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中国农业机械化科技发展报告2015-2016年(四)
时间:2018-03-22 文章来源: 文章作者:农机化司 【 字体:  】 打印本页

四、收获机械化

(一)专业组工作开展情况

1.学术交流活动

1)引领部分高端技术和关键零部件开发方式向产学研合作的方式转变。由中国农业机械科学研究院牵头联合福田雷沃重工股份有限公司、农业部南京农业机械化研究所、中国农业大学、华南农业大学、浙江大学、江苏大学、山东理工大学、山东农业大学以及山东农业机械科学研究所等30余所国内著名高校和科研院所建立了长期的研发战略合作伙伴关系,联合成立了技术研发中心等实体组织——“农业装备技术创新战略联盟”,在技术、人才、手段和成果等方面拓展了范围,实现了研发资源的共享、共赢。

2)鼓励加强中外合作、共建研发中心,利用国外的高端人才、整合国外技术资源。福田雷沃重工股份有限公司在意大利博洛尼亚建立“欧洲研发中心”,为更好利用国外的高端人才、整合国外技术资源,开发具有自主产权的技术和产品奠定良好基础。并同步与奥地利的AVL公司、美国的博世力士乐公司、德国的LUK、意大利APICOM、以及韩国的大同公司等国外公司开展国际技术合作,共同开发新技术新产品,提升公司的研发能力。

3)整合国内优势资源,校企合作开展专项技术和共性技术研究。江苏大学与福田雷沃、农业部南京农业机械化研究所等单位合作申报了“协同创新中心”建设项目,对大型智能联合收割机产品专项技术和共性技术开展规划、研究。在纵轴流脱分技术和清选技术、自动化、智能化监控技术;系列化液压底盘技术、节能环保、低噪音发动机等技术方面进行了研究。

4)构建并维护国家现代农业产业技术体系花生、甘薯、甘蔗、马铃薯、柑橘和丘陵山地农机具生产机械化5个信息网络平台,为相应行业的科研人员、收获用户等进行信息交流、资料查询提供了重要网络平台。本年度综合用户意见,对各个平台的功能模块进行完善,对网络数据库结构进行了优化,并对网站进行适时维护和更新,补充了生产厂家、设备产品等多个信息。

5)胡志超研究员参加了在河南郑州举办的“根茎类作物收获机械化技术培训班”,并就“我国花生机械化生产技术”做主题报告,从花生产业发展、花生机械化种植发展、机械化收获发展以及体系机械研究室主要研发成果等4个方面,对国内外花生产业发展现状、我国花生产业发展趋势、机械化生产制约因素、研发重点、攻克难点等做出了系统分析,指出花生机械化生产是一个系统工程,要使其实现又好又快发展,必须运用系统工程的观点与方法统筹与谋划,必须多学科、多部门、多地域协同互动、系统推进。

6)胡志超研究员应河南省农机推广站邀请,为河南省“花生联合收获技术装备提升与试验示范项目”学习班授课,对来自河南省各级农机推广系统的100多名技术骨干进行了授课与培训。

7) 胡志超研究员为中国农业科学院农业机械化工程专业硕博研究生开展了时长达3个多小时的“全量秸秆覆盖地免耕洁区播种技术概况”专题讲座。

8)朱金光研究员当选为国家“谷物收获机械科技创新联盟”秘书长。在农业部支持下,国家“谷物收获机械科技创新联盟”于2016年在雷沃重工成立,联盟的主要任务是针对农机企业收获机械科技创新研究需求开展与高校、科研机构的产、学、研合作。雷沃重工被农业部定为“国家农业科技创新‘一条龙’科企合作联盟”第一批试点龙头企业。

9) 邓干然研究员赴广东省、广西、海南等地与有关领导、专家进行就当前本地区农机化发展形势交流研讨,与热带各省区农机界建立了全面而密切的关系,进一步深入了解区域农机化发展存在问题与科技需求,为编制相关国家重大科技计划提供了第一手资料。并与今年9月在海南省参加国家木薯产业技术体系研讨会,重点研讨木薯生产机械化科技问题。

10)邓干然研究员协助国家木薯产业技术体系在湛江召开木薯生产全程机械化现场会议,并作了“关于木薯生产全程机械化的认识与建议”学术报告。赴海口参加中国农业大学主持的公益性行业(农业)科研专项“作物秸秆还田技术” 2016年总结年会。会上与海南省有关专家进行了交流,了解海南农机化发展动态和技术需求。

11) 韩增德研究员参加了在山东省日照市召开的“中国农业机械学会十届二次理事会暨2015年学术研讨会”,与山东省农业机械学会一起组织召开了“玉米收获机械学术研讨会”,进行了有关玉米收获机械技术与发展趋势的研讨;年底率队参加了在山东省济宁市兖州区召开的“2015年山东省玉米收获机械技术研讨会”,进行了技术交流,提出了“十三五”期间山东省玉米机械的发展建议等。

12)韩增德研究员参加了在湖北省武汉市召开的“2016年中国农业机械学会国际学术年会”。并作为中国农业机械学会收获加工机械分会主任委员,经过2年筹备,结合我国“主要农作物秸秆收获与残膜回收”的学术内容,成功举办了“收获加工机械与科技创新”分会场,列席会议80余人。其本人在会上发表了“主要农作物收获机械前沿技术”的主题演讲,介绍了我国稻麦、玉米、棉麻、甘蔗、甜菜等主要农作物联合收割机前沿技术,指出了行业攻关的方向和技术需求。

13)吕金庆教授参加中国作物学会马铃薯专业委员会举办的“中国马铃薯大会”,并作了“马铃薯机械化技术及装备的报告”,指出,我大部分马铃薯产区收获多为半机械化,即先采用打秧机灭秧,联合收获技术还处于研发示范推广阶段,相当长一段时间内,马铃薯分段收获、联合收获模式将长期并存,分段收获技术仍将是近期市场需求主体,联合收获将逐步在西北、东北等产区得到示范应用。

14)莫建霖研究员参加由国家甘蔗工程技术研究中心、国家甘蔗产业技术研发中心和广西农科院甘蔗研究所共同举办的“2016年甘蔗提质增效关键技术培训班”。参加由中国农业机械化协会、中国农业机械工业协会和中国农业机械流通协会共同在柳州举办的甘蔗生产全程机械化研讨会以及首届中国甘蔗机械化博览会。

15)陈发研究员参加由国家供销总社组织编纂的《我国机采棉整体解决方案》一稿、二稿,并赴京参加专家研讨会。

16)王俊教授赴美国路易斯安那州新奥尔良市参加了“美国农业与生物工程师学会2015国际学术年会”,并就甘蓝生物物理特性、自走式甘蓝收获机的关键技术、收获工艺流程与各国专家进行了深入探讨;赴黑龙江哈尔滨参加“中国农业工程学会2015年学术年会”,就“蔬菜机械现状与发展趋势”与与会专家开展了深入交流。

17)洪添胜教授与国家柑橘产业技术体系产业经济研究室的祁春节教授团队就柑橘生产机械化的现状、发展与模式等交流探讨,并通过发放调查问卷的形式获得了山地果园运输机需求状况的第一手资料;与汪晓银教授探讨了山地果园运输机的经济效益、社会效益和环境效益等,并就后续继续进行数据收集与整理的事宜作了具体规划。

18) 洪添胜教授参加了在华南农业大学召开的农机化会议。会议由广东省农业厅、广东省农科院和华南农业大学共同召开,会议听取了广东省农机化办陈楚楷主任、华南农业大学马铃薯体系试验站曹先维站长等汇报,研讨了广东农机化事业的发展,就如何改变广东农机化落后的状况以及农机农艺融合的问题,交换了意见及今后加强合作的建议。

19) 洪添胜教授参加了在湖北省宜昌市举办的中国宜昌(夷陵)第五届柑橘节暨中国柑橘学会2015年学术年会,大会安排参观洪添胜教授研发的2套果园双轨运输机,洪添胜教授介绍了运输机的一些基本情况和特征参数,并与部分感兴趣的代表进行了交流。

20)洪添胜教授参加了德国汉诺威举办的“国际农业机械展览会”,听取了国外知名专家的学术报告,并就水果机械化收获技术与各国专家和企业负责人进行了交流,同时收集了相关技术资料。

2.调研培训

1)产业调研

朱金光研究员先后赴山东、河南、宁夏、海南、河北、内蒙古、黑龙江、江苏、江西、湖南、湖北等地,掌握了稻麦、玉米等作物联合收获设备的市场需求和竞争状况,提出了产品开发与组合建议,为后续开发和改进方向提供了依据。并对国家补贴政策,产品结构、客户需求与作业模式,土地经营模式与农业、农机合作社发展等三方面对收割机产品发展的影响进行了调研。

胡志超研究员在国家花生产业技术体系锦州综合试验站协作下,赴锦州义县、阜新阜蒙县等地对当地的花生机械化播种技术现状与设备应用情况等进行调研。同时,继续对筛选出的可一次性完成单垄两行膜上打孔作业的花生播种机进行适应性试验与考核,累计种植近100亩。

胡志超研究员完成花生黄淮海产区、东北产区等的产业与技术调研。先后在江苏、河南、山东、吉林、辽宁、河北等省20多个县市30多家单位开展花生收获机械化产业技术调研,考察当地的地形地貌、土壤类型、水热条件、种植模式、机具使用等情况,并开展技术交流。

胡志超研究员与国家花生产业技术体系黄淮区栽培岗位科学家共同赴河南焦作,对产地花生收获机生产企业生产销售状况等进行调研;并与国家花生产业技术体系首席科学家禹山林研究员赴山东无棣对当地花生种植模式、土壤条件、机械化生产状况等进行调研。

胡志超研究员与国家花生产业技术体系产业经济岗位科学家周曙东教授、南京综合试验站站长陈志德研究员及团队成员共同赴贺州对当地花生种植模式、机械化应用状况及产后加工技术发展现状进行调研。

胡志超研究员赴山东、河南、河北等省开展花生生产全程机械化产业调研,深入了解典型产区花生种收模式及产业发展现状,为提出典型产区机械化生产技术路线、典型产区机械化生产模式和农艺要点奠定了基础;同时,还相继考察了多家农机制造企业,就花生机械行业发展趋势与企业负责人开展了座谈交流,并针对花生机械化生产技术路线、种收模式、农艺要点等问题与企业技术人员进行了深入探讨和广泛交流。

胡志超研究员赴新疆石河子、昌吉、库车等地对当地水热条件、花生种植模式、棉花种植模式、机械化应用现状等进行了实地调研,并与新疆农垦科学研究院、新疆自治区农科院相关研究机构就花生-棉花轮作进行了深入交流与探讨,为协助制订花生-棉花轮作栽培技术规程提供了第一手资料。

胡志超研究员赴美国农业部花生研究所、凯莉(KMC)农机公司、佐治亚州分别对美国花生生产技术研究现状、机械化生产技术应用现状、花生种植模式等进行了系统调研,并初步建立了与美国同行企业与科研单位的合作研究关系。

胡志超研究员团队成员开展南方丘陵地区甘薯产业技术调研、座谈,并撰写产业调研报告,提交体系管理平台。赴江苏常州筑水农机公司、江苏北斗卫星产业研究院进行技术调研,为丘陵山区甘薯生产机械寻找适宜的自走式或乘坐式微小型底盘,并考虑将自动导航、机具行驶路线记录、作业面积自动测量、故障报修等高新技术嫁接到甘薯机械。

邓干然研究员赴广东生物能源有限公司进行科技调研,了解生产对燃料木薯生产机械化技术需求。对广东丰硒良姜有限公司旗下农场及加工工厂进行了生产调研,了解南药高良姜生产农艺技术及对机械化技术需求。赴广西南宁参加2016中国热带作物学会学术年会,调研了解中国热带作物产业发展形势及其机械化技术需求。

邓干然研究员先后前往广西农机化管理局、区农机推广站和区木薯生产机械工程技术中心,与有关领导、专家进行本省农机化形势交流研讨,调研当地十三五农机科技需求;到广西明阳生化公司调研木薯生产机械化需求情况;到武汉华中农业大学进行学术交流;到国家木薯产业技术体系海南白沙试验站调研机械化需求。

陈发研究员参加了中国棉花学会2015年年会,就摘锭式采棉机国产化的主要技术瓶颈、采棉技术示范与应用过程中的“机艺融合”环节等重点问题进行了交流;赴北疆棉区的乌苏市、精河县、沙湾县、玛纳斯县等部分主要产棉大县进行了机采棉技术方面的调研,重点就加强农机农艺融合,尤其是与机采棉后期质量相关的植棉环节进行了技术指导,并帮助相关企业确定了舍弃单行型机具,着重发展自走式三行采棉机的决策。

洪添胜教授与苹果体系机械化岗位专家、河北农业大学刘俊峰教授赴河北保定市清苑区实地调研了苹果生产机械化情况;并到河北蠡县苹果苗圃园,调研了苗圃园振动式起苗机械、断根机械等使用情况,并就苗圃园的管理提出了相关建议与意见。

洪添胜教授赴柑橘主产区,苹果主产区开展相关调研,调研的内容涉及丘陵山地果园和平地果园的农作方式,田间管理及收获机械化状况,机械化的需求以及用工状况等。

王学农研究员赴北疆棉区的乌苏市、沙湾县、玛纳斯县等部分主要产棉大县进行了机采棉技术方面的调研,重点就加强农机农艺融合,尤其是与机采棉后期质量相关的植棉环节进行了技术指导,并帮助相关采棉机企业确定了采棉机发展方向。

莫建霖研究员先后到广西糖业发展办公室、广西农机局等政府相关部门以及广西蔗糖主产区崇左市、来宾市、南宁市、柳州市、钦州市等地蔗区以及广西农垦系统蔗区开展调研,主要调查广西甘蔗种植区的种植面积、种植模式、甘蔗联合收割机保有量、机收率、技术需求、存在问题等情况。

莫建霖研究员以甘蔗生产基本情况、政府推进甘蔗产业发展的相关政策措施、机械化现状、机具应用情况、技术需求等为调研内容,对蔗农、甘蔗专业生产组织、农机专业服务组织、制糖企业、政府有关管理部门以及产业其它相关组织和个人开展调研活动。

2技术指导及培训

胡志超研究员及其团队成员在黑龙江肇州、河南驻马店成功开展了“全秸秆覆盖地免耕播种作业技术”示范推广活动,累计培训农机合作社、农机推广系统技术骨干、种植大户等200余人。

胡志超研究员应国家花生产业技术体系邀请,参加了在锦州农科院举办的“农业科技培训专家讲座”,并就花生机械化生产技术做主题报告,累计培训当地农业科研、管理人员100余人。

胡志超研究员应江苏省农机局邀请,在“全省农机化新技术新装备培训班”上对来自全省各级农机推广系统技术骨干就“我国花生机械化生产技术概况与发展”进行授课,累计培训75人次。

胡志超研究员分别为“河南省花生联合收获技术装备提升与试验示范项目培训班”、“江苏省农机化新技术新装备培训班”、“我国花生体系江苏示范县技术培训会”授课,对来自全国各地的300多名农机管理系统技术骨干、农机合作社代表进行了授课与培训。

胡志超研究员率领团队成员与南京综合试验站、泗阳县苏花花生专业合作社共同在江苏泗阳开展了半喂入四行花生联合收获机、八行捡拾花生联合收获机、四行分段式花生收获机田间生产性试验与示范,宿迁市、淮安市花生种植户、农机合作社等100多人进行了现场观摩。

胡志超研究员及其团队成员分别在山东临沭、江苏射阳对半喂入四行花生联合收获机、花生捡拾联合收获机开展田间性能试验和示范,累计培训科技人员、技术骨干、种植大户、农户等300余人。

胡良龙研究员及其团队成员在江苏省灌云县南湾村、花厅村开展机具选型、使用注意事项、农艺要求等技术培训,并发放培训资料,累计培训专业合作社、种植户、农机手等共约150余人。

朱金光研究员为福田雷沃重工股份有限公司培养核心技术人员。通过“导师带徒”、“一帮一”等多种帮教措施,培养毕业生迅速成长技术骨干;选派优秀科技人员赴奥地利AVL、利勃海尔、福田雷沃意大利博洛尼亚技术中心培训学习与交流;依托承担的国家级重大课题,与中国农业大学、吉林大学、山东大学、山东理工大学等知名院校签订培训协议,定向培训或邀请专家、教授赴公司开展专题讲座16次。

邓干然研究员及其团队成员在广东省廉江市举办“保护性耕作关键设备与技术培训”,该市各乡镇农机站及相关农机合作社的负责人和部分拖拉机手等100多人参加了此次培训。同时,协助广东省农业厅举办2016广东省甘蔗生产全程机械化推广现场会,并作“机械化深松整地及其配套技术的研究与应用”专题报告。

邓干然研究员参加广东省农机部门组织的香蕉茎叶粉碎还田机现场作业示范会、机械化深松现场展示与培训会议,来自广西、海南、广东等省市自治区的香蕉种植户、农机合作社等200多人进行了现场观摩。

莫建霖研究员及其团队成员围绕甘蔗收获机械化技术以及推进甘蔗生产全程机械化技术应用,开展了多种形式的技术服务活动。通过现场演示讲解、室内授课等形式开展甘蔗机械化种植、收获等关键技术应用培训,全年累计为各个服务对象提供各种技术服务14次,服务人数约350人次。

莫建霖研究员在甘蔗榨季期间,在试验示范、提供收获服务过程中,向蔗农、农场生产技术人员、糖厂农务管理人员、农技推广人员等介绍甘蔗收获机基本知识、宣传机械化收获的好处,帮助有关人员正确认识机械化收获存在的问题;指导金光农场机械服务队、广西收获公司等农机专业服务组织的甘蔗联合收获机操作机手提高收获机使用水平。开展甘蔗收获机械化技术培训活动2次,培训农机推广、糖厂技术及管理人员共210多人。

吕金庆教授赴东北农业大学、内蒙古大学试验农场,指导全程马铃薯机械化的使用、维护、保养及注意事项等;同时开展了“马铃薯田间机械装备生产企业及产品数据库”系统调研、数据采集(1300余份)、信息更新工作,并将结果提交至农业部体系研发中心。

陈发研究员赴乌苏市和沙湾县给农机合作社和农机大户共计约150人的就“棉花收获机械化技术”专题进行了技术培训。

王俊教授赴浙江省湖州市、台州市、嘉兴市、金华市等地,针对不同层面的培训要求就“蔬菜种植机械与收获机械” 共开展了8次专题讲座,培训科技管理人员、技术人员、种植农户约700多人。

洪添胜教授应云南柠檬综合试验站岳建强站长的邀请,赴云南省保山市龙陵县勐糯镇田坡村给该村40多位村民、村干部和前来实习18名师生进行柑橘栽培、柑橘生产机械化方面的培训,共培训人员60多名。

洪添胜教授应邀参加广东省农业厅在梅州市大埔县举办山地水果生产机械化现场会,省农业厅、梅州市、大埔县有关部门负责人、全省各县农机管理部门人员,及周边地区的农机大户、种植大户等共200多人(其中果农和专业技术人员125名)参加了本次现场会。现场会主要示范演示了由洪添胜教授及其团队研发的山地果园运输系统,并对山地果园运输机及其他机械与设施原理及使用要点进行了介绍。

洪添胜教授应《农民日报》的邀请于201511月为农业机械化专栏撰写了“山地橘园机械的研发与应用”的短文、提供了柑橘体系机械研究室的相关照片、宣传体系的研发与应用成果,相关内容刊登在20151119日的《农民日报》第8版《农业装备》中。

洪添胜教授受广东省农业厅的聘请,在广东省各市、县(区)农业局长轮训班种植业(1)班上,做“推进农机农艺融合,提升水果生产过程的农业机械化”150分钟的讲座,培训农业局长85名。

洪添胜教授于10月接受《南方农村报》的采访,就“山地果缘运输机械相关问题”作了专题解答,1013日第6版《农财财富》专栏以“山地运输设备帮农民省工省力,柚子种在山上收果没有压力”为题对此次采访作了专题报道,并反馈果农的应用体会等。

3)取得成效

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。

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/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。

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/h,整体技术性能成熟稳定。

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。

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。201610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。

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。

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。

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。

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。

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

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73.5-88.2kW100120 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。

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。

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。

 

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。

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。

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。

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;

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。

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

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。

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。

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。

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

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。

高效、广适、大割幅玉米联合收获技术需求增加。

剥皮、籽粒直收技术需求不断增加。

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。

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

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。

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。

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

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。

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。

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%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3050%;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

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。

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。

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。

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。

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

分段收获、联合收获两种收获模式将长期并存。

高效、低损、大割幅机械化收获技术需求增加。

稻麦油通用联合收获技术需求增加。

机电液一体化、自动化技术将得到更多应用。

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:

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

分段收获、联合收获模式将长期并存。

机械化分段式收获技术仍将是近期市场需求主体。

联合收获将逐步在三北产区得到示范应用。

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/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/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。

美国和我国台湾省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。台湾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,但台湾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

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。

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。

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/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、东北产区花生大面积收获。

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

分段、联合两种收获模式将长期并存。

半喂入自走式两行联合收获技术将得到进一步广泛应用。

高效、大型化已成为自走式联合收获技术必然发展方向。

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,新疆兵团棉花生产在新疆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

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。

向自走式、高效化、轻简化、智能化方向发展。

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。

静液压驱动、智能监控、GPS等先进技术逐渐应用。

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-180B4GZQ-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

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。

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;我国平原部分地区种、收水平相对较高,其中秧蔓粉碎还田机、挖掘犁、分段挖掘收获机应用范围不断拓展,进口联合收获设备在大型农场也有少量应用,尚缺乏适应于小规模种植的国产中小型联合收获设备;针对丘陵薄地等南方产区的微、小型种、收机具依然严重短缺。

总体来说,我国的甘薯收获机械化虽然有了较大发展,但供需短缺问题依然突出,甘薯收获仍以人工为主,仅少数地区采用了秧蔓粉碎还田机、挖掘犁、分段挖掘收获机等,且秧蔓去除率低、伤薯率高、作业功耗大、辅助人工过多等问题依然十分突出。而机械化联合收获技术装备研发刚刚起步。收获机械的落后已成为制约甘薯生产机械化发展主要技术瓶颈。

美、加、日等国甘薯种植面积均在60万亩左右,收获过程基本都实现了机械化,收获机械种类多,专用化、系列化程度高。其中,去蔓环节主要包括薯蔓粉碎还田和薯蔓收集饲用两种机械作业形式,挖掘收获主要包括分段收获机、两段式挖掘收集联合收获机、一次性去蔓挖掘收集联合收获机等形式,其中美国以大型化、分段或两段式作业为主,而日、台则以中小型、两段式或一次性联合作业为主。

2)甘薯收获技术主要科研成果

研究筛选出与80-110马力相配套的适合淀粉加工用的两行甘薯起垄、移栽、切蔓、收获成套设备1套。针对淀粉加工用甘薯规模化种植面积大、产量高、收获时间短而集中、作业要高效等特点,对体系已研发的产品进行研究,筛选出1GQL-2型甘薯旋耕起垄机、2ZGF-2型甘薯旋耕起垄移栽复式机、1JHSM-1800型甘薯秧蔓粉碎还田机、4GS-1500A型链式甘薯收获机(砂壤)和4GS-2型甘薯挖掘收获机(粘土)等5种甘薯起垄、移栽、切蔓、收获设备,与80-110马力拖拉机配套,形成可一次完成两垄作业的成套技术装备,主要攻克了动力尺寸与垄距匹配一致性、垄形垄距相适配和适宜粘土切蔓收获等问题,并在安徽泗县、江苏溧水等地开展田间试验和推广示范。

完成丘陵用4JSW-600微小型薯蔓还田机的优化提升和田间试验。针对步行型微小甘薯秧蔓还田机重心配置不合理、田间调头移动不便、模块更换难度大等问题,进行优化设计,调整重心位置,简化作业功能,并开展田间碎蔓还田、挖掘收获等试验。由于要实现挖掘功能,需做调换部件、改变中心配置等多项工作,耗时费力,效果不理想,故而去掉了该机的挖掘收获一机多用作业功能,使之成为丘陵小地块碎蔓还田作业用的专用机型。

完成4GSF-2型两行切蔓挖掘收获复式机的优化提升和田间试验。优化提升可一次两垄作业的甘薯秧蔓粉碎还田挖掘收获复式机性能,改进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,适应性广,尤其针对近年收获季节雨水多发的情况。

完成自走式甘薯联合收获机关键技术优化设计和整机图纸设计。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。

3)甘薯收获技术发展趋势

秧蔓还田和饲料化利用并存并举。

发展分段式挖掘收获技术为主。

挖掘捡拾联合收获技术有一定市场需求。

10.甜菜收获机械化技术

1)甜菜收获技术国内外科技发展动态

2015年,全国甜菜种植面积205.3万亩,全国甜菜产量803.16万吨,由于我国甜菜大多种植在西北、东北、华北等地区,其中黑龙江、新疆、内蒙古三大产区甜菜种植面积占全国近90%以上,且多在兵团、农场、糖厂种植,因此机械化收获水平相对较高。

我国甜菜以半机械化收获为主,先利用拖拉机挂接挖掘犁完成挖掘,然后由人工完成捡拾、切顶、除土和装运;联合收获多在农场、兵团等规模化种植区域应用。随着我国甜菜收获机械市场需求的不断趋旺,国内相关科研院所、企业相继开展了一些研发工作,但收获设备的作业质量、可靠性还需进一步提升,与国外设备还有较大差距。目前,我国农场、兵团、糖厂等所使用的大部分为进口设备。

国外对甜菜收获机械的研究起步早、发展快,主要有分段收获和联合收获两种。国外甜菜联合收获普遍采用了机电液一体化、智能监控、自动导航等新技术,正朝着高效、智能化、大型化、人性化等方向发展。法、美、德、英、俄等国家普遍采用联合收获方式,少数采用分段式收获方式。

2)甜菜收获技术主要科研成果

随着我国甜菜收获机械市场需求不断趋旺,国内一些科研院所、企业也相继开展了一些研发工作,并取得一定成绩,但是由于缺乏系统研究、经费以及技术支持,所开发的甜菜分段收获装备结构简易、性能粗放,技术水平低、效率低、作业成本高、比较效益低等问题尚未有效解决。

国内科研院所、企业在甜菜分段收获设备和联合收获的研发方面主要开展了机、电、液一体化智能控制技术、收获作业减阻降耗技术、自动对行纠偏和挖深自动控制技术、提质降损失综合控制技术、提高作业顺畅性和可靠性综合技术等研究和相应机构开发。农业部南京农业机械化研究所在消化吸收发达国家先进技术和总结国内生产实践经验的基础上,成功研制出适用于甜菜机械化收获的打叶机和起拔机,并在我国甜菜主产区进行了机械化收获性能试验和生产考核。通过进一步创新设计和完善提升,可满足我国甜菜机械化收获作业要求。新疆农垦科学院农机所、黑龙江省畜牧机械研究所、黑龙江北大荒众荣农机有限公司先后研制出了切缨机、圆盘式挖掘集条机。甜菜分段收获设备主要用于挖掘收获经切缨机切削清理过叶缨的甜菜,可用于甜菜两段式收获工艺,一次完成甜菜挖掘、捡拾、清理输送和装车的联合作业;也可用于甜菜三段式收获工艺,将挖掘出甜菜块根初步清理后集成堆放,以便于人工进行辅助清理。

3)甜菜收获技术发展趋势

三北地区农场、糖厂依然以大型联合收获技术需求为主,小规模种植区域以中小型分段式收获技术。

消化吸收和自主创新并举将成为大型联合收获技术研发的必然选择。

11.蔬菜收获机械化技术

1)蔬菜收获技术国内外科技发展动态

2015年,我国蔬菜种植面积3.3亿亩,产量逾7.85亿吨。与粮食机械化生产相比,蔬菜作业机具的研究匮乏与引进机具的不适应性,使得我国蔬菜生产的机械化普及程度很低。相比与蔬菜生产的其他环节,如整地、播种、移栽、田间管理等,收获占整个蔬菜生产作业量的40%以上,但目前我国蔬菜收获作业基本依靠人工完成,几乎无可用机具。随着科技的发展,蔬菜收获机械的研究取得了一系列突破,解决了部分蔬菜的机械化收获,给产业发展带来了发展动力和实际效益,成为我国农业领域内的重要发展方向之一。

国外对蔬菜收获机械的研究起步较早,技术也相对成熟,例如叶菜类的甘蓝收获机、圆白菜收获机、鸡毛菜收获机等,根菜类的胡萝卜收获机、马铃薯收获机等,果菜类的番茄收获机等,都有商业推广机型。其中欧美国家多采用大型侧牵引式联合收获机,适用于大农场作业。日本、韩国、台湾等地区多采用小型自走式收获机,适用于小田作业。部分蔬菜,如番茄、黄瓜、辣椒等,由于成熟期不一致,虽然有收获机械的研制,但是该类机型仅限于收获供食品厂加工灌装的蔬菜。而主要满足鲜食需求,生长状况又复杂的蔬菜,如花菜、刀豆、豇豆等,收获机械未有研究报道。

2)蔬菜收获技术主要科研成果

从近几年国内的研究来看,各类科研机构开发出了一系列新型的蔬菜收获机械。浙江大学研发的自走式甘蓝收获机,可一次完成甘蓝的拔取、输送、切根、剥叶、装箱等作业,田间试验表明该机型具备了良好的收获性能。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。针对花生机械化收获,沈阳农业大学研究重点为两段式收获方式,即先将花生起出并翻转放铺,使花生根部和荚果朝上在田间晾晒5-7d,然后进行捡拾与摘果联合作,开发了相应的捡拾试验装置和摘果试验台。青岛农业大学则在先前研制的4HBL-2型花生联合收获机的基础上,重点开发了除膜摘果装置、弹齿式去土装置、复收装置、智能测产系统等新功能部件和智能化系统,进一步提升了收获机的性能。对于番茄收获机,石河子大学重点优化了果秧分离参数,同时开发了一套测产系统,完成了实验室测产试验。国内蔬菜收获机械的研究在关注开发新机具的同时,蔬菜收获机械的稳定性、自动化、智能化等已成为重点研究方向。

从国外的研究发展来看,蔬菜收获机械的开发更趋于多元化,以符合不同层次市场的需求。一、高效率收获机械。例如意大利的Hortech公司新开发的甘蓝收获机能实现4行甘蓝的同时收获,大大提升了收获效率。Asa-lift开发的胡萝卜收获机能实现最多6行胡萝卜的同时收获。二、经济性收获机具。针对蔬菜种植散户或者家庭用户,Farmers Friend开发了一款手持式的绿叶蔬菜收获机,使用户能以低成本的价格在自家菜园收获绿叶蔬菜。三、辅助式收获机械。对于很多易损伤的蔬菜,采用辅助式收获机械也是一个发展方向。如收获鲜食番茄,Salazar等提出了一种辅助式的收获机械,由人工采摘番茄至收集桶,收获机械对采集上来的番茄进行输送、分级、集装等作业,这在很大程度上减少了蔬菜的损伤。同样的辅助式收获机械有应用于西兰花、花椰菜等。

3)蔬菜收获技术发展趋势

根菜类收获技术将发展相对较快,叶菜类、果菜类收获技术依然发展缓慢。

发展中小型半机械化收获技术。

蔬菜收获机器人依然是研究热点,但短期内实现商品化应用的可能性不大。

12.水果收获机械化技术

1)水果收获技术国内外科技发展动态

2015年我国果园面积超过1.92亿亩,产量超过2.74亿吨,是世界第一果品生产大国。苹果、梨、桃等至少9种果品产量稳居世纪首位。我国的果园机械化水平提升速度远远落后于大田作物,果树生产管理过程的机械化程度很低,不仅劳动强度大、劳动效率低,而且标准化程度低。随着工业化及城镇化的快速发展,大量农业劳动力向二、三产业转移,果树生产人工成本大幅度增加,直接影响到果树产业的经济效益。通过跟踪国外先进技术,在机器人采摘领域内取得了初步的成果,但是目前都处于实验阶段,此类研究均来自高等院校及科研机构,进入实用化阶段仍路途遥远。我国目前还不适用完全机械化收获水果,除了受果园条件限制外,还有人工、品种、规模、效率和成本等多方面的因素。但是,可以根据果园条件和实际情况,研究发展水果采收机械化辅助装备以缓解劳动力紧张的问题。

目前,国外常用的果品收获机多采用振动方式使果实与植株分离,且多用于以加工为目的的水果和一些不易损伤的水果采收,如加工成果汁的柑橘、脐橙等,以新鲜产品形式进行销售的水果,基本上还是手工采收或机械辅助采收。国外采收机器人研究较早,研发出了葡萄、柑橘等采摘机器人,但目前实现商品化应用较少。

2)水果收获技术主要科研成果

国内基础理论研究方面:为获取苹果树枝的力学特性参数,以红富士苹果树枝为试验材料,在精密型微控电子式万能试验机上进行拉压特性试验,为苹果树修剪和水果采摘机设计提供参考依据。为降低葡萄在收获、储运过程中的机械损伤,给葡萄作业装备设计提供理论依据,试验测定了新疆无核白葡萄鲜果粒的几何参数和不同压缩加载条件下的机械特性。针对室内小型林果树,通过激振树干对树枝上的加速度响应进行了试验研究,为深入了解林果树振动响应及振型提供了一定的理论基础。以果园采摘平台为研究对象,建立了人-采摘平台两个自由度的振动模型,对不同路况、不同车况下进行低速振动试验及其FFT频谱分析,研究人体敏感振动区间和采摘水果容易受损振动区间。建立柑橘各组分力学参数的有限元模型,模拟机器人采摘过程,研究了不同夹持条件下柑橘的内部应力变化。

国内关于水果采摘机械装备的研发主要包括两个方面,即以水果采摘机器人为代表的全自动化采摘作业、以多功能果园作业平台为代表的机械辅助采摘作业。其中,水果采摘机器人研究方兴未艾,实用化的道路漫长,而多功能的果园作业平台也在向自动化方面发展。

在果园运输机械装备方面,我国各地果园的地势地貌不尽相同,所需要的运输装备呈现多元化趋势。相关单位研发了山地果园拆装牵引式双轨运输机、山地果园蓄电池驱动单轨运输机、L型拉臂式自装卸装置、轻便型山地果园履带式运输机、可调地隙采摘式菠萝运输车。

3)水果收获技术发展趋势

半机械化采摘技术是发展主流。

机器人技术仍然是水果采摘技术研究热点之一。

(三)所在领域研究重点建议

1.专业领域研究重点内容

1)适用于规模化生产的高效、高性能谷物联合收获机研发

需求背景:随着国家促进土地流转政策出台及家庭农场的快速发展,我国每块田10-15亩的规模化生产正逐步形成,北方平原平川地区和南方冲积坝区,对大喂入量,高效化、高性能谷物联合收割机需求日益增长。然而,目前我国谷物收获主流机型不仅生产率偏低,而且技术性能,特别是在机电液一体化和智能化控制技术方面与发达国家产品还存在较大差距。如不加快国产化高效、高性能谷物联合收获机研发,则很可能在未来相对长时间内,这块市场需求拱手让给国外企业,而错失民族农机工业发展的良机。

主要研发内容:

大排量HST差动转向履带式底盘及电液操纵技术研发,重点研究履带底盘40-55ml/rHST技术、差动变速箱、电液调控技术、一杆式集成手柄操纵系统。

大喂入量切流与轴流多级脱粒技术研发,研究切横轴流、切纵流多滚筒多级柔性脱粒分离技术,探索大喂入量工况下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。

大喂入量潮湿物料高效清选技术研发,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。

智能化监控技术研发,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。

整机系统集成与可靠性技术研发。

2)适用于南方丘陵山区水稻机械化收获系列装备的研发

需求背景:水稻是我国最主要的粮食作物,主要集中在南方地区,我国南方11省市的水稻种植面积,约为3亿亩,约占全国的68%。其中丘陵山区约占58%。根据2012年的统计,在西南丘陵山区机收总体水平只占33.84%,深丘和山区的机收水平几乎为零。

收获是水稻生产的重要环节,其用工量占生产全过程1/3以上。由于人工收获的成本不断攀升(去年川渝等地的人工水稻收割成本已经是达到400/亩),弃种弃收的趋势非常严重。加快丘陵山区水稻机械化收获技术发展具有战略意义。

在市场需求拉动下,重庆、湖南、山东、广西、广东、四川等地不少中小企业投身于丘陵山地收获机械研发,但由于既没有认真的全面系统研究丘陵山地小田块收获作业的特殊要求,又不遵守收割机设计基本准则,相互抄袭,在低水平重复阶段徘徊,其适应性和作业质量,特别是产品的可靠性还远不能满足实际需要。

日本的洋马、久保田等公司推出过几款两行半喂入水稻联合收割机,由于结构复杂、重量偏大、价格偏高(普遍在10万元以上),尽管享受了我国各级政府的高额购机补贴,依然难以获得大面积应用。

针对我国丘陵山区田块小、不规则、田间落差大、道路狭小、坡陡弯多的实际情况,在收割机经典设计理论的指导下研发出适用于我国南方丘陵山区不同生产条件的系列水稻收获机械。在推广示范中,辅之以场上小型清选机械、小型灭茬机械等,为丘陵山区水稻生产提供有效装备支撑。

主要研发任务:

①优化提升喂入量为1.0的联合收割机,整机重量小于1500公斤,配套动力20千瓦;

②研发喂入量为0.6的联合收割机,整机重量小于500公斤,配套动力12千瓦;

③研发喂入量为0.3的割脱机,整机重量小于150公斤,配套动力7千瓦;

④筛选、消化、改进提升场上清选机和灭茬机,并与收割机形成配套使用产品。

⑤在西南、中南地区建立试验示范基地57个,累计试验示范面积8000亩;

项目完成后,研究成果整体技术达到国内领先水平,部分成果达到国际先进水平。

3)“经济作物”机械化收获技术与装备研发

需求背景:这里所讲“经济作物”是对主要粮食作物之外的其它农作物的泛指,而非传统意义上的经济作物。我国既是“经济作物”品种大国,更是众多“经济作物”优势生产大国和出口强国。但是“经济作物”生产机械化由于起步晚、投入少,其总体机械化水平,特别是机械化收获不仅远落后于发达国家,也远落后于我国主要粮食作物。因此,加强经济作物机械化收获装备研发,不仅十分重要,而且任务十分繁重。

主要研发内容:

① 蔬菜机械化收获技术装备及农业规范研发;

② 甘蔗收割机熟化与收割机械化集成示范;

③ 花生等土下果实机械化设备熟化与集成示范;

④ 热带作物机械化收获设备创制与示范;

⑤ 林果业机械化收获技术装备研发;

⑥ 茶叶机械化采收技术装备研发;

⑦ 烟草机械化收获技术装备研发;

⑧ 中药材机械化收获技术装备研发;

4)农作物收获设备可靠性提高技术研发

需求背景:农作物收获的适收期普遍较短,因此,要求收获机械不仅效率要高,而且可靠性要好,但是我国现有的收获机械,无论是已获广泛应用的谷物类收获机械,还是尚未获得大面积应用的经济类作物收获机械,其可靠性均和发达国家同类产品存在较大差距,严重的制约其市场竞争力和使用效能的有效发挥。

主要研发内容:

①影响收获机械可靠性主要因素系统试验研究;

收获机械可靠性提高路径与技术综合研究;

以提高可靠性和经济性为双控目标的收获机械优化设计技术研发;

以提高可靠性和经济性为双控目标的收获机械制造技术研发;

构建收获机械可靠性分析与评价体系。

2.专业组重点建议

通过建立的收获专业组调研咨询制度,重点围绕谷物机械化收获、丘陵山地水稻机械化收获、经济作物机械化收获、农作物收获设备可靠性提升等技术开展专题调研,形成本领域科技年度科技发展报告,为战略咨询专家组或农机化主管部门提供决策参考。

依托收获专业组各位专家全年调研成果,建议每年组织召开一次全国范围内的收获机械化学术研讨会,重点围绕近两年国内外收获领域产业、科技发展概况与发展趋势,收获领域新技术新产品研发应用,收获领域关键技术及装备研发重点等开展深入探讨。

围绕“十三五”国家重点研发计划项目以及“2020-2030年(收获类)科技创新重大命题建议”,针对我国收获机械化技术自主创新能力不强、缺乏行业领先的核心技术的问题,在充分调研与论证的基础上,紧扣国内外高新技术发展动态,从谷物机械化收获、丘陵山地水稻机械化收获、经济作物机械化收获、农作物收获设备可靠性提升等研究方向出发,提出具体科研项目需求建议。