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小赢说：

联合收割机一直被认为是农机领域皇冠上的明珠，我国在联合收割机领域的发展和创新，正在见证着我国从农业大国向农业强国的转变。

1.联合收割机的前世今生

联合收割机的历史，最早可以追溯到十九世纪初。年，一个把收割机和可行走的谷物脱粒机联合在一起的方案被认为是世界上第一件联合收割机专利。

年，美国农民发明家麦克科密克（McCormik）设计并制作出第一台由两匹马牵引的联合收割机，收割效率超过了30个人工。随着麦克科密克的不断改进，年制造出了由40匹马牵引，收割幅宽达30米，甚至还附有麦秸打包装置的大型联合收割机。

图1美国年申请的收割机专利

年，马开始被机器替代。美国人贝斯特（Best）制造出了第一台由蒸汽机驱动的自走式联合收割机，一天最多可收割50多公顷农田。

二十世纪20年代，联合收割机已经开始在美国的小麦产区大规模使用，随后迅速推广到了前苏联、加拿大、澳大利亚和西欧诸国。60年代，柴油内燃机开始作为联合收割机的动力源。60年代末，电子监视装置出现在联合收割机上。70年代中期，轴流滚筒式联合收割机被批量生产。

在中国，联合收割机的使用最早记录于年，在东北和华北的农场。年，我国开始生产牵引式谷物联合收割机。年，开始生产自走式谷物联收机，主要以仿制为主，代表机型有GT-4.9型牵引式联合收割机，北京-2型、丰收-3型、东风-5型自走式联合收割机等。

图2GT-4.9型谷物联合收割机

改革开放初期的年，全国联合收割机保有量仅为台，主要集中在黑龙江（台）和新疆（台）的国有农场。至年，我国收获保有量达台。

90年代，我国自主研发的横轴流产品逐渐问世。年，适合农场大面积收获作业的佳联JL-型自走式联合收割机机、桂林-2型背负式收割机推向市场。

图3桂林-2型背负式联合收割机

年以后，国产产品多元化发展，包括单纵/双横轴流机型；可以兼收小麦、玉米的履带式谷物收割/收获机等。其中，国产单纵轴流全喂入水稻收割机成为国内水稻收割的主力机型。

图4中联重科履带式全喂入联合收割机

年，以玉米籽粒直收技术的突破为标志，玉米收获机也实现了谷物的联合收获。

图5勇猛自走式玉米联合收获机

目前，我国的联合收割机的年产量已经超过了20万台，绝大部分实现了国产化。但距离智能化程度更高的国际先进产品仍有差距，但这正是国产收割机追赶的目标。

例如美国爱科集团的芬特IDEAL8T型联合收割机，其全球首次使用落地式悬挂技术，能使其运输宽度不超过3.3m。

图6美国爱科集团-芬特IDEAL8T型联合收割机

配备先进的CEMOSAUTOMATIC脱粒系统的德国克拉斯LEXION型联合收割机，能够根据事先设定好的不同策略，针对作物收获条件自动优化脱粒滚筒转速和脱粒间隙宽度等参数，从而优化联合收割机的工作质量和工作性能。

图7德国克拉斯LEXION型联合收割机

当然，还有在我国仍然占有一定市场份额的美国约翰迪尔公司的产品，由于其稳定优越的性能，形成了比较好的客户粘性。

图8美国约翰迪尔联合收割机田间作业

2.高端农机亟待突破

农机，是大宗粮食和战略性经济作物生产的保障。提高农机装备信息收集、智能决策和精准作业能力，推进形成面向农业生产的信息化整体解决方案，是未来农机的发展方向。

图9农机正在田间施肥喷药

在高端农机的创新能力上，我国与发达国家仍有一定的差距。据统计，近5年来，与美国普渡大学的农业装备学科相比，我国农业装备学科排名前五的高校，人均SCI论文数只有该校的1/4左右。农业装备学科排名全球前20的高校，基本都在欧美日。同时，我们在农业机械装备方面的人才缺口还很大，据相关资料统计，到年，我国农机装备人才缺口将达到16.9万人，到年人口缺口可能高达44万人。

3.金奖专利的意义

传统联合收割机的脱粒分离装置，仅采用滚筒下的凹板筛对稻麦进行脱粒分离（参考文献1），即籽粒在凹板筛前部先被脱粒，再在凹板筛的后部进行分离，由此造成了联合收割机脱粒滚筒长度很大。

图10现有滚筒长度较大的小麦收割机

获得第二十届中国专利金奖的江苏大学专利（ZL10718391.6一种轴向喂入式稻麦脱粒分离一体化装置），采用滚筒和盖板脱粒，导流式凹板分离，螺旋-轴流叶片喂入头等技术。其专利产品实现了高产水稻的高效能收获。

图11金奖专利对应的产品

图12金奖专利装置主视图

金奖专利充分利用脱粒分离装置的盖板空间，将联合收割机脱粒分离装置的盖板设计成农业物料的脱粒结构，再采用凹板筛对脱粒后的籽粒进行分离，从而缩小联合收割机的结构，简化联合收割机的传动系统，减小联合收割机的动力需求。此外金奖专利还可满足稻麦的大喂入量收获要求，具有收获效率高，对籽粒的脱粒分离能力强，经粉碎后的茎秆较碎且抛洒均匀，能直接实现收获后的秸秆还田（真可谓粮食作物收割、脱粒、堆肥一条龙操作）。

4.为什么是江苏大学？

这个农机领域金奖专利为什么来自一所综合性大学——江苏大学？

学校前身为年建校的镇江农机学院，是国家首个以推动农业机械化为使命设立的全国重点大学。

目前，江苏大学已经成为唯一拥有耕整地、种植、植保、收获、烘干和秸秆处理等农作物机械化生产各环节研究的高校。学校成为农业农村部与江苏省共建高校，成立学术特区农业装备学部，农业工程学科群中拥有的农业科学等4个学科已进入ESI全球排名1%。

截止目前，江苏大学已向国家知识产权局共申请专利多件，特别是在农机装备方面获得了大量授权发明专利，限于篇幅，小赢只能列出最具代表性的一些：

表1：江苏大学涉及农机脱粒分离装置的相关专利

也许正是因为江苏大学的缘故。“中国首轮农业全过程无人作业试验项目”也在江苏兴化起航——打开手机，输入GPS参数，轻轻一点，无人旱耕机、无人打浆整平机、无人插秧机、无人施药施肥机、无人收割机等纷纷开进农田。

这不是科幻电影，而是年6月3日我国在国家粮食生产功能示范区的一次试验。本次无人作业试验融合了北斗导航系统、智能方向系统、智能动力系统等智能汽车、车联网和无人战术平台等领域的先进技术，对标国际先进作业模式和技术趋势，以智能感知、决策、执行为基本技术方案，将上述设备按照平原地区、黏土壤土、稻麦两熟等代表性农艺要求，首次全过程、成体系地运用于实际生产。这是我国现阶段投入智能农机种类最齐、数量最多、专业最全、参与最广、过程全覆盖、工农协同、军民融合的创新尝试。

图13我国无人驾驶联合收获机正在进行收割作业演示

大力发展农机大数据和智慧农机装备是我国农业机械化和农机产业转型升级的重要方向。

本文作者：审协北京中心机械部简斌

参考文献：

《谷物在纵向轴流滚筒脱粒空间中的运动状态分析》（农业机械学报，，39（1），45～50）

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