玉米联合收割机(用于玉米收获的农业机械)

玉蜀黍属联合收割机（英语：corn harvester）是专用于收割玉米的一体化农业机械，可一次完成玉米摘获、输送、去皮、脱粒、装箱、粉碎秸秆等工序，是联合收割机的一种。

19世纪20年代，苏格兰王国的牧师帕特里克·贝尔（Rev. Patrick Bell）发明了青饲料收获机，是玉米联合收割机的起源。1921年，世界上第一台玉米联合收割机由澳大利亚昆士兰州文巴的艾伦（George Hand）设计生产。中原地区的联合收割机技术和产品的引进始于20世纪80年代。

玉米联合收割机在收获过程中通过其分禾器和拨禾器将秸秆引向摘穗器，果穗在被摘穗器摘掉后便被引向第一升运器，升运后落入剥皮装置进行剥皮操作。带有脱粒机和粮箱等部件的玉米联合收割机可以直接收获玉米的籽粒。玉米联合收割机主要由行走系统、电气系统、收获系统等部分组成。根据行走方式分为背负式、牵引式和自走式三种。玉米联合收割机的主要性能指标有：籽粒损失率、果穗损失率、籽粒破碎率、苞片剥净率、籽粒含杂率、果穗含杂率等。

玉米联合收割机提升了农业机械化水平，一定程度上促进了玉米产量的增加，改善了劳动生产条件、提高了劳动生产效率，其关键技术有智能化割台、脱粒清选和防侧翻控制系统等技术。玉米联合收割机的主要发展方向是大型化、功能复合化、自动化和舒适化。

发展简史

19世纪20年代，苏格兰王国人帕特里克·贝尔（Patrick Bell）发明了青饲料收获机，这一机器体积庞大，用马匹拉动，使用剪刀式的刀片来收割作物，贝尔没有为此发明申请专利。

19世纪30年代，美国发明家海勒姆·摩尔（Hiram Moore）结合了收割机和脱粒机工作流程，发明制造出了第一台联合收割机，并取得了专利。摩尔发明的联合收割机由骡子或马拉动，可以收割、脱粒和风筛谷物。

20世纪初，联合收割机成为了农场的主流工具。这一时期的联合收割机需要使用30名男子或多达40匹马驱动。在马匹的使用中，有30至36匹马需要拉动机器，其余的马则拉着马车收集粮食。这一时期的联合收割机重达15吨，有着30英尺（约9米）宽的收割头。联合收割机用马拉动，相比推动可以更快行驶；由于可以同步脱粒，也省去了等待马车的时间，每天可以收割30英亩（约16万平方米）作物。

1921年，世界上第一台玉米联合收割机由澳大利亚昆士兰州文巴的艾伦（George Hand）设计生产。

1925年，一家名为国际收割机公司（International Harvester）的芝加哥公司推出了其首批由拖拉机牵引的联合收割机。自此联合收割机的革新式升级完成，1925年后联合收割机的升级方向主要集中在提高收割效率和使用体验上。

在1970年之前，中国玉米联合收割机主要以引进、仿制国外型号为主，曾从苏联、德国等多个国家引进了多种类型的自走式联合收割机，并对其进行了试验，成功制造GT-4.9型牵引式联合收割机和东风ZKBD-型自走式联合收割机。

在1970年初至1990年末，中国的玉米联合收割机迎来快速发展阶段，中国农机化科学研究院分别与新疆、四平市、佳木斯市联合收割机厂开发了3种不同的4YZ-3型自走式玉米联合收割机，黑龙江省、北京、石家庄市等地的农机厂也研制出了多种型号的联合收割机。2000年以来，随着科技水平的进步，更多新技术，如电液一体化控制、智能化控制、CAN总线控制、传感器控制等技术在玉米联合收割机中得到了应用。

工作原理

玉米联合收割机一般是由拖拉机牵引，并通过拖拉机的动力输出轴供给动力，每次可收获多行玉米，可以一次性完成收割、摘穗、剥皮和秸秆粉碎等作业过程。摘穗方式有站秆摘穗和割秆后摘穗，站秆摘穗是指摘穗的时候并不把玉蜀黍属的植株割倒。

在收获过程中，玉米联合收割机顺着田地垄的方向前进，先由分禾器把玉米秸秆扶正，然后引向拨禾器，拨禾器的链采取分层并排配置，将秸秆引向摘穗器。摘穗器的摘穗一般都纵向倾斜配置，两辊在回转的过程中将秸秆引向摘辊间隙使其被摘掉。果穗在摘掉后便被引向第一升运器，升运后落入剥皮装置进行剥皮操作。

如果果穗中含有被拉断的秸秆，就会从上部的除秸器被排除。剥皮装置一般是由倾斜配置的叶轮式压送器和剥皮辊组成的，剥皮时剥皮辊相对向内侧回转，将苞片和果穗咬住并撕开，然后自两个辊的空隙漏下，苞叶则被苞叶输送尾旋推向机子的另外一侧。而苞叶中夹杂的少许籽粒，也不会被浪费，而是通过螺旋底壳（筛状）的孔漏下，由回收螺旋落入第二升运器。

有的玉米联合收割机的后部还配置有横置的甩刀式切碎器，可以将残余的秸秆切碎后抛在田地里。还有的玉米联合收割机带有脱粒机和粮箱等部件，如果田间的玉米成熟程度好而且植株高度较为一致，就可以卸下剥皮装置和第二升运器，改装脱粒器和粮箱，直接收获玉米的籽粒。

基本构造

行走系统

动力供应

玉米联合收割机的动力供应主要集中在发动机和与其相关的传动装置上，因散热需要，发动机通常处于机身外部。发动机是玉米联合青饲料收获机的动力来源，收割机所有机构的运动、运行均由发动机提供动力。

传动系统

玉米联合收割机的传动系统的作用是将发动机产生的扭矩和运动经过一系列的变化传给驱动轮，使收割机在牵引力的作用下前进或者后退，并满足对农机的速度要求。行走机械按照传动的方式主要可以分为：纯机械传动、液力传动、液压传动和电力传动四种，此外还有的由各种传动组合在一起的复合传动技术。

行走、制动、离合液压系统

玉米联合收割机的行走控制体系的构成相对较为复杂，其连接着动力输出的离合分配，关联着相关运行系统之间的配合。

以佳联-4玉米收割机为例，收割机的行走系统的盘式制动器和离合器各自由单独的液压系统组成，共用一个油箱。其中油箱供给制动泵和离合泵；由制动踏板或离合踏板带动制动泵或离合泵柱塞将油压入左、右制动缸或离合缸实现制动或离合运动。

电气系统

玉米联合收割机的电气系统主要用于保证收割机的各个电气设备的使用，这些电气设备主要包括电源装置、启动装置、照明装置等：

收获系统

割台是玉米联合收割机收获系统的主要部件，其中分禾器的作用是对禾杆进行扶正和导向。拨禾链将禾杆拉向拉茎棍与摘穗板之间的缝隙，然后拉茎棍将禾杆引入缝隙，摘穗板将果穗摘落。摘下的果穗由拔禾链带到果穗尾旋，随后果穗螺旋将它们集中并送至升运器。

液压系统

玉米联合收割机的液压系统组成结构包括液压泵、安全溢流阀、调速阀、电磁换向阀、液压缸和压力表等主要部件。通过调整速度调节阀的开口大小，对液压缸的流量大小进行调整，从而调整液压缸的运动速度。

基本分类

玉米联合收割机根据动力挂接方式的不同，可以分为牵引式、背负式、自走式机型。根据收获方式可也分为果穗收获和籽粒直收二种。

按动力挂接方式分

背负式

背负式玉米联合收割机一般都要与拖拉机配合使用，可以提高拖拉机的利用率，降低机具的价格，但是配套使用的特点也降低了收获机的作业效率。这种类型的青饲料收获机有单行、双行、三行等产品，分别与小四轮和大中型拖拉机配套使用。这种收割机与拖拉机的安装位置也各不相同，因此可以分为正置式和侧置式，此种收割机不需要开作业工艺道。

自走式

自走式玉米联合收割机可以分为三行和四行两种，具有作业效率高、质量优、使用和保养方便等优点，但是用途比较单一，限制了其使用范围。

牵引式

牵引式玉米联合收割机主要是通过拖拉机的牵引进行作业，拖拉机牵引收获机，然后再牵引果穗收集车，这种配置在行走和转弯的时候都很不方便，适合在大型农场使用。

按收获方式分

玉米籽粒直收是玉米联合收割机的一种收获形式，采用该类收获方式会造成籽粒破碎，还需要进行后期烘干，在发达国家应用较为广泛。

中原地区普遍采用果穗收获方式，但有学者认为随着中国种植农艺的发展，籽粒直收会成为主要收获方式。

性能指标

玉米联合收割机的主要性能指标有：籽粒损失率、果穗损失率、籽粒破碎率、苞片剥净率、籽粒含杂率、果穗含杂率等。

籽粒损失率

在测定区内捡起全部落地籽粒（包括秸秆中夹带籽粒）和小于5cm长的碎果穗，脱净后称出质量。籽粒损失率计算公式为：

，其中，表示籽粒损失率；表示落地籽粒质量（g）；表示籽粒总质量（g）。另外，（g），其中表示从果穗升运器接取果穗籽粒和果穗夹带籽粒质量（g）；表示漏摘和落地果穗籽粒质量（g）；表示苞片夹带籽粒质量（具有苞叶夹带籽粒回收装置加上此项）（g）。

对于玉蜀黍属籽粒损失率指标，拉茎辊转速对其影响最大；摘穗板的形式对其影响次之。籽粒含水率、前进速度对其影响均不显著。使籽粒损失率最小的试验条件为摘辊转速低速度、摘穗板的形式为弯板。

果穗损失率

果穗损失率是通过在测定区，收集漏摘和落地的果穗，脱净后称出质量，并用以下方法计算得到：

，其中表示漏摘和落地果穗籽粒质量（g），表示籽粒总质量（g），表示果穗损失率。

玉米果穗损失率随拉茎辊、传动轴转速升高而减小，因为拉茎辊、传动轴高速工作时，较大的摘穗板间隙能使果穗损失率较低。

籽粒破碎率

在测定区内，从果穗升运器排出口或接粮口接取约不少于2000g的样品，脱粒清净后，拣出机器损伤、有明显裂纹及破皮的籽粒，分别称出破损籽粒质量及样品籽粒总质量，按如下方法计算籽粒破损率，即：

，其中，表示籽粒破损率；表示破损籽粒质量（g）；表示样品籽粒总质量（g）。

对于玉米籽粒破碎率指标，籽粒的含水率对其影响最大，且在一定范围内，含水量越高，破碎率越大；摘穗板形式和拉茎辊转速的影响次之；前进速度对其影响较小。使玉蜀黍属籽粒破碎率最小的试验条件为籽粒的含水率较低、摘穗板的形式为弯板、摘辊为低速度。

苞叶剥净率

在测定区内，从果穗升运器出口接取的果穗中，拣出苞叶多于或等于 3 片（超过 2/3 的整叶算一片）的果穗（未剥净果穗）。按如下方法计算苞叶剥净率，即：

其中，B表示苞叶剥净率；表示未剥净苞叶果穗数（个）；G表示接取果穗总数（个）。

剥皮装置工作原理是通过相邻的两剥皮辊的相向转动带动苞叶随之进入两辊间隙并被扯离穗轴，果穗在压送器拨轮和剥皮辊的共同作用下从出口排出，从而实现对苞叶的撕取剥离。有相关试验研究得出了压送器叶轮轴间距参数对玉米苞片剥净率影响规律，即当压送器叶轮轴间距较大时剥皮效果较好。

籽粒含杂率

在测定区内，从接粮口接取约不少于2000g的混合籽粒，从中选出杂质质量，分别称出混合籽粒质量及杂质质量，按如下方法计算籽粒含杂率，即：

其中，表示籽粒含杂率；表示杂质质量（g）；表示混合籽粒质量（g）。

有研究表明：籽粒含杂率与籽粒含水量呈显著相关性，籽粒水分含量越高，机收籽粒含杂率也越高。

果穗含杂率

在测定区内,接取果穗升运器出口的排出物，分别称出接取物总质量和杂物（包括泥土、沙石、茎叶和禾本科杂草等）质量，按如下方法计算果穗含杂率，即：

其中表示果穗含杂率；表示杂物质量（g）；表示从果穗升运器排出口接取排出物总质量（g）。

采用果穗收获方式时，籽粒含水率与果穗含杂率之间不存在显著相关性，即籽粒含水率不是主要影响因素。有相关实验表明，对于果穗含杂率，当风机转速一定时，果穗含杂率随物料输送速度增加而增加；当物料输送速度一定时，果穗含杂率随风机转速增加而减小。原因是随着风机转速增加，会产生更高速气流，形成更大风压将杂物从轴流风吸杂筒吸入风机壳腔体后，从而降低果穗含杂率。在风机转速和物料输送速度交互作用中，风机转速是主要影响果穗含杂率的因素。