湖北和江苏油菜机械化收获分别达到10%和6%,其余全部在5%以下。我国油菜收获以人工为主、工作量大、劳动强度高,严重影响了农户种植油菜的积极性,直接制约了油菜种植面积和产量的增加,导致我国食用油约61%依赖进口的严峻局面。
油菜收获有分段收获和联合收获两种,分段收获分人工割晒+机械脱粒和机械割晒+机械捡拾脱粒两种,分段收获和联合收获均有应用,但发展缓慢。目前国内油菜联合收获机多由稻麦单滚筒联合收割机改造而来,收获损失较大,成熟机型偏少。
我国主产区长江流域冬油菜成熟时正值夏季,温度高、湿度大,收获期短,且具有植株分枝交错、含水率高、角果成熟度差异大、易炸荚等生物学特性。收获冬油菜时普遍存在总损失率高(≥15%)、含杂率高(≥10%)和适应性差等问题,究其原因:①传统钉齿式单滚筒脱粒装置冲击力大,青熟油菜破损严重、脱出物杂余多;②油菜脱出物含水率高、粘性大,容易与筛面粘连,堵塞筛孔,需频繁停机清理;③油菜植株分枝交错缠绕,导致分禾撕扯、成熟角果炸荚、籽粒飞溅等形成的割台损失占总损失的30~50%;④国产联合收割机智能化水平低,作业过程依赖机手人工操作,作业性能不稳定、效率低,无故障工作时间短。
加拿大、德国、英国、澳大利亚等发达国家均实现了油菜机械化收获作业,其中加拿大全部采用大型机械分段收获,德国主要是大型联合收割机联合收获,其他国家两种兼有。目前,国外油菜联合收获技术正向高效、大型、大割幅等方向发展,新材料、先进制造技术、机电液一体化、自动化技术获得广泛应用。
(2)油菜收获技术主要科研成果
①低损失油菜割台技术。研究竖切割器安装方式,降低割台振动对竖切割分禾损失的影响。研究拨禾轮可调速驱动技术和相对于主割刀前后、上下位置大范围调节技术,提高对油菜品种株型的适应性;研究油菜后挡板、侧板曲面的结构,减少割台飞溅损失。研究驳接式割台结构,拆装方便,稻麦油一机多用。
②油菜柔性脱粒分离与秸秆粉碎抛洒技术。研究纵轴流脱粒滚筒喂入段平顺喂入、抓取技术,探索油菜切流与纵轴流组合式柔性脱粒装置的合理配置方案,解决青角果脱不净,籽粒损伤大的问题,减少脱出物中杂余含量。研究配套的内置式低功耗油菜秸秆粉碎和秸秆全幅宽均匀抛洒技术,适应不同作业要求。
③油菜高效清选技术。研究基于离心风机风量和分风板倾角可改变的清选室气流场可调技术,增强对潮湿油菜脱出物的适应能力。研究油菜仿生不粘筛面的结构、频率和振幅等参数对油菜脱出物快速均布、分层、透筛的影响,降低清选损失,提高清选效率和质量。
④智能化监控技术与整机系统集成。研究油菜联合收割机作业速度智能控制技术、作业流程故障诊断技术、夹带与清选损失等智能化监控技术,并集成低损失油菜割台、柔性脱粒分离与秸秆粉碎抛洒、高效清选等关键技术,分析整机振动与噪声的控制方法,提高整机可靠性。
⑤适合油菜机械化作业的配套栽培技术。筛选产量高、不宜炸角、分枝较短、结角相对一致适合机械化作业的双低油菜品种,研究在直播、移栽2种种植方式下,种植时间和种植密度对油菜个体分支形态、结角层厚度、角果抗裂角力以及与机械化收获性能的关系,探索适合不同油菜种植方式的最佳收获时期。研究油菜高效栽培的肥料运筹模式和田间管理技术体系,建立适合机械作业的配套栽培技术规程。
(3)油菜收获技术发展趋势
①分段收获、联合收获两种收获模式将长期并存。
②高效、低损、大割幅机械化收获技术需求增加。
③稻麦油通用联合收获技术需求增加。
④机电液一体化、自动化技术将得到更多应用。
⑤舒适性、智能化技术需求增加。
5.马铃薯收获机械化技术
(1)马铃薯收获技术国内外科技发展动态
2015年,全国马铃薯种植面积8277.35万亩,机械化收获水平22.54%。今年我国马铃薯机械制造企业和销售企业收益有所增强,机械化程度进一步提高,2015年我国马铃薯综合机械化水平达到34.6%;随着马铃薯主粮化战略的实施,一些行业外的机械制造企业,如工程机械制造企业等,转向生产马铃薯机械。一方面会加剧田间机具制造行业的竞争,另一方面,对推动田间机具制造的产业化会有一定的推进作用。
马铃薯机械化收获可分为分段收获和联合收获两种。我国绝大部分产区马铃薯收获属于半机械化状态,即先采用打秧机灭秧,再采用分段收获机(挖掘机)完成薯块的挖掘、分离、铺放集条作业,最后人工捡拾装袋;国内联合收获技术还处于研发阶段。我国马铃薯收获机普遍存在故障率高、适应性差、明薯率低、损伤率高等问题。国内马铃薯收获机的主要特点是:小型轻便、结构简单。但是,随着种植规模扩大和农机合作社的推动,多功能联合、高速、高效马铃薯收获机也是今后发展趋势,为提高产品的技术含量,缩小与国外的差距,为提高操纵性、方便性和自动化水平,液压技术、电控技术在马铃薯收获机上的应用也是发展方向。
国外马铃薯机械化收获起步早、发展快、技术水平高。欧美发达国家大多采用联合收获方式进行收获作业,或采用挖掘捡拾机加捡拾收获设备。其收获设备具有生产效率高、技术水平高和稳定性高等特点;先进制造技术、新材料、机电液技术、传感技术、GPS/GPRS/GIS等技术广泛应用于马铃薯收获机及收获作业。
(2)马铃薯收获技术主要科研成果
主要研究进展如下:
①一些过去主要应用于航空航天领域的材料及表面处理技术,被引入到收获机具的入土部件,如挖掘铲的表面处理技术,以提高挖掘铲的耐磨性能和可靠性。典型代表就是挖掘产工作表面的等离子碳化钨喷涂处理,其耐磨、耐腐蚀能力,比常规的碳钢提高20倍。
②以CAE技术为核心的仿真研究,正被应用于收获机与土壤的相互作用力方面的虚拟试验研究。其研究对象,已不是前几年的单纯的对挖掘铲进行有限元分析,而是在大量调查的基础上,建立不同地区的土壤力学模型,将挖掘铲、土壤,甚至马铃薯块茎以及根系,作为一个完整的系统,在大型计算机上模拟出机具在收获作业过程中的受力状态,实现优化设计,以降低作业阻力,减少拖拉机油耗,提高收获机作业的可靠性。
③作为收获作业的前处理机具—茎叶切碎机的发展,以4JYQ2系列(东北农业大学)为代表的横轴立刀双螺旋排列方式,实现了刀具与垄形的完美吻合;经过动平衡处理的刀轴,高速旋转,进一步提高了茎叶的破碎率和去除率。
④作为制约收获机作业效率和可靠性的瓶颈问题—杂草的拥堵,4U2A系列收获机采用了动态主动防堵技术。即在收获机最易发生堵塞的升运链两侧入口处,应用浮动压草轮,与升运链动态啮合,将杂草及茎叶及时输送到升运链上,保证了收获机的连续可靠运行。
⑤针对西南一、二季混作区和南方冬作区地块小、坡度大的特点,开发了单行振动式收获机,满足使用要求。
在研项目情况:在研项目主要是国家马铃薯产业技术体系的研究工作包括小型机械的研究与大中型马铃薯机械的研究。
①小型马铃薯机械的研究:小型马铃薯播种机械和小型收获机的研制成功,并通过黑龙江省鉴定站的性能测试。
②大中型马铃薯机械的研究:包括马铃薯播种机3种机型和马铃薯收获机1种机型,并通过性能测试,全部应用于生产实际。
(3)马铃薯收获技术发展趋势
①分段收获、联合收获模式将长期并存。
②机械化分段式收获技术仍将是近期市场需求主体。
③联合收获将逐步在三北产区得到示范应用。
④机电液技术、传感技术、新材料等高新技术将逐渐应用。
6.花生收获机械化技术
(1)花生收获技术国内外科技发展动态
2016年,全国花生种植面积7000多万亩,全国花生产量1700多万吨。2009年我国的花生机械化水平仅为18.02%,在国家花生产业技术体系、中国农科院创新工程、国家科技支撑和公益性行业专项等支持下,我国花生机械化收获技术研发和应用均取得了较快发展。2016年花生机械化收获水平已达33.91%,其整体水平和发展速度在经济作物中均显突出。农业部南京农业机械化研究所研究成果“花生收获机械化关键技术与装备”获2015年国家科学技术发明二等奖。
2016年我国花生机械化收获技术水平进一步提升,针对产业实际和发展需求,国内骨干科研单位相继开展了分段收获、半喂入联合收获、捡拾联合收获、半喂入鲜摘等技术装备研发及试验示范,并已取得阶段性成果。分段收获、半喂入摘果和多款半喂入两行联合收获设备均已在主产区获得广泛应用,技术性能与可靠性在逐年提升,产品均已进入地方或国家农机购置补贴目录;
针对现有两行花生联合收获机生产效率相对较低,尚不能满足花生适收期短及规模化种植快速发展后对高效花生收获设备的迫切需求现状,国家花生产业技术体系对研发的半喂入四行花生联合收获机和八行捡拾花生联合收获机进行了新一轮优化提升,其中半喂入四行花生联合收获机生产率可达6-7亩/小时,技术上已日趋成熟,八行捡拾花生联合收获机生产率可达15亩/小时以上,整体技术性能也渐趋成熟。为加快技术熟化和产品化开发进程,高效半喂入四行花生联合收获技术已转让到山东临沭县东泰机械有限公司,开展技术合作,研发产业化工装模具与制造技术,构建产品生产工艺与质量控制体系,进行产品化设计和小批量生产。
针对花生秧饲料化利用价值高、农村劳动力季节性短缺等现实需求,河南、山东等传统花生主产区农机制造企业近年来相继开发出了多款中大型全喂入花生摘果机,并已在当地得到快速推广应用;同时相关企业还针对摘果机存在的破损率高、夹带损失大等问题,不断对相关技术产品进行改进与升级。
美国和我国中国台湾地区花生收获装备代表世界先进水平,其他发达国家和地区少有花生规模化种植及相应收获设备。美国采用两段式收获,先挖掘起秧、田间晾晒数日后再捡拾摘果联合收获,由两种设备组合完成,效率高,适宜大规模集约化生产,但占田时间长延误农时,且破损率、裂荚率高,仅适用于蔓生型品种,不适应我国广泛种植的直立品种和种植模式。中国台湾地区采用半喂入联合收获方式,即一次下地就可完成挖掘、清土、摘果、清选、集果等作业,但中国台湾地区机型对我国大陆垄作覆膜种植适应性较差。
(2)花生收获技术主要科研成果
①以提高适应性、可靠性和作业质量为主控目标,不断对半喂入两行花生联合收获机的挖掘起秧、输送、清土、摘果、清选、集果等部件进行了优化提升,同时对关键部件的制造及装配工艺等进行了优化设计,其技术性能和制造质量日趋完善,已进入国家支持推广的农机产品目录,并被遴选为农业部主推技术,现已成为我国传统花生主产区机械化收获的主体和主导产品。
②对高效半喂入四行花生联合收获技术进行了优化提升,重点研究随行限深智能控制、多链夹持错位交接有序输送、大落差广适性防缠绕摘果、多风系无阻滞清选和作业参数自动监测等关键技术。优化提升后的新一轮样机分别在山东临沭、江苏泗阳等地开展了田间性能试验和示范。为加快技术熟化和产品化开发进程,高效四行半喂入花生联合收获技术已转让给临沭县东泰花生机械有限公司,并协助企业进行产品化设计和小批量生产准备。
央视财经频道-中国财经报道栏目对高效四行半喂入花生联合收获技术进行了专题报道。半喂入四行花生联合收获机为填补国内外同类技术空白性成果,为满足我国花生机械化高效收获需求提供了有力技术支撑。
③对国内首台4HLJ-8型全喂入八行花生捡拾联合收获机柔顺捡拾输送、低损摘果分离、高效清选集果等技术环节进行了重点优化提升,并连续两年在江苏常州、泗阳进行田间示范,试验示范面积累计200余亩。优化提升后的八行花生捡拾联合收获机对花生品种和收获时间的适应性强;摘净率、破损率、含杂率等作业性能均有较大提高;生产效率可达13-18亩/h,整体技术性能成熟稳定。试验表明,该机一次性可完成八行花生捡拾、摘果、清选、集果等联合收获作业,无论是垄作还是平作,无论是干秧还是鲜秧,无论是顺收还是横收,均可实现顺畅作业,具有良好的适应性,非常适合于新疆维吾尔自治区、东北产区花生大面积收获。
④依托农业部现代农业装备重点实验室,针对花生半喂入摘果技术基础理论研究存在的问题,以花生主产区典型品种和链辊倾斜配置式花生半喂入摘果装置为对象,测定了花生株系生物性状、机械力学特性,建立了花生株系基本物性数据库;在不同结构和运动参数工况条件下,开展了摘果作业动力学特性仿真分析和高速摄影试验分析研究,探索作业质量影响机理与提升技术途径。
(3)花生收获技术发展趋势
①分段、联合两种收获模式将长期并存。
②半喂入自走式两行联合收获技术将得到进一步广泛应用。
③高效、大型化已成为自走式联合收获技术必然发展方向。
④分段式收获技术近期仍有较大市场需求,其中挖掘收获机将向大型化和小型化两个方向发展,满足不同产区、不同种植规模收获需求;全喂入干秧摘果和半喂入鲜秧摘果将并存并举。
7.棉花收获机械化技术
(1)棉花收获技术国内外科技发展动态
2016年,全国棉花播种面积5064.2万亩比2015年减少630.83万亩,下降11.1%,全国棉花总产量534.3万吨,比2015年减产26.0万吨,下降4.6%。全球大约有30%的棉花是由机器采摘,美国、澳大利亚、南美等农业发达国家机收率达100%;西班牙、保加利亚和希腊等中等农业发达国家的部分棉花也是由机械采摘;农业欠发达国家阿根廷和巴西等机采棉技术也发展较快。而我国棉花机械化采摘因为起步较晚,机型种类少,大型自走式棉花收获机主要依靠进口,成为制约整个棉花生产机械化水平的瓶颈问题。新疆维吾尔自治区生产建设兵团现有采棉机绝大多数从国外引进,并且以迪尔(JOHN DEER)公司、凯斯(CASE)公司的产品为主。目前,通过消化吸收自主研发的水平摘锭式采棉机也已经在新疆维吾尔自治区石河子贵航公司和新疆钵施然农业机械科技有限公司研制成功并在新疆维吾尔自治区地方与兵团进行了推广应用,性能已接近于进口机,价格为进口机的55%左右。
国内棉花机械化收获主要在我国棉花生产主产区的新疆展开,经过近十余年的发展,新疆维吾尔自治区生产建设兵团棉花生产在新疆维吾尔自治区境内和中国处于领先。2016年兵团种植棉花800万亩,拥有采棉机1820台,机采棉面积约占应收面积的75%~80%,基本上接近世界先进国家。
棉花收获机按照采棉部件不同可划分为水平摘锭式采棉机(分次选收机)、垂直摘锭式采棉机(分次选收机)、刮板毛刷式采棉机(统收机)和梳齿式采棉机(统收机)。我国棉花机械化收获研究起步晚,大型采棉机缺乏,机型种类少,新疆钵施然农业机械科技有限公司生产的3行、5行、6行自走式摘锭采棉机是国内采棉机领域的代表,但其在采棉效率、工作稳定性、采摘后棉花质量等级方面与国外产品还有一定差距;受国内目前小田作业的影响,国内涌现出多种多样小型的半机械化采棉机,可满足小田块种植收获,但工作时需人工对准、劳动强度大、效率低,缺乏基本的安全措施。
美国两大采棉机制造企业(迪尔和凯斯)所生产的大型采棉机,在传统的箱式采棉机的基础上,现均已推出具有“自打包”功能的新型采棉机。现已在新疆维吾尔自治区国营农场棉区有部分示范应用,并得到用户的一致认可和欢迎。
(2)棉花收获技术主要科研成果
近两年,国内先期着手开展采棉机国产化工作的贵航集团、新疆维吾尔自治区机械研究院股份公司,始终在尝试将水平摘锭采棉部件国产化工作,但因材质、加工、热处理等技术的制约,目前其国产化工作尚未能大规模为植棉生产服务。同时,由于国内自走式摘锭采棉机采用的均为美国水平摘锭部件,而美方现已完全控制了全世界的水平摘锭部件企业,其售价连年上涨,一般国内企业用户很难买得起,故目前仍无法组织该类采棉机的批量生产。
农业部南京农业机械化研究所针对我国三大棉区棉花的特点,同步开展了指杆式、指刷式、刷辊式和软摘锭式等多款轻型采棉机的研发工作,经过多年技术沉淀,整体收获技术性能也渐趋成熟;按照我国对发展高端智能农机、实现农业现代化的要求,研发具有自主知识产权的高端智能采棉机成为当务之急,2013年开始,重庆机电集团不断攻克采棉机关键技术难题,在采棉机采摘头核心技术、工艺等方面实现突破。特别是采用的“杆式伸缩”脱棉技术,可避免在棉花采摘前喷水,大大提高棉花品质,但经过田间试验,“落地花”较多,效果很不理想;贵航集团生产的5行自走式摘锭采棉机是国内采棉机领域的代表,但其在采棉效率、工作稳定性、采摘后棉花质量等级方面与国外产品还有一定差距;
(3)棉花收获技术发展趋势
①向6行和3行两种工作幅宽机型方向发展;其中6行型机具适于棉田规模较大棉区,而3行型机具适用于一般“适度规模”棉田棉区。
②向自走式、高效化、轻简化、智能化方向发展。
③采棉前预处理、采棉后籽棉处理、秸秆处理等配套技术与彩棉技术协同发展。
④静液压驱动、智能监控、GPS等先进技术逐渐应用。
⑤向安全、舒适性方向发展。
8.甘蔗收获机械化技术
(1)甘蔗收获技术国内外科技发展动态
甘蔗糖作为我国食糖生产与消费的主要来源,占食糖总产量的90%以上。2015年,全国甘蔗种植面积2399.48万亩,全国甘蔗产量1.17亿吨,机械化收获水平不足1%。机械化收获水平低直接影响了我国蔗糖业在国际上的竞争力。近两年,通过各方努力,促进了业界对甘蔗收获机械化制约因素的了解,政府、企业、研发机构、各类甘蔗生产主体等有关各方逐步形成了共识,正在从不同层面、不同角度,系统谋划、推进甘蔗生产机械化的发展。但是,甘蔗的机械化收获面积依然很小,与期望仍有较大差距。2015/2016榨季,全国甘蔗机械化收获面积大约只有17.6万亩,机械化率大约是0.8%。其中,广西机械化收获面积大约是14.4万亩,机械化率约1.29%,根据广西农机管理局发布的消息,广西收获机械在“双高”基地的推广应用明显加快,2015/2016榨季进行机收作业和试验示范的联合收获机数量达394台,增长25%;广东机械化收获面积大约是3万亩,机械化率约2%;作为我国第二大甘蔗主产区的云南省机械化收获面积大约只有0.2万亩,机械化率仅为0.05%。
目前国内整秆式和切段式两大类甘蔗收获机械并存,但是主要以后者为主。凯斯纽荷兰、约翰迪尔纷纷在中国设厂生产甘蔗收获机械。其中,凯斯纽荷兰主要有8000型和4000型两款机型投放中国市场;约翰迪尔在依据中国国情所研发CH330型甘蔗收割机基础上,综合其在国外成熟3520机型技术,研发出CH570型大型切段式甘蔗联合收割机,并亮相2016柳州中国甘蔗机械化博览会,吸引了业内人士的广泛关注。此外,日本松元的小型履带切段式甘蔗收割机在国内市场获得了一定程度的应用,由于其重量轻、体积小且作业性能较好,比较适合丘陵坡地、小地块作业,得到了业界的认可,但是其作业效率较低。
近年来,国内陆续有新的研究单位加入甘蔗收割机研发领域,总量约为20家,主要为:广西农业机械研究院、华南农业大学、中国农业机械化科学研究院、广西大学、浙江大学、广州科利亚、洛阳辰汉、中联重机、广西柳工农机、贵州中首信、柳州翔越、湖北国拓、湖北神誉重工、泉州劲工、广西建机等。2016年,共有8家企业生产的10个机型(整秆式和切段式各4种)进入了农机购置补贴目录;广西农机院的4GZQ-260型和4GZQ-180型切段式甘蔗联合收割机通过了可靠性考核试验;广西农机院的中型切段式甘蔗联合收割机和华南农业大学的HNGDL-132型切段式甘蔗联合收割机分别通过广西和广东新产品鉴定;洛阳辰汉的轮式小型切段式甘蔗收割机由于体积小、重量较轻、收获系统配置独特而得到了农机管理部门和一部分用户的认可。
美国、澳大利亚等发达国家早已实现了甘蔗生产的全程机械化,巴西、古巴甘蔗机械化收获率也达80%以上,发达国家甘蔗收获机械正朝着高效化、智能化方向发展。国外使用的甘蔗收获机以大型切断式联合收割机为主,此类机型主要特点是结构复杂、机具庞大、功率大、操作灵活,对倒伏或严重弯曲的甘蔗也可收获;可一次性完成扶倒、切梢、收割、喂入、切段、清选等工序作业,生产效率达17-38t/h,收割后的甘蔗被切成20-30cm段,要求在16h内运送入厂压榨,以免切口面与空气接触时间过长,引起原料蔗品质下降,糖分降低,影响出糖率。国外大型切断式联合收割机适应大规模连片种植、地块平整、行距140cm以上的蔗区使用。
(2)甘蔗收获技术主要科研成果
近两年甘蔗机械化收割技术研发队伍不断壮大,中联、三一、中首信等非农机大型重工企业均进军甘蔗收割机领域,推出了各自的机型;福田雷沃、洛阳一拖等国内农机巨头也计划或正在研发甘蔗收割机。目前国内研发重点也转向了切段式甘蔗联合收割机,对整秆式甘蔗收割机的研发仅有少数几家,且主要是一些规模不大的中小企业,总体上还没有太大的突破。
国产甘蔗收割机等关键环节生产装备得到了提升完善,对自主研发的4GZQ-260型、4GZQ-180B(4GZQ-120B)型、4GZQ-120型等切段式甘蔗联合收割机,4GZZ-90型、LHFJ-4ZL1型等整杆式甘蔗收割机及适于丘陵地区的小型甘蔗收获机陆续开展了多次试验示范,针对试验中存在的问题,对研发机型进行了改进完善,相关技术已经趋于成熟。研发的甘蔗收获技术对行业的发展起到了引领作用,甘蔗机械化收获技术得到了快速推进,2015/2016榨季机械化收获面积较上一榨季增长了约2倍。
(3)甘蔗收获技术发展趋势
①分段收获和联合将在相当长时期内将多元化并存;在联合收获中,切断式是主体发展方向,但整杆式仍有一定需求;割铺、剥叶分段收获技术在一定时期内依然是小田块、丘陵地带适用的主体技术。
②总体技术向高效、高适应性、自动化、操作舒适等方向发展。
9.甘薯收获机械化技术
(1)甘薯收获技术国内外科技发展动态
2015年,全国甘薯种植面积约6473.43万亩,全国甘薯产量约1.0664亿吨,机械化收获水平约12%,落后的机械化收获水平直接影响了我国甘薯产业在国际上的竞争力。我国甘薯各生产环节和区域发展不平衡,耕作、植保等环节机械化水平较高,播种、收获等环节机械化水平较低;我国平原部分地区
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