剥皮去壳机械的发展现状

11机化2 梁志伟 201130500220

[摘要]本文主要阐述玉米剥皮机械的发展现状和现存的一些问题，并根据现状终结提出相应的解决方案。文中还列举了几个比较典型的玉米剥皮机械。

[关键词] 玉米剥皮机械现状

引言

玉米是中国三大主要粮食作物之一，常年种植面积保持在2400多万hm2，年总产量12000多万吨。随着科学技术进步，玉米已成为食品、化工、饲料、能源等领域的重要原料，其综合利用价值不断提高。但是，中国玉米种植带纵跨寒温带、暖温带、亚热带和热带生态区，分布在高原、丘陵、平原等不同地理环境，辽阔的地域、多样的地貌与气候，导致各地玉米种植模式不同，极大地增加了玉米收获机械化的难度。与小麦机收水平87.8%，水稻机收水平60% 相比，玉米机收水平仅为33%，迫切需要技术革新，以突破玉米收获机械化的瓶颈推进玉米产业的发展。[郝付平，陈志，2007]

其中玉米剥皮机构是玉米联合收获机的关键部件之一，国内外对玉米剥皮机构进行了大量的试验研究。我国从20世纪60年代起开始研制玉米剥皮装置，但所生产的玉米联合收获机剥皮装置的结构形式、剥皮辊型、运动参数等设定不一、互换性差，缺乏理论的设计依据，破碎率高，剥净率低，难于实现玉米联合收获机的标准化生产。研究设计与玉米联合收获机配套的玉米剥皮机具有广泛的市场，较好的实用性和经济性，而且对玉米全程机械化发展具有重要的现实意义。

1.1、国外玉米剥皮机发展概况

世界上发达国家早已实现了玉米收获机械化,美国从1936年开始推广机械化收获玉米以来,有九大公司生产42种型号的玉米摘穗、剥皮联合收割机。60年代大力发展谷物联合收割机的玉米割台在田间直接收获玉米粒。因此，没有专用玉米剥皮。原苏联从50年代开始生产玉米收获机，机型以摘穗、剥皮、清选玉米果穗为主。乌克兰的赫尔松收获机厂生产的KCKY-6系列玉米联合收割机仅1988～1998年的十年间共销售1.4万台。该机一次完成果穗摘取、剥皮、清选、装车和秸杆粉碎及抛选至拖车作业。近年来该厂还研制了CN-4型专用玉米剥皮机,但没有正式投产。

法国和东欧国家，也以摘穗剥皮玉米收割机为主。以上各国玉米收割机的剥皮装置大都沿用传统型铸铁螺旋钉齿和花瓣橡胶组成一对使用,其结构复杂，价格高，籽粒破碎率和落粒率均高。只有意大利的种子玉米剥皮机，采用了全橡胶花瓣辊。但成对辊子均为花瓣型，无螺旋线，又无压制，剥皮过程中，果穗不转动，因此苞叶剥净率低，落粒率多，生产率低。国外玉米剥皮机辊型不符合我国国情，我国农户难以接受，不适于在我国推广使用。

综上所述，目前国外多采用联合收割机具作业收获玉米，单独果穗剥皮作业应用不多，机具也不理想。[王晶，2007]

1.2、国内玉米剥皮机发展概况

中国玉米有一熟、两熟等种植农艺，种植行距不统一，收获时籽粒含水率较高，各产区对玉米收获的要求不同，发达国家的玉米收获工艺及装备只能适用于中国部分地区玉米的收获。20世纪60年代初，中国开始进行玉米联合收获技术与装备研发，1967年中国农机院研制了YS-3型牵引式玉米收获机，可进行摘穗、果穗集箱联合作业; 1979年中国农机院与黑龙江省农机所、赵光机械厂联合研制了4YL-2型和4YW-2型牵引式玉米收获机，是我国玉米收获机最早的定型产品; 1988年中国农机院与北京市、黑龙江省合作引进苏联可进行摘穗、果穗剥皮、青贮联合作业的KCKY-6型玉米联合收获机，能基本适应北方地区的农艺要求，但由于价格昂贵未能大面积推广;1991~1999年中国农机院与北京、新疆、四平和佳木斯联合收割机厂合作开发了4YZ-3型和4YZ-4型自走式玉米收获机，为中国玉米收获机械的发展提供基础机型。

近年，随着国民经济的发展，农村劳动力转移和用工成本增加，玉米收获机械化需求的日趋迫切和国家扶持力度的加大，从事玉米联合收获机械研发与生产单位已有上百家，生产的机型涵盖摘穗——剥皮——果穗收集——茎秆粉碎还田( 或切碎回收) 、摘穗——果穗收集——茎秆粉碎还田( 或切碎回收) 、摘穗——果穗脱粒——籽粒收集——茎秆粉碎还(或切碎回收)等多种收获工艺，截至

2011年，玉米收获机保有量已达到18.9万台，当年新增玉米收获机6.1万台。[陈志，郝付平，王锋德，等，2012]

1.3、目前普遍存在问题

虽然目前市场上型号众多，但普遍存在以下问题:①适应性及适用性不好。产品结构多为仿制国外产品，而国外产品使用条件与国内存在较大差异，缺乏在借鉴吸收基础上的自主再创新，所以产品适应性和适用性不好。②作业效果不理想。剥皮装置中压辊与剥离辊之间的角度、间隙，两剥离辊间的距离都影响着玉米剥皮机的剥净率和破碎率，尤其是压辊与剥离辊的间隙调整困难; 另外制造、装配工艺水平低，匹配不合理，造成苞叶剥净率低，子粒损失率较高，加上维修保养不方便，用户满意度差造成推广不理想。③可靠性差。玉米剥皮机主要部件，如形状不同的压辊和剥离辊普遍存在寿命短的问题，最短的剥皮不到10t玉米，该部件就损坏了。④配套通用性欠佳。玉米剥皮机设计理念尚停留在“专机专用”，加上我国玉米收获机品种、型号和规格较多，所以与收获机配装通用性欠佳。[赵菁，2005]

二、玉米收割剥皮技术与装置

玉米剥皮机构的工作原理是玉米果穗喂入到与水平呈一定倾角并相向旋转

的剥皮辊与压送轮叶片之间时，果穗在压送轮叶片及重力作用下沿剥皮辊表面运动，由于两剥皮辊间存在高度差且材质不同，所以对果穗苞叶的摩擦力也不同，进而导致果穗沿轴线自转，在旋转和滑动中果穗苞叶被破碎，然后由对辊将苞叶拉掉并排出剥皮机构，剥净的果穗沿剥皮辊向下滑行并被送出机外，从而完成全部剥皮过程。由剥皮机工作原理可知，改进剥皮辊的结构和材料及优化剥皮机构运动参数可增强装置对苞叶的剔除能力，提高剥皮质量和减少籽粒损失。

果穗剥皮是玉米收获中的重要环节。收获期遇阴雨天，若不能剥除玉米苞叶，玉米籽粒容易发霉。玉米收获时，果穗成熟度、苞叶紧实度、含水率等生理特性各不相同，往往不能兼顾剥净率与啃穗率，果穗剥皮是目前尚未解决的技术难题。剥皮装置多采用辊式剥皮原理，依靠剥皮辊对果穗苞叶的摩擦力，将苞叶剥除。[陈志，韩增德，郝付平，等，2007]摩擦力增大，果穗剥净率增高，啃穗掉粒现象也随之严重; 反之，啃穗掉粒少，但果穗剥净率降低。

剥皮装置主要由若干对相向回转的剥皮辊和压送器组成，剥皮辊轴线与水平呈100°~120°倾角，以利于果穗沿轴向下滑。压送轮的作用是将玉米果穗压向剥皮辊表面，以增加玉米果穗与剥皮辊之间的摩擦力，使剥皮辊顺利地抓取玉米苞叶。[徐丽明，王应彪，张东兴，等，2011]压送器设置在剥皮辊的上方，工作时压送器将玉米果穗压向剥皮辊并向后推送，旋转的剥皮辊将玉米果穗苞叶撕开，并从剥辊的间隙中拉出。剥皮辊布置方式有高低辊式和平辊式两种，高低辊式剥皮