玉米去雄机械.docx

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玉米去雄机械

机械系统分析

——玉米抽雄机械的研究

摘要：

玉米去雄机可提高玉米去雄的工作效率，提高玉米产量，克服人工摘雄，温汤杀雄和化学杀雄的缺点。

玉米去雄机针对玉米难以及时有效去雄的问题，研制出自走跨越式玉米去雄机，本文对该机的结构特点及作业过程进行介绍，并对玉米去雄机的发展方向进行探讨。

关键字：

玉米去雄；去雄机；研制；国外发展

玉米去雄原因及方法

一.玉米去雄的原因及其注意事项

玉米去雄（打顶花、抽天花）是一项有效而简单易行的增产措施,可使玉米增产10%以上。

玉米去雄虽然操作简单,但技术要求严格,稍有不当,反而减产。

去雄不对头,赔了猪一头。

要提高去雄增产效果,去雄中应注意如下事项:

一、一定要选地块去雄。

并非每一块玉米地都要去雄。

择地去雄是关键的一环。

地力好,基肥足,长势壮,密度大,水、肥条件好的平地玉米,都可进行去雄;地力差,水、肥不足,长势弱,稀播苗,以及坡、丘、岗地等,不宜去雄。

二、适期范围内去雄宜早不宜晚。

什么时候去雄最适宜,这是增产高低的关键。

去雄早,玉米好。

当雄穗刚一露头（冲出顶叶）,能看得见时及早拔除。

除去得早,消耗的养分少,增产作用更显著。

而且,早拔除,因雄穗嫩脆,尚未木质化,容易拔除。

去雄更不能过晚,晚了减弱去雄的增产优势。

三、去雄宜先除去过早抽穗植株的雄穗。

去雄前应当先将田块内,头一两天抽出的雄穗全部去掉。

停一、二天后,再按隔行去雄法开始进行去雄。

这是因为,玉米雄穗抽出后,约隔5-7天雄穗才可吐丝,而田内过早抽出的雄穗,约有95%以上是无效的,又浪费养分。

实践表明,去掉全田头一两天抽出的雄穗,既对全田传粉受精无妨,又有增产作用。

四、去雄严禁带叶。

去雄带顶叶,产量往下跌。

去雄动作要轻,既不能伤茎损叶,更不能在拔除雄穗的同时,带出顶叶,否则降低光合作用,造成减产。

测定表明,去雄带出顶叶1）2片,等于去掉植株1）2个节间,对玉米植株损伤大,往往造成减产。

五、周边几行勿去雄。

玉米田四周的边行（3-4行）不必去雄,否则周边行授粉受精差,空秆多、秃顶多,影响产量。

玉米为风媒花,风由田外向田内吹,即使不去雄,在正常情况下,边行授粉、受精率也明显低于周边行以内植株。

所以田块四周3-4行不要去雄。

六、去雄要看天气。

去雄效果好不好,天气情况顶重要。

晴天去雄效果最好。

阴云天、下雨天去雄会使玉米减产,并会增强感染病害的机会。

在适期范围内,应选择晴天上午10时至下午4时进行。

这时气温较高,去雄伤口容易愈合,病菌入侵机会少。

切忌大风天、阴雨天去雄。

七、授粉灾后应全部剪除雄穗。

隔行去雄后,剩余的雄穗在撒粉结束后,应立即用剪刀全部剪除。

这可使养分得以集中利用,促进大棒,增粒增重,使全田增产。

八、去除的雄穗及时带出田外处理。

为害玉米的玉米螟虫,常先集中在喇叭口里,为害雄穗,继而爬出又为害雌穗。

大体上,去雄时,正值螟虫集中在喇叭口内,将去除的雄穗顺手装入编织袋内,每装满一袋背出田外深埋或烧掉,不能乱甩在田内,以防玉米螟重新爬出为害。

玉米去了雄,除了玉米螟。

二.去雄机械的引进

黑龙江省宁安农场有着30多年的玉米制种历史，以其管理严格、质量优、产量高、种植效益好而成为黑龙江省最优秀的玉米制种基地之一。

每年生产玉米杂交种667平方公顷，产种4000多t。

为了进一步促进玉米制种产业发展，提高农业机械化率，减轻劳动强度，降低生产成本，同时也为了促进场县共建，展示垦区现代农业设施装备力量，树立垦区良好形象，宁安农场投资120万元引进购买了一台法国产4WD2004涡轮增压型玉米去雄机。

通过试用，该机械作业效率较高，可加快去雄进度，节省劳动力，保证农时，降低作业成本。

但目前使用存在一定限制因素，其对作业环境、土地条件和品种长势要求较高，若要推广应用，还有待于在品种改良、种植方式等方面进行研究。

1玉米去雄机功能

该玉米去雄机动力输出系统采用功率为78马力道依茨发动机，为风冷式柴油发动机，液压泵功率为88马力。

玉米去雄机不但可以进行玉米去雄作业，而且还

可以进行喷药作业。

去雄系统分为两部分：

第一部分为切削，第二部分为抽雄。

液压系统由电子开关控制，采用液压与电子相结合技术，可自动工作循环和远程控制。

喷洒系统中喷洒臂的升降、展开、收缩由液压阀杆控制。

喷洒过程由电子程序调控，只要将所需要的速度、压力、下水量的数据输入程序既可。

具有喷洒均匀、药量准确、控制方便的特点，而且可以在作物生长的不同时期进行喷药作业。

2去雄机作业工序

去雄作业分为两道工序。

首先切削，当母本雄穗临近抽穗时，根据玉米植株生长整齐程度用去雄机的切削刀具，进行1~2次切削作业，目的是使植株高矮整齐度一致，便于抽雄作业，提高抽出率；切削后3~5d待雄穗长出顶部叶片3~5cm时，进行第二道工序———去雄。

去雄装置为两片橡胶圆盘，在高速旋转下，将雄穗夹起抛出，达到去雄效果。

3使用情况调查

3．1

机械性能效果该机行走系统为液压传动、四轮驱动。

有如下特点：

（1）液压传动装置运动平稳、反应快、惯性小，能高速启动、制动和换向。

在田间作业时灵敏度高，易控制。

（2）液压传动装置能在运行中方便的实现无级变速。

（3）易于实现过载保护。

液压元件能

自行润滑，使用寿命长，故障少。

（4）采用液压系统与电子结合技术，前进、停车、倒车均由电子开关控制，行动灵敏，操作简便。

（5）去雄机每小时作业1平方公顷左右，一

台去雄机可担负333平方公顷制种田去雄任务。

3．2

费用成本去雄机作业，对母本雄穗抽出率可达70％左右，尚有30％需人工去除。

去雄机需3遍作业（2遍切削、1遍去雄），每平方公顷作业费450元，余下30％人工去雄需6个人工，每个人工费70元，则去雄机作业每平方公顷费用合计870元。

若全部采用人工去雄，每平方公顷需20个人工，费用1400元。

总体合计，机械去雄比人工去雄每平方公顷节省费用530元。

3．3

对植株生长和产量性状影响

3．3．1

植株损伤率宁安农场玉米制种采用大垅双行覆膜技术，垅距1m，垅上双行间距40cm，垅间相邻两行间距60cm，由于作业操作水平不等，有时出现垅距差异，加之该去雄机轮胎宽度较大，行驶作业时造成部分植株被刮倒，平均植株损伤率在5％左右。

3．3．2

农艺要求玉米制种按严格去雄管理要求来讲，必须在母本雄穗未抽出前，带1~2片叶摸苞去雄，对于某些雄穗散粉比较慢，雌穗吐丝相对于雄穗散粉较晚的品种来说，可以推迟1~2d。

按要求抽出的雄穗要深埋，田间和地头、地边不许见到抽出的雄穗。

该去雄机必须要求雄穗露出顶部叶片3~5cm时方能作业。

且雄穗随抽随抛于田间。

与农艺措施要求不相符。

3．3．3

株高、功能叶、去雄率去雄机切削和去雄后，母本植株平均高度115cm，人工去雄高度145cm。

去雄机去雄比人工去雄植株高度平均降低30cm。

去雄机切削和去雄后，母本穗上部位只剩余两个不足1/2的叶片，而人工去雄后穗上部有4片功能叶。

去雄机去雄比人工去雄母本穗上功能叶平均少3片叶。

2010年由于夏季高温干旱，玉米植株长势矮，整

齐度差，去雄机去雄率只在70％左右，有15％矮小植株和15％雄穗抽断的残枝尚需人工拨除。

3.3.4

产量性状从产量结果看，去雄机去雄比人工去雄平均每平方公顷减产840kg，减少了17.1％。

造成减产有两方面原因,一是切削和去雄减少了功能叶片，制造养分不足，造成果穗减小，百粒重下降。

平均穗重降低7.8g，下降12.9％；穗粒数减少22.4粒，下降8.5％；百粒重降低1.5g，下降5.7％。

由于功能叶片减少造成的减产比率达12.9％。

二是作业中植株被刮倒，损伤率5％，每平方公顷减产183.6kg，占减产比率的4.2％。

4建议

玉米去雄机要达到理想的作业效果，必须选择优良品种，管理到位，创造一个良好的生长环境。

4．1

品种选择选择品种特征特性良好，株高整齐一致，便于去雄机作业；株高较高，保证去雄机切削作业后，穗上部有较多的功能叶；品种具有雄穗散粉比较慢，雌穗吐丝相对于雄穗散粉较晚的特征，以减少跑粉，保证制种纯度。

4．2

生长环境保证整地质量达到地势平整；种子质量好，出苗率要高；播种质量，达到出苗整齐一致；管理到位，肥水适宜，植株长势一致。

这样才能达到有较高的去雄率，减少功能叶片的损伤。

4．3

种植方式为适应去雄机作业，减少作业过程中对植株刮倒、刮伤，必须改变种植方式，加大垅间双行间距，使其达65cm以上或者改为65cm单行种植。

针对目前劳动力资源越来越紧张、劳动力价格逐年上涨的情况，玉米去雄机作为一种先进的机械，可以减轻劳动强度，节省劳动力，保证农时，值得进一步试验研究。

去雄机械黑箱分析

玉米抽雄机械黑箱示意图

三.玉米去雄机械介绍

1结构特点

玉米去雄机主要由去雄装置、驾驶室、液压驱动轮组、机架、动力转换系统、动力系统、液压系统和电器系统等部分组成，如图1所示。

1.1去雄装置及去雄过程去雄装置包括切雄装置和抽雄装置，分别对玉米进行切雄和抽雄作业。

（1）切雄装置。

为保证作业效率和质量，本装置采用旋转式切割原理，结构如图2所示。

液压马达、刀架及护板等均安装于横梁上，割刀固定在护板内部的刀架上。

雄穗导向杆能将左右距离较大的雄穗集于中间，在提高有效切雄率的同时也减小了割刀尺寸，降低了割刀对玉米叶片的损伤，保证切雄质量。

护板的主要作用也是减少割刀对玉米叶片的损伤。

通过切割装置对玉米雄穗高效低伤的切割，保证玉米雄穗再生高度的一致性，为抽雄作业顺利进行和抽雄质量的提高奠定基础。

（2）抽雄装置。

结合人工抽雄的办法，采用夹持抽取原理进行抽雄，设计的对滚式抽雄装置如图3所示。

抽雄轮通过悬臂与雄穗导向杆固定于横梁上，液压马达及传动机构固定于护板内部，护板与固定板结合固定于大梁上，且2组对滚轮关于悬挂臂对称，悬挂臂可连接固定在大梁上组成更多行的抽雄装置，也可与升降机构直接连接进行双行作业，完成对抽雄高度的调控。

在机具前进过程中，雄穗导向杆将倒向玉米垄两边的雄穗向中间集聚，被相互间具有一定压力的对滚轮强制抽取，实现机械化抽雄。

该抽雄装置较容易实现对玉米雄穗的夹持抽取，作业速度快，但夹带的玉米叶子比较多，对玉米的机械损伤严重，不利于玉米种子质量和产量的提高。

因此，在对滚轮下边设计有护叶板，在保证抽雄质量不下降的条件下尽可能减少对玉米叶片的机械损伤。

1.2机架

本机的机架根据作业对象的生物特性确定为高架跨越式结构，依据玉米40cm×60cm和60cm×60cm的种植模式及2m的生长高度，设计的机架最低通过高度为1.8m、轮距为240cm（可调），以满足高秆作物跨越式作业的要求。

1.3动力转换与传递

综合对比，液压传动具有机械传动难以比拟的优越性。

①结构布局不受严格的空间限制，便于组成复杂系统。

②运行过程能实现大范围无级变速，控制调节方便。

图1玉米去雄机示意图2切雄装置示意③动力传递均匀平稳，便于实现快速启动、制动和频繁换向。

④操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制及过载保护。

⑤对相关零部件具有自润滑、降温和清洗作用，使用寿命长。

本着提高去雄机的操作控制性能、保证作业调节性能、减轻自身质量及节约装配空间的思想，确定该机的动力传递主要依靠液压技术。

能量转换器先将来自发动机的机械能根据不同作业要求转换为不同压力的液压能，一部分用于对行走机构的驱动，完成对整机的牵引，另一部分用于对去雄装置的驱动和控制。

2作业过程

玉米在生长过程中因受种子特性、水分、养分、土壤平整度、阳光照射及通风情况等多种条件的影响，致使玉米的雄穗生长高度存在差异，若对其进行直接抽取对植株及叶片的损伤严重，影响所制种子的产量和品质。

为保证机械抽雄穗时杂交玉米的高度基本一致，在进行机械抽取雄穗前，要利用该机的切雄装置对玉米雄穗进行切削。

切削后待玉米新长出比较整齐的穗头时，再进行机械抽雄穗作业。

具体作业过程：

作业前将切割装置作业部件调整至与实际垄距相对应，再将机架水平调整后固定。

当玉米雄穗符合作业条件时，先使用去雄机的切刀组合部件将要去雄的母本玉米植株雄穗切削掉10～15cm。

根据玉米生长的整齐程度，一般要进行1～2次切削作业，使每行玉米高度基本一致，从而为机械抽取雄穗打下基础。

待切割后3～5天，杂交玉米的雄穗长出5cm左右时，利用该机的抽雄装置（对滚轮之间的高速旋转挤压作用），将长出的雄穗抽出，完成整个机械抽雄作业过程。

3主要技术参数见表1。

4关键技术及创新点

（1）该机具为高架自走式结构，除具有牵引主机必备的各种机构，还具有执行机构，需合理设计与装配。

（2）高架机构稳定性较差，对机架结构轻巧和使用可靠性要求高。

（3）采用护叶板切雄装置，通过护叶板间隙的调整，保证作业过程中对玉米叶片的低机械损伤度。

（4）该机主体结构采用浮动平衡机构，保证机具在具有斜度的条件下能顺利作业和运输，保证整机的通过性。

（5）整机动力采用液压传动技术，液压系统的合理布局及有效传动和控制是影响该机作业效果的关键。

5发展方向

机械去雄是玉米去雄发展的必然趋势，如何实现机械去雄是我国广大农业机械科研人员所面临的一个问题。

实现玉米机械去雄不仅能提高玉米全程机械化程度，更能降低对劳动力的依赖程度，解放劳动力，产生明显节本增效的效果，为玉米种植户的增收提供保障。

（1）向智能化方向发展。

创新理论及创新技术的不断普及，使玉米去雄装置向智能化方向发展。

去雄装置能够通过自身的检测机构来辨别作业效果，并将信息反馈至控制机构，自动调整去雄装置作业参数，使其作业效果最优化。

（2）向多功能化方向发展。

去雄装置不仅能够完成玉米不同种植模式的去雄作业，也能为其他需要去雄的非玉米或其他高秆作物进行作业，在方便调节的基础上，实现一机多用。

（3）向农艺与农机相结合的方向发展。

农机为农艺服务，但农艺更需满足农机作业要求。

在玉米培育过程中，农机要求农艺培育出生长高度相同、抽雄期一致的玉米，而农机则应在此基础上更优质高效地为农艺服务。

（4）向节能增效方向发展。

随着高新技术的不断推广应用及机械设计、加工水平的提高，研究人员不断开拓创新，将节能增效技术应用于农业机械设计中来，降低投入及使用成本，提高其使用效率。

四．几种国外玉米去雄机

在欧美国家，制种玉米去雄已经大面积采用机械去雄代替人工去雄，采用机械去雄可以有效的降低劳动强度，提高去雄效率。

本文介绍几种国外的制种玉米去雄机，并分析它们的特点。

1法国Bourgoin公司的去雄、喷药机（图1）

该机由安装在前后轮轴上的液压马达驱动，在前后轮之间有存放药剂用的药箱。

机器前方机架安装有两组去雄装置，由升降液压油缸调整去雄装置机架的高度，后方机架上安装有喷药装置，由液压油缸展开或折叠喷药装置的机架。

工作时可单独去除制种玉米雄蕊或喷洒药剂，亦可同时完成去雄和喷药工作。

去雄装置主要有盘刀切雄装置（图2）

、滚轮抽雄装置（图3

）和柔性圆盘抽雄装置（图4）

三种，可以根据制种玉米雄蕊的生长情况和对去雄质量的要求选择不同的去雄装置。

图1去雄、喷药机图2盘刀切雄装置抽雄装置都由液压马达驱动，盘刀抽雄装置通过固定在刀盘上的刀片高速旋转完成切雄工作；滚轮抽雄装置上的每对滚轮通过滚轮接触面之间的摩擦力将玉米雄蕊抽出来完成工作；柔性圆盘抽雄装置工作原理同滚轮抽雄装置相同，通过一对互相摩

擦转动的橡胶圆盘将玉米雄蕊抽出。

图3滚轮抽雄装置图4柔性圆盘抽雄装置

2美国Hagie公司去雄机（图5）

该机由安装在前后轮轴上的液压马达驱动，在机架上安装有六组滚轮抽雄装置，可通过液压油缸展开或折叠机架，每组去雄装置安装有一个升降液压油缸，可根据作物的生长情况分别调整每组去雄装置的高度。

3美国ModernFlow公司去雄机（图6）该机与Hagie公司去雄机结构相似，安装有六组可分别调整其高度的滚轮抽雄装置。

图5Hagie公司去雄机图图6ModernFlow公司去雄机

4美国BigJohn公司去雄机（图7）

该机由安装在前后轮轴上的液压马达驱动，有六组滚轮抽雄装置，去雄装置可以通过液压油缸展开或向机器内部折叠，有效的减小机器在转场时行走的幅宽，每组抽雄装置可通过液压油缸分别调整其高度。

图7美国BigJohn公司去雄机

5分析比较几种制种玉米去雄机在结构和原理上很相似，都采用高架自走结构，前后轮由安装在轮轴上的液压马达驱动，安装去雄装置的机架可以折叠，以便于转场运输，去雄装置结构原理相同。

不同之处是，法国Bourgoin公司的去雄和喷药机增加了喷药装置，且它的两组去雄装置需同时升降，其它三种去雄机的去雄装置都采用单独控制其升降结构

参考文献：

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