Transcript 油菜收获机械化技术黄海东

湖北省油菜全程机械化生产研讨会
油菜收获机械化技术
华中农业大学
黄海东
2011年05月20日 · 荆州
主 要 内 容
1
油菜机械化收获现状
2
油菜收获机械化技术与装备研发进展
3 油菜收获机械与时机的选择
一、油菜机械化收获现状
一、油菜生产机械化现状
1
国内油菜收获机械化现状
 长期以来，我国油菜生产一直沿袭传统的生产作业方式，机械化
作业水平远远低于三麦、水稻乃至大豆和玉米，除耕整地外，油
菜种植、田间管理、收获主要依靠人工作业。
 2009年机械种植和收获机械化作业水平分别为10.39%和8.84%，
2010年大约分别提高1.3和1.2个百分点，达到12%和10%。
 据测算，在油菜生产成本中活劳动力成本占60～70%，一亩地耗
工10个左右。而油菜主要生产国如加拿大、德国等油菜生产全面
实现机械化作业，一亩用工不足0.5个，生产成本远低于我国。
一、油菜生产机械化现状
冬油菜机械化水平低。
北方春油菜机械化程度高，内蒙古和新疆油菜机械
化种植和收获均达97%以上，在全国遥遥领先。
但是南方冬油菜的机械化水平普遍较低，在11个主
产省市中仅有湖北和江苏油菜机械化收获分别达到
10%和6%，其余全部在5%以下。详见下表。
2009年全国主要省份油菜机械化水平
地区
种植面积
khm2
机耕水平
%
机播水平
%
机收水
平%
油菜籽收获
机（万千瓦）
江苏
476.3
60.00
2.00
6.00
6.26
安徽
721.8
69.33
3.58
1.10
2.56
江西
538.5
14.80
4.20
0.30
0.25
河南
382
57.77
12.54
1.33
1.03
湖北
1165.9
64.24
1.73
10.06
5.34
湖南
1016.1
34.78
2.13
4.13
0.42
重庆
173.6
52.18
0.12
0.12
四川
936.6
20.81
0.34
0.17
贵州
466.9
2.52
0.34
0.05
0.01
云南
253.6
33.52
0.54
0.86
0.06
甘肃
188.9
37.00
29.00
9.00
青海
170.3
50.46
47.54
29.50
0.26
一、油菜生产机械化现状
②油菜收获机械化现状
收获以人工收获为主，人工割晒（用镰刀），后熟干燥后采用人
工脱粒，清选。劳动强度最大、生产效率低、损失大。
少部分采用人工割、普通联合收获机定点脱粒的两段收获方式。
2008年全国启动10个油菜机械化示范县，09年将启动20个示范县
以及油菜产业体系在全国范围内广泛示范推广机械收获。
北方春油菜机械分段收获已普遍应用，并取得良好效果。
二、油菜生产机械化现状
人工收获
人工割晒
人工脱粒
一、油菜生产机械化现状
半机械化收获
人工割晒
＋
机械脱粒
一、油菜生产机械化现状
机械化收获（联合收获）
一、油菜生产机械化现状
机械化收获（两段收获）
机械割晒
＋
机械捡拾脱粒
一、油菜生产机械化现状
2
国外油菜收获机械化现状
加拿大、德国、英国、澳大利亚等油菜主要生产国以分段
收获为主，在上述生产油菜的发达国家，无论联合收获还是
分段收获，其收获机械早在上世纪70年代就比较完善，能
够较好地满足生产要求。
一、油菜生产机械化现状
 秋天收（8-9月份），采用联合收获与分段收获油菜。
 机械化作业水平基本上达到100%。
一、油菜生产机械化现状
加拿大macdon捡拾脱粒机具
一、油菜生产机械化现状
大型联合收割机收获油菜
一、油菜生产机械化现状
世界各国油菜收获方式
国
家
收 获 方 式
加拿大
95%分段收获
英
国
分段捡拾收获为主
德
国
联合收获为主
印
度
人工割、晒、脱粒
一、油菜生产机械化现状
中国和国外先进水平（加拿大）的差距
中
国
加 拿 大
机械化水平
种植10%，收获6%
全程100%
单位面积用工
10个/亩
0.5个/亩
生产成本
3.0元/千克
0.90元/千克
机械装备
中小型机械式播种
中小型联合收割机
大型气力式
大型分段收获机械
主要技术
机械技术+部分液压技术
机电液气一体化技术+GPS+
计算机
材料与制造工
艺
钢铁，普通加工设备
钢铁、工程塑料、橡胶，数
控加工
一、油菜机械化收获现状
我国油菜机械化存在的问题
①油菜品种还不能很好适合机械化作业要求
化适
的合
品油
种菜
特机
性械
相对耐裂角
矮杆抗倒
成熟一致性较好
株型紧凑
一、油菜收获机械化现状
我国油菜机械化存在的问题
①油菜品种还不能很好适合机械化作业要求
一、油菜收获机械化现状
（1）油菜实现矮杆抗倒、株型紧凑，更有利于机械化的操作。
倒伏油菜机收时特别是联合收获时，损失率很大；株型大、分支多，
机械化收获分行时造成较大损失，另一方，株型大分枝多成熟度一
致性必然差，能够造成脱粒清选的损失率高。
减少机收时落粒损失
（2）油菜耐裂角的特性
提高收获时成熟度一致性
延长机收时间
一、油菜收获机械化现状
②栽培技术不适应机械化、规模化要求
众多油菜高产栽培技术是建立在人工操作的基础上的，同时
高产栽培多为育苗移栽，很少有直播方式的高产栽培技术。
同时一些栽培技术适应性不强，品种、地区间差异性大 。
一般高产技术要求油菜植株粗壮高大进而又给机械化收获带
来难题。
我国油菜普遍施肥量多，比欧洲、加拿大等过多一倍，导致
油菜后期成熟度不一致，不利于机械化收获。
一、油菜收获机械化现状
③现有的机具还不能满足生产需要
收获机械对作物适应性差：
油菜联合收获机具现阶段最主要的问题是收获损失率高，近
几年在油菜收获机具上进行了不断研究改进，已经把油菜联合
收获损失从12%降低到8%，但仍受油菜状态影响较大，不稳定。
油菜两段收获损失率小于联合收获，可控制在6%以内，但是
机械化两段收获在我国还没有推广开，机器还需要完善，让农
户接受还待时日。两段收获机器两次下地的缺点，需要在规模
化作业时才能得到弥补。
二、油菜收获机械化技术与装备研发进展
二、油菜机械化技术与装备研发进展
（一）油菜联合收获技术及机具的研究进展
机械联合收获：其工序为在
油菜黄熟后期至完熟期，用油
菜联合收获机一次完成收割、
脱粒、清选等工序，该收获方
式对收获期控制要求比较严格，
对机器综合性能要求较高，但
工序简单，生产效率高。特别
适合南方三夏农忙季节抢收油
菜。
油菜联合收获机作业
二、油菜机械化技术与装备研发进展
油菜联合收获特点
优点
① 收割、脱粒、清选一次完
成，历时短；
②收获过程一次完成，避免
机具两次下地；
③对于直播油菜一般机械收
缺点
① 适宜收获期短；
②对油菜成熟时间、柱形以及
天气适应性差；
③联合收获的总损失率与收获
获难度小，联合收获容易获
时机关系大；
得较好的作业效果。
④联合收获的菜籽含水率高。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
4LL-2.0Y油菜联合收获
二、油菜机械化技术与装备研发进展
联合收割机改进
①采用液压马达作为竖侧切割装置的驱动动力源，避免了传动线路长和易产生共
振等问题。拨禾轮转速无级可调，前后调整范围增大，能同时适应油菜、水稻、
小麦的收获。适当减少拨禾轮拨齿的数量并重新按螺旋排列，减轻了对油菜角果的
打击力度，降低了割台损失率。
②多功能轴流脱粒分离装置：一种全新的切向喂入轴流短纹杆-板齿脱粒滚筒，减
少了脱出物中杂余含量，通过更换不同尺寸的板齿和调整板齿的位置，可兼脱水稻、
小麦等作物，在脱粒滚筒排草口装有碎草刀，解决油菜茎秆粗大，还田困难的问题。
③功率加大，由以前的35—50马力，加大到现在55-70马力，防止脱粒滚筒堵塞。
④输送槽加宽，增强高大茎秆输送能力。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
⑤高效清选装置：针对油菜脱出物的特性，上筛采用大冲孔、下筛采用
小冲孔筛的结构形式。分析了油菜筛面粘附物的主要成分、形态结构和
尺度分布，分析了筛孔堵塞的原因，对筛面进了非光滑仿生处理，提高
了筛面的抗粘防堵效果。
⑥增加碎草装置。脱离滚筒后端增加茎秆切碎装置，使得喷出的草全部切成6公
分以下的碎草，有利于秸秆还田。
油菜联合收割机
二、油菜机械化技术与装备研发进展
针对油菜机械化收获时含水量较高，
脱出混合物（破损油菜籽粒、短碎
茎秆、轻质杂物等），容易堵塞清
选筛孔，造成清选损失率大幅增加
等问题，开展了减少油菜脱出物粘
连，防止筛面堵塞的清选筛表面材
料改性和结构改型的研究。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
Europe
15.8%
仿生推土板表面凸包
蜣螂体表的非光滑结构
荷叶的超疏水、自洁效应
仿生不粘锅的锅底
二、油菜机械化技术与装备研发进展
普
通
筛
使
用
效
果
非光滑仿生清选筛面
仿
生
筛
使
用
效
果
二、油菜机械化技术与装备研发进展
⑦行走底盘及操纵系统：采用双泵、双马达驱动的高地隙全静
液压底盘，实现了行走、转弯无级变速、零半径转向；独立操
纵手柄实现了机器前进、倒退、左右转弯一杆操纵手柄，减轻
了机手的操作强度，提高了驾驶舒适性和作业效率。最低离地
间隙475mm ，提高了机器的通过性。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
（二）油菜分段收获技术及机具的研究进展
油菜机械两段收获技术
其工序是在油菜黄熟前期，用割晒机将油菜割倒，整齐铺放田
间，待油菜后熟干燥后，再用捡拾脱粒机检拾、脱粒、清选。
该收获方式类似传统的手工收获工序，对油菜收获期的控制要
求不是太严格，劳动强度比手工和半手工方式大大降低，生产效
率明显提高，但需要两套设备（割晒机和联合收获机），工序分
两段进行。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
油菜两段收获的优点
两段收获对油菜的成熟度极其一致性、株型等不敏感， 既能适
应北方直播油菜，也能适应南方移栽油菜。
适收期长。相对联合收获可以提前7左右进行，适收期长延长，
有利于提高机具利用率。
割后晾晒，形成后熟作用，不影响产量；据南京农机研究所测试
可增收10%。
总体收获损失一般不大于联合收获。
两段收获作业效率高。
籽粒含水率低，场院压力小。
两段收获还可以采用与人工作业相结合的多种方式完成，增强灵
活性和实用性。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
油菜两段收获的缺点
由于割、脱分两段进行，历时较长。这往往容易使农民感到
费心费事，如果作业成本一样，联合收获会让农民感到简单；
所用机具多，两种机具分两次下地作业，增加了组织管理时
间；
两段收获子粒清洁度一般比联合收获低。分段收获油菜叶、
细小分枝经割后凉晒容易在脱粒过程中粉碎，而混杂在子粒中
不易被清选出来。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
（1）油菜割晒机的研究
油菜割晒机的组成及工作原理
 油菜分段收获包括割晒和捡拾脱粒两部分，割晒机一般包括立割部件、水平
割刀、横向输送机构、机架、动力输入皮带轮、摆环机构、拨禾轮等部件。
割晒机工作时，通过机架挂接在联合收获机前面，动力由联合收获机动力输
出经动力输入皮带轮，摆环机构驱动水平割刀做水平往复运动，水平割刀通过销
连接驱动立割部件做竖直往复运动。动力输入皮带轮通过中间传动箱驱动横向输
送机构运动。割晒机在田间行进时，割晒机前方的油菜被水平割刀切割，在拨禾
轮的作用下，已割的油菜与未割的油菜分离，同时将已割的油菜推向割台，在横
向输送机构的作用下，倒向割台的油菜向出口输送，在出口顺利排出。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
农业部南京农业机械化研究所研制成功4SY-2型油菜割晒
机，主要研究了以下几个方面内容。
研究开发了配套式割晒台，油菜秸杆横向、纵向强制输送铺放装置，竖
割刀与排禾口分置割台两边合理配置，能与联合收获机底盘配套挂接。
解决我国南方主产区油菜植株高大、分支交叉多、铺放难、收获难度大、
损失率高的难题。与联合收割机底盘配套，操作、转移方便，满足南方
小田块作业需要。
二、油菜机械化技术与装备研发进展
研制成功4SY-2型油菜割晒机
主要技术指标：
割幅：2000mm；
工作效率：0.27～0.4公顷/小时；
损失率：≤2%；
配套动力：33～45kW。
4SY-2
割茬高度：300～400mm；
型
油
菜
割
晒
机
二、油菜机械化技术与装备研发进展
上海农机研究所研制的油菜割晒机
二、油菜机械化技术与装备研发进展
（2）油菜捡拾脱粒机机的研究
油菜捡拾脱粒机的组成及工作原理
1.仿形地轮 2.限位钢条 3.从动辊轴
4.尼龙弹性输送拨齿 5.齿带 6.挂接
装置 7.中辊轴 8.动力传动换向机
构 9.主动辊轴 10.喂入导板 11.割
台喂入装置
捡拾脱粒机结构图
二、油菜机械化技术与装备研发进展
自走式捡拾
脱粒机
二、油菜机械化技术与装备研发进展
农业部南京农业机械化研究所研制成功2SJ-1.8自走式捡
拾脱粒机，主要研究了以下几个方面内容。
①可拆卸独立单元式捡拾器与稻、麦通用联合收割机体
驳接组合；
②捡拾器对地面的自动仿形；
③捡拾器与割台无缝衔接，有效地防止茎秆回带，不易
堵塞，作业流畅；
三、油菜机械化技术与装备研发进展
④捡拾作业参数和脱粒清选参数的试验研究，优选了捡拾
器、脱粒滚筒和清选筛的参数，有效降低捡拾和脱粒清选
损失率。
脱粒清选参数优化
试验号
喂入量/kg·s-1
脱粒滚筒转速
脱粒间隙/mm
脱粒滚筒形式
1
1.4
650
10
钉齿3排
2
1.4
750
15
钉齿6排
3
1.4
850
20
纹杆－板齿
4
1.6
650
15
纹杆－板齿
5
1.6
750
20
钉齿3排
6
1.6
850
10
钉齿6排
7
1.8
650
20
钉齿6排
8
1.8
750
10
纹杆－板齿
9
1.8
850
15
钉齿3排
油
菜
脱
粒
分
离
试
验
安
排
表
二、油菜机械化技术与装备研发进展
研制出2SJ-1.8自走式捡拾脱粒机
主要技术指标为：
作业幅宽：1800毫米；
生产率：0.27～0.4公顷/小时；
总损失率：≤5.5%；
破损率：≤0.5%；
含杂率：≤3～5%；
配套动力：33～45千瓦；
可靠性：≥90%。
三、油菜收获机械与时机选择
1.联合收割机的选择
可供选择的几种机型
生产厂家
型号
配套动
力kw
工作幅
宽mm
喂入量
kg/s
生产效率
hm2/h
江苏沃得农业机械有限
公司
4LZ-2.0
65
2200
2.0
0.33～
0.47
中机南方机械股份有限
公司
4LZ(Y)-1.0
37
2000
1.8
0.2～0.4
福田雷沃国际重工股份
有限公司
4LZ-2A
47.8
2000
2.0
0.2～0.4
湖州星光农机制造有限
公司
4LL-2.0D
45
2000
2.0
0.2～0.4
浙江艾格莱机械有限公
司
4LZ-2.0B
49
2000
2.2
0.2～0.4
可供选择的几种机型
4LL-2.0D型油菜联合收割机（星光）
可供选择的几种机型
4LYZ—2.0 型油菜联合收割机（沃得）
可供选择的几种机型
4LZ(Y)-1.0 型油菜联合收割机（碧浪）
可供选择的几种机型
4LZ-2.0B型油菜联合收割机（纵轴流））
几种代表机型性能比较
项
目
捷龙200
星光4LL—2.0D
碧浪4LZ（Y）
—1.0
割台损失率 %
1.82%
1.86 %
1.94%
脱粒机体损失率 %
7.71%
5.81%
5.52%
总损失率 %
9.53%
7.67%
7.46%
含杂率
%
1.16%
2.28%
3.04%
破碎率
%
1.01%
1.25%
1.88%
割茬高度cm
31.6
25.4
48.7
作业速度m/s
0.918
0.849
1.03
作业效率hm2 /h
0.579
0.534
0.667
四、油菜收获机械与时机选择
2.收获时机的选择
油菜收获采用的方法不同, 适宜的收获时期也不相同。
联合收获时间较短，一般3天左右。在此之前或迟后，收获损
失率都会显著增加。
分段收获是先割晒，晾晒3-5天，再进行捡拾和脱粒。利用后
熟作用使籽粒成熟度提高，秸秆、籽粒含含水率降低，因此
脱粒清选更容易，而且秸秆粉碎还田，使得脱粒清选损失率
降低，并且稳定可控，在一定程度上增加产量。
四、油菜收获机械与时机选择
油菜割晒时间与人工收割的时间一样或者更早1-2天都可以，
但不宜迟后。
捡拾脱粒是在经过晾晒3-5天后进行，太阳好，时间可短，否
则可长一点。晾晒得越干燥，捡拾脱粒作业效果越好。
以油菜籽含水率判断分段收获时机
种子含水率
分段收获
割晒
35～40％
捡拾
15 ～ 20％
联合收获
20-25％左右
四、油菜收获机械与时机选择
以外观特征判断联合收获和分段收获时机
果角颜色
分段收获
割晒
全株70～80％角果呈黄绿至淡黄，
分枝角果基本退色, 种皮也由绿色转
为红褐色。
捡拾
割晒后后熟5~7天
联合收获
完熟阶段, 80%以上植株外观颜色全
部变黄, 分枝抬起，主干顶端不饱满
的角果可能裂开。