劉佳妮
摘 要: 在研究國外谷物聯(lián)合收獲機割臺系統(tǒng)、在線監(jiān)測技術(shù)、軸流脫粒系統(tǒng)、智能清選系統(tǒng)和谷物流量傳感等關(guān)鍵技術(shù)概況的基礎(chǔ)上,介紹了幾種國外代表產(chǎn)品的主要技術(shù)特征,為今后研究技術(shù)和性能先進(jìn)的谷物聯(lián)合收獲機提供基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:谷物收獲機;技術(shù)進(jìn)展;收獲機械;割臺自適應(yīng)技術(shù);在線測產(chǎn)技術(shù)
中圖分類號:S225.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:2095-1795(2023)12-0022-05
DOI:10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.12.004
0 引言
國外谷物聯(lián)合收獲機在割臺自適應(yīng)技術(shù)、智能監(jiān)控、自動駕駛、信息集成、GPS 導(dǎo)航、遠(yuǎn)程操控和數(shù)據(jù)管理等方面技術(shù)發(fā)展領(lǐng)先,尤其是歐美發(fā)達(dá)國家一些大型農(nóng)機品牌產(chǎn)品在上述技術(shù)方面表現(xiàn)較為突出。如通過改進(jìn)設(shè)計和使用精密收割頭、柔性刀條和鉸接式履帶割臺,可以適應(yīng)多種作物的收割作業(yè),并且收割過程貼近地面,最大程度減少漏收;發(fā)動機動力大、收割幅寬大,大大提高了收獲效率,部分高端機型采用雙發(fā)動機技術(shù),使收獲效率成倍增加;智能監(jiān)控系統(tǒng)和自動調(diào)整裝置,使操作更加簡便,增強了整機的用戶友好性:采用GPS 導(dǎo)航、傳感器和精密農(nóng)業(yè)技術(shù),使谷物聯(lián)合收獲機可以進(jìn)行更精準(zhǔn)地收割和更有效的田間管理;采用了更加清潔的發(fā)動機技術(shù),減少污染物排放;提高了燃油效率,從而減少運營成本和環(huán)境污染;集成的信息管理系統(tǒng)能夠記錄和分析收割數(shù)據(jù),幫助用戶進(jìn)行決策,并優(yōu)化其作物管理;自動駕駛技術(shù)和遙控操作正在快速發(fā)展,有望在不久的將來成為現(xiàn)實[1-5]。
1 技術(shù)分析
1.1 割臺自適應(yīng)技術(shù)
采用鉸接式履帶割臺,與地面貼合性好,獨特的深度節(jié)糧型輸送帶能夠最大程度地收割谷物,降低損失率;履帶式傳送帶不受空氣或作物濕度含量的影響;作物喂入和分離效率高;雙刀片割刀系統(tǒng)采用軸傳動,每次行程有兩次切割,收割效率高、質(zhì)量好。膠帶采用脊?fàn)顖D案設(shè)計,能夠最大程度地捕獲小顆粒作物,防止小顆粒作物從膠帶上滾落,與標(biāo)準(zhǔn)輸送帶相比,收獲損失可減少25%。
1.2 大容量谷物喂入技術(shù)
喂入室角度和高度可以在機器作業(yè)過程中無縫調(diào)整,顯著提高收獲速度;谷物流動更加順暢,減少了谷物和秸稈堵塞;強大的機械式反轉(zhuǎn)裝置可以在駕駛室內(nèi)完成反轉(zhuǎn)操作,快速完成清堵作業(yè);在主驅(qū)動變速器上的離合器慣性作用下,所有驅(qū)動器可快速停止,實現(xiàn)快速停機;旋轉(zhuǎn)進(jìn)料系統(tǒng)可根據(jù)作物量自動調(diào)整,確保物料輸送平穩(wěn)和流暢;樞軸點位于遠(yuǎn)離喂入室的前面,靠近飼料加速器,最大限度地擴大了輸送范圍,使大容量作物處理過程簡單、快捷。
1.3 高效脫粒分離技術(shù)
脫粒裝置直徑大,長度長,脫粒和分離能力強,主動面和凹面分離,可最大程度適應(yīng)高產(chǎn)作物或物料不均勻作物的收割作業(yè);凹面設(shè)置更寬,為更多的作物提供脫粒操作。脫粒轉(zhuǎn)子從喂入室進(jìn)入,主動引導(dǎo)異物排出,進(jìn)料葉片角度設(shè)計確保脫粒轉(zhuǎn)子滿載,實現(xiàn)高效脫粒;有效脫粒面積可達(dá)2.75 m2,比傳統(tǒng)脫粒滾筒脫粒效率提高50% 以上,脫粒轉(zhuǎn)子的偏心和錐形設(shè)計最大限度地減少了對谷物的損傷。大直徑高性能脫粒轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的巨大慣性有助于徹底分離物料,并且轉(zhuǎn)速低,能量消耗低,對谷物的摩擦損傷小。設(shè)備的維護(hù)運營成本低。
1.4 物料清選技術(shù)
設(shè)計二級清選裝置,可以徹底清潔物料,比一級清選裝置清潔效果好,具有損耗低、清潔效率高等特點;獨立螺旋輸送裝置采用坡度設(shè)計,防止顆粒橫向移動,確保物料清潔均勻;發(fā)動機風(fēng)扇速度均勻,有助于提升物料清潔效果。
1.5 在線測產(chǎn)技術(shù)
谷物聯(lián)合收獲機在線測產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用先進(jìn)的傳感器和計算機技術(shù),可以實時監(jiān)測收割過程中的谷物產(chǎn)量,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。通過在收獲機上安裝傳感器和計算機系統(tǒng),實時收集和處理收割過程中的數(shù)據(jù),包括谷物濕度、質(zhì)量、面積等信息,從而計算出每塊農(nóng)田的產(chǎn)量。這些數(shù)據(jù)可以及時反饋給用戶,幫助其了解收割情況,及時調(diào)整作業(yè)計劃,提高收割效率,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。
1.6 遠(yuǎn)程遙控技術(shù)
通過遠(yuǎn)程設(shè)備,如遙控器、智能手機或電腦,可以實時監(jiān)控和調(diào)整聯(lián)合收獲機作業(yè),可以遠(yuǎn)程管理機器,并且在機器出現(xiàn)故障時可及時收到報警信息,及時進(jìn)行故障處理,以免損壞機器。通常依賴于無線通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)用戶與收獲機之間的信息傳輸和控制指令的發(fā)送。用戶可以通過遠(yuǎn)程設(shè)備上的控制界面監(jiān)控收獲機的狀態(tài)、調(diào)整作業(yè)參數(shù),以及控制收獲機的移動和收割動作。遠(yuǎn)程遙控技術(shù)可以提高收割作業(yè)的安全性,因為用戶可以在遠(yuǎn)離危險區(qū)域的位置進(jìn)行操作,減少了事故的風(fēng)險。其次,可以提高作業(yè)效率,因為用戶可以更方便地調(diào)整和控制收獲機的作業(yè)速度和路徑,以適應(yīng)不同的農(nóng)田條件和作物狀況。遠(yuǎn)程遙控技術(shù)還可以減輕用戶的勞動強度,提高工作的舒適性。
1.7 自動駕駛技術(shù)
谷物聯(lián)合收獲機自動駕駛技術(shù)結(jié)合GPS 定位、導(dǎo)航和控制等技術(shù),使收獲機能夠在沒有人工干預(yù)的情況下自動完成收割作業(yè)。這種技術(shù)通常使用全球定位系統(tǒng)(GPS)來確定收獲機的位置,同時使用傳感器和攝像頭等設(shè)備來感知周圍環(huán)境,如農(nóng)作物的情況、地形和障礙物等。通過處理這些信息,自動駕駛系統(tǒng)可以規(guī)劃出最優(yōu)的收割路徑,并控制收獲機沿著路徑自動行駛和收割。自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提高收獲機的作業(yè)效率和精度,減少人工操作和人力成本,同時也可以降低收割過程中的損失和浪費。還可以改善工作環(huán)境,減輕用戶的勞動強度,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性和可持續(xù)性。
2 代表產(chǎn)品與技術(shù)特征
2.1 約翰迪爾X 系列谷物聯(lián)合收獲機
約翰迪爾X 系列谷物聯(lián)合收獲機產(chǎn)品如圖1 所示,技術(shù)參數(shù)如表1 所示。
2.2 凱斯AXIAL-FLOW 4000 系列谷物聯(lián)合收獲機
凱斯AXIAL-FLOW 4000 系列谷物聯(lián)合收獲機如圖2 所示,技術(shù)參數(shù)如表2 所示。
2.3 科樂收LEXION 系列谷物聯(lián)合收獲機
科樂收LEXION 系列谷物聯(lián)合收獲機如圖3 所示,技術(shù)參數(shù)如表3 所示。
2.4 技術(shù)特征
除上述3 個品牌外,還有意紐荷蘭、麥賽福格森、芬特等大型谷物聯(lián)合收獲機品牌產(chǎn)品技術(shù)也較先進(jìn)。無論是哪種國際品牌,在收割技術(shù)方面都有自己的特色,但也具有一些共性特點[6-10]。
(1)高效性。設(shè)計精良,能夠在短時間內(nèi)完成大量谷物的收割工作。高效的切割和傳送系統(tǒng)確保谷物能夠快速、順暢地從田地收獲到糧箱中。
(2)大容量。聯(lián)合收獲機通常配備有大容量的糧箱,可以減少在收割過程中因頻繁卸載而浪費的時間。
(3)通用性。許多國外聯(lián)合收獲機能夠適應(yīng)多種谷物的收割,如小麥、大麥、玉米等。通過簡單的調(diào)整或更換部件,這些機器可以輕松地從收割一種谷物切換到另一種。
(4)先進(jìn)性。國外聯(lián)合收獲機往往采用先進(jìn)的技術(shù),如精確導(dǎo)航系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)和傳感器技術(shù)。這些技術(shù)可以提高收獲精度,減少收獲損失,并提高工作效率。
(5)舒適性。用戶舒適性也是設(shè)計考慮的重要因素。聯(lián)合收獲機通常配備有舒適的座椅、空調(diào)和隔音設(shè)備,提供更加舒適的工作環(huán)境。
(6)耐用性。精心設(shè)計和制造,以承受長時間的使用和惡劣的田間條件。高質(zhì)量的材料和嚴(yán)格的制造工藝確保了其耐用性和可靠性。
3 技術(shù)發(fā)展趨勢
(1)自動化與智能化。隨著傳感器、人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展,收獲機正在變得越來越自動化和智能化。這包括自動駕駛技術(shù)、作物收獲過程的自動監(jiān)控和調(diào)節(jié),以及數(shù)據(jù)分析,以優(yōu)化工作效率和減少資源浪費。
(2)提高效率與減少損耗。通過改進(jìn)機械設(shè)計和優(yōu)化作業(yè)流程,新型收獲機力求在更短的時間內(nèi)處理更多的谷物,同時減少作物損失和損耗。這可以通過改進(jìn)切割裝置、輸送系統(tǒng)或者分離技術(shù)來實現(xiàn)。
(3)環(huán)境適應(yīng)性。新一代收獲機能夠適應(yīng)不同地形和作物條件,包括作物濕度較高和不平坦地面,以確保在多樣化的環(huán)境中保持高效率和低損耗收割。
(4)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。集成GPS 和地塊映射技術(shù)使得收獲機能夠進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè),準(zhǔn)確記錄收割區(qū)域和作物產(chǎn)量,用戶可以更好地管理和預(yù)測產(chǎn)量。
(5)可持續(xù)性。隨著對環(huán)保的關(guān)注不斷提高,新型收獲機更注重燃油效率和減少排放,使用更清潔的發(fā)動機技術(shù)或電動驅(qū)動系統(tǒng)。
(6)用戶友好性。操作界面和用戶體驗的改進(jìn)使得機器更加易于操作,減輕勞動強度,同時提高工作精度和安全性。
(7)多功能性與模塊化設(shè)計。為了適應(yīng)不同的農(nóng)業(yè)需求,新型聯(lián)合收獲機設(shè)計越來越多功能,可以通過更換不同的組件和附件,以適應(yīng)不同類型的作物和作業(yè)。
(8)數(shù)據(jù)管理與連接性。越來越多地配備了互聯(lián)網(wǎng)連接功能,可以實時傳輸工作數(shù)據(jù)到農(nóng)場管理系統(tǒng),實現(xiàn)更好的作業(yè)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。
4 結(jié)束語
隨著農(nóng)機科技的不斷進(jìn)步,國外谷物聯(lián)合收獲機技術(shù)已經(jīng)取得顯著成果,不僅在提高作業(yè)效率、降低勞動強度方面表現(xiàn)出色,還在智能化、精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)發(fā)展中扮演越來越重要的角色。這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用不僅優(yōu)化了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程,還為全球糧食安全提供了有力保障。國內(nèi)現(xiàn)有谷物聯(lián)合收獲機與國外先進(jìn)機型相比,在性能指標(biāo)和可靠性方面還存在一定差距,需要科研人員的持續(xù)努力和技術(shù)創(chuàng)新,逐步縮小與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距,促進(jìn)我國谷物聯(lián)合收獲機技術(shù)快速發(fā)展。
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