我國半喂入式水稻聯合收割機發展現狀與趨勢

孔朵朵，陸豪程，胡 新

（溫州職業技術學院 機械工程系，浙江 溫州325035）

1 引 言

據中國年鑒數據統計2018 年糧食總產量65789.2 萬噸，其中水稻產量21212.9 萬噸，占糧食總產量的32.24%，遠高于小麥以及其它農作物產量。從這些數據可以看出水稻對于我國乃至全世界的糧食安全非常重要。進入21 世紀，水稻產量的提高、減輕稻農的勞動強度、實現水稻生產的機械化成為了我國國家工作的重中之重。農業部《“十四五”農業機械化面臨的重大挑戰與戰略任務》指出目前全國水稻機收率達到70%，到2025 年要達到75%目標[1，2]。已經把發展水稻農業機械化放到了史無前例的高度，要求各地農機企業、高等院校、科研院所、推廣機構結合，組織展開水稻生產機械化基礎研究和關鍵裝備的科研攻關。

2 國內外半喂入式水稻聯合收割機發展現狀

目前水稻聯合收割機按喂入方式主要分為三種，我國所保有的機型大多以全喂入式為主。日韓等發達國家已逐漸淘汰了這種機型，而大量推廣使用半喂入式機型。割前脫粒式收割機目前的研究還處在初步階段，沒有得到大規模的推廣運用[3]。

2.1 國外發展現狀

20 世紀60 年代半喂入式水稻聯合收割機問世于日本，從70 年代初期開始推廣。幾十年來日本的久保田、洋馬、井關、三菱四大公司通過不斷的改進研發，其半喂入式聯合收割機技術一直處于世界領先地位。韓國在引進模仿日本半喂入式水稻聯合收割機的基礎上發展出了本國的相應機型，代表公司有東洋物產株式會社。目前由于國外企業產品的優越性能以及對于中國市場做出的適應性調整，占有了我國市場絕大多數市場份額[4]。

2.2 國內發展現狀

我國半喂入水稻聯合收割機研發開始于20 世紀50 年代，我國著名農機專家馬驥設計的半喂入式水稻收割機還參加了德國萊比錫國際博覽會。20世紀70 年代后期，南京農機所、上海農機所、云南農機所、鎮江脫粒廠4 家企業聯合，在吸收久保田、井關關鍵技術基礎之上研制出了江南—120 型半喂入式水稻聯合收割機，由于可靠性、配件等問題沒有能夠大批量生產。1987 年無錫拖拉機廠在日本洋馬210EX 半喂入機型基礎上研制出了太湖—1350型半喂入式聯合收割機。1995 年以來我國許多其他廠家也研制了許多其它型號的半喂入式水稻聯合收割機機型，例如：中農機ZNJ—503、無錫太湖TH1450、杭州前進HL2010、一拖鎮江DFH-120、廣西開元4LBZ-100、中機南方機械碧浪4LBZ-150II、東莞三米4LBZ-70，但在性能方面還與發達國家有較大差距。

3 我國半喂入式水稻聯合收割機存在問題與分析

我國半喂入式水稻聯合收割機研制工作雖然起步較早，但由于長期以來工業基礎落后、基礎研究較少、農民購買力較低、市場體制的變動等原因，致使我國一直落后于日韓等國家。

3.1 半喂入式水稻聯合收割機存在的經濟問題與分析

國外企業的半喂入水稻收割機雖然很成熟，但其高昂的價格一直制約著我國水稻收割機械化的發展。以日本為例：日本收割機均價在20 萬～30 萬之間，減去國家農機補貼之后，農戶仍需要支付很多錢，我國是農業個體經濟，從經濟角度這份支出是難以接受的；對于收割服務從業者來說，雖然這個價格可以接受，但買得起用不起，一臺收割機的使用年限4～5 年，但第二年的配件費到達1 萬元第三年更是高達3 萬～4 萬元，除去人工費、油料費、維修費成本之外，所獲利潤已經非常少[5，6]。中國生產的半喂入式水稻收割機價格在12 萬～15 萬，雖然價格較低，但其性能上的不穩定、收割范圍較小、損失較多造成了農戶不敢購買國產機型[5]?？梢钥闯霭胛故剿臼崭顧C在我國推廣困難的原因有：國外收割機價格高、維修成本高，國產收割機性能差。

3.2 我國半喂入式水稻聯合收割機存在的技術問題與分析

長期以來我國半喂入式水稻聯合收割機發展比較落后、緩慢。我國半喂入式水稻聯合收割機存在技術問題主要有：

（1）發動機質量不過關、可靠性差。半喂入式水稻聯合收割機使用的是小型柴油機進行輸出動力，其工作環境比較復雜，長期工作于高溫、高粉塵、長時間滿載負荷狀態，同時還要求發動機質量輕、冷卻系統溫度必須在110℃以下，國內生產的發動機很難達到要求。由于國外廠家對中國的技術封鎖，中國廠家自行研制的小型柴油機達不到使用要求，使得中國半喂入式水稻收割機配備的發動機質量較差。中國從韓國進口的日本淘汰的上一代發動機產品，就曾因故障率太高給無錫廠帶來過較大的經濟損失[7，8]。

（2）液壓元件可靠性差。多年來液壓元件一直是我國裝備制造業的軟肋，而液壓元件的可靠性直接影響到收割機整機的質量。目前國產半喂入式水稻聯合收割機的液壓系統除HST 泵進口韓國產品外，其余元件均采用國產產品，雖然使得整機產品價格上有所降低，但加大了整機性能上的隱患。

（3）切割器質量差。目前我國國產半喂入式水稻聯合收割機配置的切割器基本上采用的都不是我國推薦的標準，采用的都是日本原機的50mm 寬小刀片。目前存在的問題主要有切割器的壽命普遍比較短。隨著社會發展要求提高，收割機工作的提速，所要求的收割機刀片的速度與負荷會更加高。所以在刀片設計、制造工藝領域，都會有更高的要求[4]。

（4）立式割臺。立式割臺一直是半喂入式水稻收割機設計的難點之一，它涉及到水稻的夾持、交接、喂入深度的調節等一系列復雜的水稻運動過程，長期以來我國收割機大都是模仿國外產品進行設計，在自主創新方面比較缺乏。割臺部分又是收割機故障的高發區，經常會發生堵塞現象，影響收割效率。所以設計一款工作穩定、結構簡單、性能優良的割臺是半喂入式水稻收割機發展的關鍵。

（5）脫粒裝置。國產脫粒裝置普遍使用的是滾筒脫粒，存在著脫粒不干凈、含雜率較高、夾帶損失較高的問題。日本久保田采用軸流下脫式二次清選結構，部分雜余返回到振動篩上，洋馬則采用軸流下脫式二次脫粒結構，清選結構采用了氣流清選和震動清選的方式[2]。我國可以借鑒日本這種脫粒方式，也要在借鑒的基礎上進行自我的創新。

（6）損失率控制。損失率與作業速度、收獲品種、機器類型、機器質量、作業工況等等都有關系。機器收割過程中的損失一般存在于各個環節之中，例如：扶禾損失、收割損失、脫粒損失、清選損失等等。如何協調機器各機構之間的配合，機器震動的控制，都將成為我國科技工作人員下一步分析研究的重點。

（7）其他。其他所存在的問題，包括質量較大、轉運能力差、機器的小型化微型化電氣化落后、關鍵零部件質量不過關、沒有中央潤滑系統整機壽命較短、機器的操作性差、機器的智能化程度低等。

4 我國半喂入式水稻聯合收割機主要發展方向

中國農機生產企業、設計單位應做好市場調查，立足中國放眼世界。首先設計生產出適合我國國情的機器，然后在放眼國外市場因地制宜、靈活變通。通過對所存在問題的分析可得出我國半喂入式水稻聯合收割機主要發展方向為：

4.1 經濟適用

半喂入式水稻收割機構造復雜，造成了國外產品與國內產品價格普遍偏高的現狀，普通農戶無法接受，除去國家農機補貼政策的幫助外，企業也要學會靈活變通。首先可以開發出簡易收割機版本讓農戶可以接受，另外多多鼓勵發展專業收割服務、收割機租賃服務，另外廠家也可以自行發展收割服務，推廣自己產品。地方政府要起到帶頭牽動作用，鼓勵農民采用收割機進行收割、成立國有農機租賃公司。政府還要在農忙收割季節多為收割機服務隊伍提供政策上的方便，確定農用燃油保護價格，確保收割機隊伍順利跨區作業，以帶動我國水稻收割機械化的發展。

4.2 重要零部件攻關研發、設計優化

零部件的性能直接影響著整機的質量對于提高我國半喂入水稻收割機的質量極其關鍵。農機企業、科研院所、院校，要組織人力物力攻關收割機重要零部件的設計、材料、加工工藝等方面所面臨的難題，特別是發動機、液壓零部件、割刀、滾筒等零部件。整機設計的優化對于收割機穩定性、收割機性能都有重要的影響，收割機企業要對現有機型不斷進行優化、改進，在原來的基礎之上推出升級、改進型號，以適應市場上對于作業速度快、損失率小、對農田耕種環境破壞小的要求。

4.3 收割機模塊化、小型化

我國幅員遼闊、水稻種植范圍廣闊，各地地形、水文情況不同，水稻種植品種不同、收割時間不同，所以單一收割機種類型號難以適應所有收割狀況，模塊化設計思想的建立可以大幅度減少設計的工作量，還可以根據不同情況快速制定出相應的收割機型號。另外收割機要實現小型化收割機小型化降低收割機價格，對于我國這種農民耕種田地面積少的情況適用，擴大了市場空間；另外由于我國中南、西南地區水稻田地以山地、梯田、丘陵為主，田塊普遍較小、形狀和分布不規則，限制了大型收割機的作業，小型收割機對于這種田塊有自己得天獨厚的優勢。

4.4 收割機機、電、液一體化

機、電、液一體化是未來裝備發展的一個大趨勢，發達國家已經實現了裝備的機、電、液一體化。收割機的機、電、液一體化對于收割機的性能來說會有一個質的提高，還會大大提高收割機操作的簡單性，收割的適應性，操作的靈活性、舒適性。

4.5 智能化、監測可視化

國外先進收割機部分機型已經實現了遠程的監控、智能報警、產量可測。隨著計算機視覺、計算機控制技術的成熟應用，收割機的集群化得以大規模實現。另外通過收割機的實時聯網，云端數據的事實監控可以實現水稻收割的智能化。這是未來科技農業的發展方向。

5 總 結

近些年來隨著我國綜合國力的上升，各個產業呈現互相推助的態勢。我國半喂入式水稻聯合收割機得到了迅猛的發展，但與發達國家仍存在不小差距。我國應立足中國當下國情，認清楚我國所存在的問題，針對這些情況制定出相適應的發展策略，爭取能在當下的經濟洪流中實現彎道超車。我國水稻收割機生產企業還應放眼長遠，早布線放眼國際市場，加快企業走出去。最終實現我國水稻收割的機械化、現代化，農機企業創匯盈利。