玉米脫粒機的發(fā)展現狀及前景

羅 莉，張蔚然，韓金鋼，趙 靜

（山東理工大學農業(yè)工程與食品科學學院，山東 淄博255000）

玉米是我國三大主要糧食作物之一，玉米既可以供人直接食用，又可以作為優(yōu)質的飼料，其經濟地位的重要性不言而喻。隨著玉米育種技術的提高，其產量也在增多。因此，及時高效地完成玉米脫粒工作是十分必要的。但人工脫粒耗費時間長，所需人員多，工作效率不高，玉米脫粒機的出現提高了脫粒速度和質量。隨著玉米脫粒技術的不斷發(fā)展，各種機型的玉米脫粒機相繼推向市場，從20世紀70年代初我國自行研制的沖擊式原理玉米脫粒機到如今多種機型的全自動玉米脫粒機，脫粒效率和質量不斷提升?，F在玉米脫粒機是農戶不可缺少的必備農業(yè)機械，我國北方地區(qū)的土地廣闊平坦適合大面積種植玉米，多采用大型自動化玉米脫粒機進行脫?；虿捎糜衩茁摵鲜斋@機進行籽粒直收；南方地區(qū)多盆地和丘陵，多采用小型玉米脫粒機進行脫粒[1]。在長期的生產實踐中，筆者發(fā)現，我國不少玉米脫粒機的生產技術和生產質量還存在一定問題，使得玉米脫粒機在脫粒時會出現堵塞、脫凈率低等問題，工作性能亟待提高。

1 國內外發(fā)展現狀

毋庸置疑，美國是全球現代化農業(yè)發(fā)展的標桿，幾乎在農業(yè)生產的方方面面都已實現了專業(yè)化、智能化、網絡信息化作業(yè)，可以說，美國是全球農業(yè)機械化、自動化程度最高的國家。我國玉米機械化脫粒技術雖然進步較大，但與國際上農業(yè)發(fā)達的國家相比還有較大的距離，國內大部分地區(qū)用于農業(yè)生產的農機具仍然具有體積大、能耗高、技術性能低等特點?；诖?，要多借鑒發(fā)達國家的各種先進經驗、先進技術，從實際國情出發(fā)，建設一條有中國特色的、符合中國國情的農業(yè)發(fā)展之路，繼續(xù)擴大和加強農業(yè)建設，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略奠定堅實基礎[2]。

2 種類及特點

2.1 玉米脫粒機分類

玉米脫粒機機型眾多，可按以下標準分類：1）按脫粒方式分，可分為爛芯玉米脫粒機和不爛芯玉米脫粒機；2）按動力分，可分為手動玉米脫粒機、電動玉米脫粒機和機械動力玉米脫粒機；3）按入料口數量分，可分為單管玉米脫粒機、雙管玉米脫粒機、四管玉米脫粒機、多管玉米脫粒機；4）按脫粒規(guī)模分，可分為微型玉米脫粒機、小型玉米脫粒機、大型玉米脫粒機；5）按喂入程度分，可分為全喂入玉米脫粒機和半喂入玉米脫粒機。

2.2 玉米脫粒機工作原理

2.2.1 打擊脫粒原理

通過脫粒滾筒的高速轉動，釘齒或紋桿的上面和側面、凹板的表面等都會快速敲擊玉米棒，同時玉米棒之間存在彼此撞擊，從而分離籽粒和玉米芯。脫粒效果主要由釘齒或紋桿與玉米的接觸面積和打擊時的速度來決定。這種打擊式玉米脫粒機的工作效率較高，籽粒脫凈率較好，但籽粒破損程度較大。

2.2.2 碾壓脫粒原理

裝置工作時，玉米棒與碾壓滾筒相互作用，使得玉米籽粒和玉米芯之間會出現一個側向相互擠壓的力，這個側向力經過碾壓滾筒進一步撞擊擠壓會在籽粒和芯之間產生剪切力，用以克服連接玉米粒與玉米芯的力。但這種脫粒方式的工作效率不高，并且由于裝置內部的脫粒主輥和脫粒定位輥間隙較小，當一次喂入較多玉米棒時，玉米棒會堵在脫粒滾筒內部，導致籽粒破損。

2.2.3 擠搓脫粒原理

應用該種脫粒原理的玉米脫粒機主要由浮動齒頭、齒籠、收粒斗、排芯斗、螺旋滾齒滾筒等部件組成。滾筒上的板齒在滾筒的帶動下撥動脫粒倉內部的玉米棒螺旋前進。擠搓式的玉米脫粒機的優(yōu)點是它仿照人搓動籽粒的樣子，有效提升了玉米粒的完整率。機器外殼設置為錐形結構，使玉米棒在向前運動時，受到的擠壓力越來越多，在浮動錐齒和凹板的作用下，玉米粒克服與玉米芯的連接力，實現脫粒。這種脫粒方式較為柔和，對玉米籽粒的作用力不大，不會造成較大的籽粒破碎，同時又能保證將籽粒和芯分離，有較好的脫凈率和較高的工作效率[3]。

2.2.4 差速脫粒原理

機器工作時，大膠帶輪帶動其脫粒裝置運行，裝置內部的兩輥輪轉速不一致，螺旋輥的轉速比直輥的轉速低，但兩輥的轉向一致，這種運動方式使兩輥之間產生差速，利用這種差速對玉米棒進行脫粒。籽粒以及部分雜余從兩輥間的間隙通過落在篩子上，篩子運動篩除雜余，然后由籽粒回收滑板回收。但是采用這種原理的玉米脫粒機工作效率不高，不適用于大面積的玉米脫粒。

綜合比較各種玉米脫粒機發(fā)現，打擊式玉米脫粒機的工作效率較高，籽粒脫凈率較好，但對籽粒破損程度較大，玉米籽粒質量難以保證；碾壓式玉米脫粒機工作效率不高，且當一次喂入較多玉米棒時易造成玉米棒的堵塞和籽粒的破損；差速式玉米脫粒機的工作效率也不高，不適用于大面積的玉米脫粒；擠搓式玉米脫粒機工作方式較柔和，對玉米籽粒的作用力不大，不會造成較大的籽粒破碎，同時又能保證將籽粒和芯分離，有較好的脫凈率和較高的工作效率，所以目前擠搓式的玉米脫粒機應用較廣。

3 存在的不足

3.1 理論技術和實踐方面

由于地理位置和氣候不同，我國各地玉米收獲時的含水率在28%～40%不等，玉米收獲時期也不同，導致不同含水率玉米對收獲機的性能要求不同，而因地制宜的玉米收獲技術還不完善。因此，在脫粒時，部分地區(qū)的籽粒破損率較高，未脫凈率較高。目前，我國許多專家學者針對此不足進行了大量的研究和試驗，但真正能較好地解決這一不足并應用于實地作業(yè)的機型較少。此外，2018年我國收割機、脫粒機進口金額為24.7億元，占農業(yè)機械進口總額的38.8%，這體現我國在此方面創(chuàng)新能力和實踐能力不足。因此，我國要加大對玉米脫粒機的理論和實踐研究。

3.2 制造工藝方面

我國部分玉米脫粒機的生產制造可靠性差，制造水平有待提高。由于玉米脫粒機許多技術可復制性高，部分企業(yè)通過自行組裝或仿造高效、高質量的機型來降低成本，從而拓寬市場。但通常這些企業(yè)的生產設備落后、機械制造工藝水平低、加工精度低，甚至一些廠商使用的是六七十年代的車床、銑床等老舊設備來加工脫粒機，通過這種方式加工出的機器質量和性能自然很難滿足目前農戶作業(yè)要求。特別是對于玉米脫粒機的重要部件來說，如滾筒軸、齒輪等都需要經過熱處理才能更好地增加硬度等性能；而這些廠商一般沒有熱處理設備，為了節(jié)省外包加工的費用，一些廠家直接省去對零部件的熱處理工序。此外，為了減少成本，將材料和零部件以次充好，致使玉米脫粒機的工作性能得不到保障，可靠性較低，甚至有時會威脅到操作人員的安全。

3.3 行業(yè)標準和監(jiān)管方面

2019年，國家發(fā)布了最新的玉米脫粒機行業(yè)標準，對玉米脫粒機的整機性能和關鍵零部件等技術要求、安全要求進行了更加細致和全面的劃分和規(guī)定。但由于不同玉米脫粒機生產企業(yè)的生產規(guī)模和生產能力存在差異，各企業(yè)對行業(yè)標準的執(zhí)行力度不同，從而玉米脫粒機的質量和性能存在較大差異，很難形成統(tǒng)一切實可行的行業(yè)標準。部分生產玉米脫粒機的小型企業(yè)招收的員工技術水平低，在工作中對脫粒機生產標準和質量沒有科學準確的認識，導致零部件生產和整機裝配等存在缺陷；而企業(yè)通常是重產量、輕質量，缺少專業(yè)可靠的檢測設備，導致零部件和機器的工作性能下降，遠達不到行業(yè)標準所要求的技術指標[4]。此外，各地對玉米脫粒機的質量監(jiān)管情況差異較大，部分地區(qū)仍存在“三無”玉米脫粒機，即“無生產許可證、無產品合格證、無產品鑒定證”。產品質量不合格或未按照要求設置安全提示和保護裝置的產品仍在市場中流動。

3.4 操作規(guī)范方面

使用玉米脫粒機的對象大多是沒有接受過系統(tǒng)操作培訓的農民，同時玉米脫粒機的作業(yè)環(huán)境較差，因此，農民往往為了追求作業(yè)效率，忽視操作規(guī)范和機器維護保養(yǎng)。例如，玉米喂入量過多會導致脫粒機運轉負荷過高；喂入量過低會造成運轉效率不足，浪費資源；喂入量不均勻會導致脫粒工作效率低下，影響脫凈率。這些都會在一定程度上減少機器的使用壽命，降低機器的工作性能。

4 發(fā)展趨勢

4.1 加強理論研究和試驗

企業(yè)設計人員和相關部門要以問題為導向，以方法為引領，從實際問題出發(fā)，利用經驗和先進理論研究方法設計玉米脫粒機基本結構；借助計算機軟件模擬分析玉米脫粒機在不同環(huán)境下的狀態(tài)，調整機器的參數和結構，特別是加強對關鍵部件——脫粒裝置的性能分析和脫粒測試。在進行玉米脫粒機的設計和實踐中，還要兼顧機器堵塞、脫粒損失、含雜率、籽粒損傷等問題。同時，企業(yè)除了設立研發(fā)機構并加大投資力度、攻克薄弱技術外，還應主動與研究所、高校等建立合作關系，開展技術合作，彌補自身不足，推出有競爭力的產品。此外，還需加強玉米脫粒機的實地試驗，將理論和實踐相結合，進一步優(yōu)化機器的參數和結構。

4.2 提升制造工藝，增強企業(yè)實力

相關企業(yè)要學習先進的管理理論和經驗，樹立長遠的發(fā)展目標，完善機械制造設備，在追求利潤的同時，提升企業(yè)的制造工藝水平和加工裝配精度。研發(fā)部門需加大對釘齒、脫粒滾筒等玉米脫粒機關鍵部件結構的改進和創(chuàng)新，提升企業(yè)的核心競爭力和產品的技術壁壘。

4.3 統(tǒng)一行業(yè)標準，加強監(jiān)督管理

行業(yè)標準制定者應調研考察多種層次的玉米脫粒機生產廠商，對其生產能力進行綜合評估，針對不同地區(qū)、不同規(guī)模使用玉米脫粒機設立不同的標準，做到局部統(tǒng)一、整體協調。廠商要加強企業(yè)員工的技能培訓，提升員工專業(yè)素質，將玉米脫粒機生產行業(yè)標準落實到員工的思想中和行動中，從而提高玉米脫粒機的生產質量；廠商也需要完善檢測設備，把好質量關。同時，執(zhí)法部門、質檢部門和監(jiān)管部門要聯合起來，加大對玉米脫粒機廠商的監(jiān)察力度，對廠商的產品進行嚴格檢查和監(jiān)管，嚴格執(zhí)法，堅決抵制質量不合格品流入市場，從而促使行業(yè)標準的推廣和實施，整體提升玉米脫粒機性能[5]。

4.4 重視技能培訓，提高農民素質

政府部門和農業(yè)合作社等應定期開展農機技能培訓和農藝知識普及活動，鼓勵農民參加，提高農民素質，減少在使用玉米脫粒機等農機過程中因操作不當帶來的損失，同時也能夠維持機器工作性能，延長機器使用壽命。

5 總結

2020年，我國玉米總產量為26 067萬t，預計2021年將達到27 027萬t。因此，高效率、高質量地完成玉米脫粒工作是十分重要的。但目前很多玉米脫粒機存在籽粒破損率較高、未脫凈率較高等不足，玉米脫粒機的生產質量也存在一定問題。企業(yè)和高校要加強理論研究，提升裝備性能，促進玉米脫粒機的功能完善，監(jiān)管部門等要加強對玉米脫粒機的產品監(jiān)管；多方協作，從根本上提升玉米脫粒機的脫粒效率和質量，共同促進玉米脫粒機的發(fā)展，保障玉米脫粒機為農民帶來更大收益。