中國報告大廳網訊,玉米是我國主要糧食作物之一,2024 年我國玉米種植面積達到 44886×10³hm²,大規模種植背景下,收穫環節的效率與質量成為影響農業生產效益的關鍵。傳統玉米收割機已無法滿足大規模作業需求,而科技創新推動下,智能化玉米收割機逐漸成為主流,其不僅能提高運行效率,還能減輕農戶勞動強度,為玉米收穫環節帶來全方位變革。
中國報告大廳《2025-2030年中國玉米收割機行業市場分析及發展前景預測報告》指出,智能化技術以人工智慧理論為基礎,核心是全方位掌控人類智能實質並構建可達功能的控制模型。從市場應用來看,玉米收割機智能化技術的實施區域已覆蓋華北地區、中南地區、華東地區、東北地區、西南地區等主要玉米種植區,成為各地大規模玉米收穫作業的重要支撐,逐步替代傳統玉米收割機成為行業主流裝備。
(一)玉米收割機智能化硬體的構成與功能
智能化硬體是玉米收割機實現智能化作業的基礎,主要包括切割系統、行走驅動系統、清選系統、玉米籽粒脫粒系統四大核心模塊。
玉米智能切割系統由機架、切割裝置、送料裝置、收集裝置構成,其中切割裝置是核心,刀架作為支撐部分,對穩定性和切割精準度要求高;刀片負責有效切割玉米,對尺寸、形狀、質量要求嚴格;傳動機構通過傳動軸將電動機轉速轉換為刀片轉速,控制機構則調節刀片切割深度與速度。
玉米收割機智能行走驅動系統採用變量泵 - 定量馬達配合管路控制元件,實現閉式液壓迴路驅動。主迴路中,高壓油路由變量泵出油口與定量馬達進油口直接相連,低壓油路由變量泵出油口與定量馬達出油口直接相連,可通過調節液壓馬達轉速調整變量泵排量,計算公式為\(Q_{max }=\frac{v_{max } n_{max }}{N_{m}}\)(其中\(Q_{max }\)為液壓馬達最大流量,單位 L/min;\(v_{max }\)為最高行駛速度,單位 km/h;\(n_{max }\)為馬達最高轉速,單位 r/min;\(N_{m}\)為馬達容積效率),代入已知數值即可實現變量泵排量自適應調整。
玉米收割機智能清選系統由移動裝置和滑動裝置構成,移動裝置表面設置導輪與小導輪,裝置表面固定連杆,連杆一側與中間移動裝置右端相連,另一側與滑動裝置表面相連,可實現近距離無死角清選。
玉米籽粒智能脫粒系統由篩網上機蓋、轉子、脫粒室、機架、餵料裝置構成,餵料裝置與玉米進料口直接相連,通過旋轉篩網或輸送帶將玉米送入脫粒室,脫粒室內藉助切割刀片高速旋轉與摩擦板摩擦力,實現玉米芯與玉米籽粒高效分離。
智能化軟體是玉米收割機智能化作業的核心,由可編程控制器和控制元件組成。
可編程控制器負責傳遞與存儲數據;控制元件包括傳感器、制動器、智能控制器、液壓控制元件等,能根據玉米收割環境要求與上位機交互,通過程序語言描述玉米收割機操作,並經控制平台用戶端實時監測收穫信息與周邊環境。
玉米收割機控制硬體由輸入端、控制器、執行器構成:輸入端的傳感器涵蓋玉米採摘損失傳感器、轉速傳感器、車速傳感器、高度傳感器,分別採集玉米收割損失率、牽引輥轉速、收割機行進速度、高度等信號;控制器通過採集傳感器、CAN(控制器區域網路)與輸入端交互信息,接收信號後向執行器輸出命令,自適應調整玉米收割機工作參數;執行器中,轉速控制電磁閥由轉速控制液壓馬達調控,行走變量泵由車速控制液壓馬達調控,集管高度控制電磁閥由集管高度控制液壓油泵控制。
以玉米籽粒智能脫粒軟體為例,其由收穫控制器、顯示器、扶手箱、執行機構、信息採集模塊構成,籽粒破碎傳感器、顯示器、扶手箱可通過 CAN 總線與收穫控制器交互。收穫控制器有自動、手動兩種模式:自動模式下,接收傳感器信號判定作業質量與狀態,經計算發出指令調節作業速度、CVT 傳動比等參數並顯示;手動模式下,接收扶手箱操作指令調節參數。
(三)玉米收割機智能化界面的創新設計
智能化界面是玉米收割機優化操作體驗的重要方向。部分系列玉米收割機創新採用履帶 + 輪式結構,農戶可輕鬆點擊界面設置參數,提升人機互動的操作靈敏性與參數顯示直觀性;同時可靈活配置撥禾輪穀物剛性割台或撓性割台,並藉助自動匹配功能實現最低消耗與最大產能,進一步降低操作難度、提升作業效益。
(一)玉米收割機智能化技術提升環境適應性
針對緩坡地形與不平坦地面,智能化玉米收割機採用攀爬式履帶裝置,能高度適應複雜作業環境;同時配備履帶式無氣輪胎,配合履帶式行駛系統,在保證越障性能的同時減少橡膠耗材使用率。此外,智能化玉米收割機前臉增設燈光照明,兼具裝飾與周邊環境識別功能,側燈指示燈與尾燈共同實現視覺提醒,可高度適應夜間玉米收割作業。
(二)玉米收割機智能化技術提升作業效率
相較於傳統玉米收割機,智能化機型作業效率顯著提升。例如 ROVIO 4 系列玉米收割機集成全新採摘變速箱與智能駕駛系統功能,農戶僅通過觸摸杆即可設置切割高度,機器自動完成收割,作業效率較傳統玉米收割機提升 30%;部分系列玉米收割機集成切流與雜余軸流分離系統、自動轉向與循環功能,卸糧速度最高可達 130L/s,滿載糧箱全部卸除用時不足 2 分鐘。在無其他干擾因素時,相同時間段內智能化玉米收割機可收割更多玉米,省時省力且整體作業效益更突出。
(三)玉米收割機智能化技術優化作業質量
受田間環境複雜、作物生長密度差異影響,傳統玉米收割機餵入量易波動,常出現滾筒堵塞、脫粒性能低的問題。而智能化玉米收割機可通過餵入量檢測實現脫粒間隙智能控制,自動匹配不同餵入量與最優脫粒間隙。例如某玉米田作業中,初始餵入量為 6kg/s 時,智能化玉米收割機自控最優脫粒間隙為 45mm;餵入量上升至 10kg/s 時,自控最優脫粒間隙調整為 55mm。相較於脫粒間隙恆定的傳統玉米收割機,智能化機型的滾筒軸峰值扭矩波動幅度下降,籽粒破碎率遠低於常規玉米收割機,脫淨率則顯著高於常規玉米收割機,餵入量波動時仍能保證良好作業質量。
隨著農業現代化推進,智能化農機已成為優化作物收割質量、適應複雜地形、提升作業效率的關鍵手段,而玉米收割機作為智能化技術實施的重點,其性能、作業質量與效率直接影響玉米收穫環節的效益。2024 年我國 44886×10³hm² 的玉米種植面積,對收穫裝備提出了更高要求,智能化玉米收割機通過硬體、軟體、界面的協同創新,在環境適應性、作業效率(如效率提升 30%、卸糧速度 130L/s)與作業質量(如動態調整脫粒間隙)上實現突破,為種植戶提供了高效高質的收割方案。未來,隨著智能化技術持續疊代,玉米收割機將進一步優化性能,更好地賦能農業現代化,助力保障糧食生產效益。
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