2020年广西甘蔗收获机产品试验验证报告

根据《广西壮族自治区人民政府关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的实施意见》（桂政发〔2019〕37号）及《关于印发加快推进糖料蔗生产机械化发展实施方案（2018-2022年）的通知》（桂政办发〔2018〕84号）的要求，2020年11月至12月，我中心在广西甘蔗生产机械化试验示范园区组织开展并完成了2020年广西甘蔗收获机产品试验验证。

一、试验基本情况

本次甘蔗收获机产品试验验证参照GB/T 5667-2008《农业机械生产试验方法》、JB/T6275-2007《甘蔗收获机械  试验方法》、DG/T 117-2019《甘蔗收获机》等标准，结合广西甘蔗生产实际，对参加试验机具的作业性能和部分影响作业的效率性能进行试验和测试，并对结果进行分析，提出意见和建议。

二、试验样机情况

（一）试验机型

列入本次产品试验验证的甘蔗收获机分别为广西柳工农业机械股份有限公司生产的4GQ-1H型和4GQ-1J型甘蔗收获机、雷沃重工股份有限公司生产的4GQ-1型甘蔗收获机、石家庄德建机械有限公司生产的4GQ-1型甘蔗收获机、山西平阳重工机械有限责任公司生产的4GL-2型甘蔗收获机、南宁钛银科技有限公司生产的4GL-1型甘蔗收获机。

（二）技术特征及主要技术参数

本次产品试验验证选择了的5家企业生产的6种不同型式的甘蔗联合收获机产品：在行走方式上有履带式和轮式，在集（卸）蔗装置上有网袋、集蔗斗及收集车，在收获方式上有整秆式和切段式，在收割行数上有单行和双行。6款机型的主要技术参数详见表1。

表1  试验验证样机主要参数表

三、试验结果分析

（一）田间作业性能试验

田间作业性能试验在企业标称额定喂入量1～2倍的条件下，按JB/T 6275—2007《甘蔗收获机械  试验方法》及DG/T 117-2019 《甘蔗收获机》中规定的试验方法进行。对切段式甘蔗联合收获机的喂入量、宿根破头率、含杂率、损失率等4项指标进行测定，对整秆式甘蔗联合收获机的喂入量、宿根破头率、含杂率、损失率、蔗茎合格率等5项性能指标进行测定，以考核甘蔗收获机的田间作业性能。

1.试验条件

试验地块位于广西甘蔗生产机械化试验示范园区，甘蔗为新植蔗，地表条件及甘蔗特征具体情况见表2。

表2  作业性能试验条件记录表

2.试验结果

参加试验的6台样机均选择该机型作业档，在产品额定喂入量1～2倍的条件下，进行3个行程（每个行程为10m）的田间作业性能试验，各田间作业性能指标项目取3个行程测试的平均值作为试验结果，详见表3。

表3  田间作业性能试验结果汇总表

表3 续

从5项性能指标总体试验结果来看，试验时6台收获机的喂入量都能达到设计值的1～2倍，损失率整体指标表现最佳，含杂率其次，宿根破头率和蔗茎合格率指标较不理想，整体十分接近临界值，一些机型有个别行程未能达标。

3.结果分析

（1）损失率：切段式。从本次试验的4个型号切断式收获机产品的测试结果看，除德建4GQ-1型的损失率平均值为6.79%，较接近合格指标（切断式损失率≤7%）外，各个机型的总损失率都较稳定。柳工4GQ-1H型表现最优，损失率自仅为1.78%，柳工4GQ-1J型和雷沃4GQ-1型两款其次，分别为2.12%和2.84%，从数据上可以推断出，这3款产品的切割、分扶蔗、喂入及输送装置、收集装置的设计已比较成熟，能较好的完成甘蔗的切根、喂入及输送工序。通过对现场试验情况和原始数据分析，德建4GQ-1型测试的损失率较高的主要体现在两个方面：一是漏割及测区内落地蔗茎，二是喂入后落地损失蔗茎（即从输送通道中掉落和已通过出蔗口但未进入收集装置的蔗茎）。主要原因，一是试验行程中蔗垄上向两侧生长的甘蔗较多且有较多弯曲与倒伏，导致对倒伏、弯曲的甘蔗有漏割，或从喂入口掉落未进入通道；二是出蔗口与收集装置的衔接结构设计有待优化改进，出蔗口排出的部分蔗茎未能顺利进入到收集装置中。

损失率：整秆式。从本次试验的2个型号整秆式收获机产品的测试结果看，平阳4GL-2型和钛银4GL-1型两款的损失率分别为3.37%和3.83%，损失率平均值都较接近合格指标（整秆式损失率≤4%）。通过对现场试验情况和原始数据分析，损失率主要体现在两个方面：一是漏割及测区内落地蔗茎，二是喂入后落地损失蔗茎。主要原因，一是整秆式收获机遇到弯曲与倒伏甘蔗容易造成漏割，一旦有漏割则是整根甘蔗未能进入通道；二是两款收获机的收集装置或方式的设计都有待改进，平阳4GL-2型作业时，部分排出的蔗茎掉落在出蔗口和集蔗斗的连接处，未能进入自带的集蔗斗。钛银4GL-1型配套的收集车与收获机的配合不够同步，因为是两台独立的机具，甘蔗排出时会无法准确掉落到收集车中。整根甘蔗漏割或未能收集，其损失重量会大大增加。

除上述特性问题外，参加试验的所有机型对倒伏与弯曲的甘蔗适应能力均有待加强，遇到甘蔗倒伏与弯曲较多时，收割时喂入口都有不同程度的拥堵，导致漏割和喂入不畅，造成损失。

（2）宿根破头率。从破头率指标来看，6个型号甘蔗收获机的破头率都相对较高，都在15%以上，整体平均值达到了16.73%，较接近合格指标（≤18%）。破头率较高的原因，一是此次的试验地部分蔗垄培土质量不均匀，形成V型火山口及波浪地形，且形成垄的宽度偏大，导致机具入土切割深度难以控制；二是机手操作熟练度不高，不能根据垄沟、垄宽的变化进行相应调整，造成蔗根切口破裂或推倒翻兜；三是甘蔗倒伏与弯曲较多，给收割增加了一定的难度；四是割刀的设计和割台调试未达到比较理想的状态。

（3）含杂率。在含杂率的测试中，6个机型收集的杂质中杂质比例最高的为蔗稍和残留在蔗茎上未剥净的蔗叶。柳工4GQ-1H型和4GQ-1J型含杂率分别为6.82%和7.41%，较接近合格临界值（切断式含杂率≤8%），主要原因是这两个型号机具均未设计安装切稍装置，蔗稍直接进入通道被切成与蔗段一样的长度且不能被风机吹出，跟随蔗茎进入集蔗斗，在原始记录数据中显示，其杂质中的蔗稍量占到总杂质的六成以上。德建4GQ-1型此次试验含杂率较低，由去年的15%左右降低至4.17%，除杂效果提升明显，主要原因为今年机型进行了改进升级，增加了切稍装置。平阳4GL-2型含杂率为5.46%，也较接近合格临界值（整秆式含杂率≤6%），主要原因为该机型的切稍装置不是传统的圆盘切刀式，而是利用带橡胶棒的滚筒排刷式将蔗稍从生长点处打断，这种方式能很大程度去除蔗稍，但生长点以下包裹甘蔗的蔗叶无法切断，而这部分蔗叶韧性大难剥除。

除上述特性问题外，参加试验的所有机型含杂率稍高还有以下原因，一是输送通道的设计有待改进，蔗茎通过输送通道时，未能将蔗茎上的蔗叶剥净，还有一定量蔗叶残留在蔗茎上；二是因为本次测试选用的甘蔗品种蔗叶较多，且韧性较大，不易剥离。

（4）蔗茎合格率。根据推广鉴定大纲DG/T 117-2019《甘蔗收获机》的要求，仅对整秆式甘蔗收获机考核蔗茎合格率，因此本次试验验证只对2个型号整秆式甘蔗收获机进行了蔗茎合格率的测定。平阳4GL-2型和钛银4GL-1型甘蔗收获机的蔗茎合格率平均值都达到合格值（≥90%），分别为92.83%和90.12%，但仍较接近临界值。通过对试验收集的蔗茎分析，主要原因，一是各级输送滚筒装配质量不良，导致蔗段上有较多的齿状咬伤和挤压破损，同时割刀调式不够理想，根部切口处开裂或不平整，在经过通道后再被挤压导致裂口加长；二是收集装置设计有待改善，蔗茎从出蔗口排出后撞击到集蔗斗或收集车上导致破裂。

（二）通过性能试验

1.试验结果

本次试验验证对产品的转弯掉头时间和卸料时间这两个影响作业的效率性能参数的进行了测试。转弯掉头时间以收割完一行甘蔗时状态为起点，机体对准下一行甘蔗为终点，进行左右各两次试验，取平均值。卸料时间对集（卸）蔗装置为集蔗斗的机型以完成整个卸蔗动作并使集蔗斗回位为标准，进行三次试验，计算总时间的平均值；对集（卸）蔗装置为网袋的机型以完成整个卸蔗动作并装好新的网袋为标准，分别进行三次卸袋、装袋及总时间的试验，计算平均值；不自带收集装置的机型不考核卸料时间。试验结果详见表4。

表4  作业效率性能试验结果汇总表

2.结果分析

（1）转弯掉头时间。在转弯掉头时间的试验中，耗时最短的为钛银4GL-1型的27.93秒，柳工4GQ-1H型和4GQ-1J型、雷沃4GQ-1型也均在28秒左右。试验时在不考虑地头空间的条件下，轮式与履带式差距并不明显，但在实际作业中，履带式转弯调头所需的地头空间更小，更能适应不同大小的地块。转弯掉头时间反映了甘蔗收获机作业时在田间转弯掉头的灵活性，缩短转弯调头时间，能在一定程度上提高收获机的作业效率。

（2）卸料时间。在集蔗斗机型卸料时间的试验中，平阳4GL-2型所用时间最短，升降总时间仅为13.49秒，较其他机型有明显优势；雷沃4GQ-1型次之，耗时为28.02秒左右；耗时最长的为柳工4GQ-1J型，达到了49.11秒。在网袋机型卸料时间的试验中，柳工4GQ-1H型总卸料时间为88.55秒，德建4GQ-1型总卸料时间为96.93秒，用时都较长，虽然两个机型都是机械自动脱钩卸袋，但仍需人工辅助，同时装袋都是纯人工装袋，效率不高且考验装袋熟练程度。在甘蔗实际收割过程中，在相同的工作时间里，每次卸料所需时间越短，能用在收割上的纯工作时间就越多，其效率也就越高。例如以柳工两个机型对比，两个机型除了集（卸）蔗装置不同外，其余整机参数完全一致，按其设计斗容0.8吨计算，若作业一天收割80吨，则需卸料100次，集蔗斗机型所需的总卸料时间约为82分钟，网袋机型所需的总卸料时间约为148分钟,仅在卸料一项工序上就多花费了约66分钟，在很大程度上的影响了作业效率。

四、改进建议

通过此次产品试验验证，针对其中发现的损失率、含杂率、宿根破头率、蔗茎合格率、卸料时间等问题，建议企业组织技术人员进行研究，进一步改进产品设计与装配质量，提高产品的适应性、可靠性、作业质量和作业效率。

（一）参加试验的所有机型在喂入口的设计上仍需改善，分扶蔗器和喂入装置的工作情况有待提高。建议各企业加大对喂入装置的研发改进，减少收割时喂入口的拥堵情况，降低漏割、掉蔗带来的损失，提高机器收割倒伏与弯曲甘蔗的能力，提升产品的适应性和可靠性。

（二）参加试验所有机型的宿根破头率还不够理想。建议各企业改善割刀的设计和割台的调整，使机器能更好的适应不同的地形地况。

（三）试验中残留在蔗茎上的蔗叶较多，蔗茎通过输送通道时被挤压破裂及因输送辊造成的齿状咬伤的现象较多。建议各企业对输送通道的设计进行改进和提升，对输送通道中的部件进行进一步的调试和优化，提升机器除杂能力，降低蔗茎损伤，提高收获质量。

（四）柳工4GQ-1H型和4GQ-1J型未设计安装切稍装置导致含杂率较高；平阳4GL-2型切稍装置设计还有待优化，不能有效去除蔗稍生长点以下部分的蔗叶，造成了含杂率的上升。建议各企业对切稍装置的设计进行完善，提高产品的作业质量。

（五）德建4GQ-1型、平阳4GL-2型和钛银4GL-1型甘蔗收获机的出蔗口与收集装置或收集方式的设计有待提升。德建4GQ-1D型、平阳4GL-2型的出蔗及收集部件的结构需进一步改进，钛银4GL-1型建议解决配套的收集车与收获机的同步配合问题，建议各企业优化结构，降低收集过程中造成的不必要损失。

（六）平阳4GL-2型和钛银4GL-1型甘蔗收获机的蔗茎合格率平均值都已合格但仍较接近临界值，主要原因是各级输送滚筒、割刀不理想，收集装置设计不够合理。建议各企业对输送通道、割刀及收集装置的设计进行改进和提升，降低蔗茎损伤。

（七）柳工4GQ-1H型和德建4GQ-1型甘蔗收获机的卸料耗时过长，建议各企业对网袋装卸机构置的设计进行优化，缩短卸袋和装袋时间，提升机器纯工作时间，提高作业效率。

广西壮族自治区农业机械化服务中心

2020年12月25日