玉米是我国三大粮食作物之一，具有食用、饲用和工业加工等多种用途，拥有广泛的利用价值和较好的经济效益，在全国31个省市自治区都有种植，作为粮、经、饲兼用的作物，对整个国民经济发展有着巨大的影响。我国作为玉米的生产和消费大国，自新中国成立以来，产量和播种面积逐年递增，目前我国玉米种植面积约4100万公顷，但随着工业化的不断推进，加工业、畜牧业等产业对玉米需求的逐渐增大，玉米的消费量也呈现逐年递增的趋势，为了满足玉米的消费需求，应当大力发展玉米生产，在有限的种植面积内，提升玉米单位面积产量。玉米制种是玉米产业的重要环节之一，玉米种子质量的高低决定了玉米的产量，提高制种质量及纯度是制种生产过程中的首要任务，影响着全国玉米产业的发展，保证着我国良种安全，其中高速精量播种、玉米去雄与检测、玉米果穗低损收获技术等过程均需要机械化作业生产，但目前各环节均存在机械化水平低的难题，绝大多数存在着技术落后、作业效果差的问题，尤其是去雄生产环节，农机产品和玉米制种技术的匹配程度不好，并且玉米制种农艺要求与普通玉米生产农艺要求不同，因此，急需加大制种玉米去雄生产环节配套机械研制开发步伐，加快去雄机科研成果从样机到产品的转换，将新技术、新机具推广进行合理的配套并实现科学运营，对促进我国玉米生产和科技水平双提升具有重要意义。

目前国外玉米去雄机已被广泛应用，典型的机具有美国Hagie公司204SP、美国Big John公司PDF752D、美国Oxbo公司TS2和法国Bourgion公司BD864等，这些机具均配有充气胶轮式抽雄部件，还可选配旋转切割式去雄部件，都具有雄穗识别和高度仿形功能，雄穗识别系统大多采用两组反射性高强度光电传感器，而仿形机构除Oxbo公司TS2采用垂直升降机构外，其余机型均采用四杆机构。我国对玉米去雄机研究起步较晚，以仿制国外机型为主，代表性的有中国农业机械化科学研究院3QXZ-6机型和甘肃省酒泉奥凯种子机械股份有限公司OK104-3CX大型玉米抽雄机等机型。

一、奥凯种机基本情况。酒泉奥凯种子机械股份有限公司是国内最早研制、生产种子加工机械装备的农机制造企业之一，至今已有64年农机制造发展历史，是国家种子加工装备工程技术研究中心、种子加工成套装备国家地方联合实验室、农业部种子加工技术装备重点实验室依托单位。公司承担过国家863重大科技专项、中国制造2025新模式应用等多项重大科技创新项目，研发制造的各种农作物种子清选加工设备、种子加工成套生产线、玉米果穗干燥生产线、种子/粮食农产品干燥装备、金属钢板仓储装备、田间育种机械、戈壁农业工厂化自动育苗机械、电气控制、环保除尘、提升输送等10大系列500多个产品，涵盖了粮食、蔬菜、花卉、牧草、林果及各种农作物种子清选加工、干燥、仓储等多个领域，在种子加工装备领域填补了多项国内空白，形成了种子清选、干燥、包衣、剥皮、去雄等一批具有自主知识产权的种子加工核心关键技术，在欧洲、中亚、东南亚、非洲建立了4个国际销售服务中心，在新疆昌吉、吉林长春、云南昆明、四川成都等地建立了12个国内技术服务中心，产品畅销全国各地，并出口法国、荷兰、贝宁、牙买加、泰国、菲律宾、澳大利亚、朝鲜等30多个国家。近年来，该公司贯彻落实党中央、国务院打好种业翻身仗的战略部署和《种业振兴行动方案》,在甘肃省振兴河西国家玉米繁育制种基地的政策指引下，为补齐种子加工技术装备“短板”，建成甘肃省农作物种业装备研发中心，通过开展玉米种子加工全程机械化技术装备、蔬菜花卉种子加工技术装备的研发，支撑甘肃制种产业向全程机械化、智能化、现代化绿色发展。2022年，为贯彻落实“藏粮于地、藏粮于技”战略，保障粮食和重要农副产品供给安全，加快农机协同创新攻关，尽早解决农业生产关键薄弱环节“无机可用、无好机用”问题，针对现有OK104-3CX大型玉米抽雄机适应性差的问题，酒泉奥凯种子机械股份有限公司组织科研团队，研制了适宜河西走廊制种玉米主产区应用的3CX-6A小型轻量化高地隙自走式制种玉米去雄机，该设备适用于甘肃等地制种玉米的小地块去雄作业，补齐了河西制种玉米机械化去雄装备短板。

二、机具研制开发情况

3CX-6A小型轻量化高地隙自走式制种玉米去雄机针对现有制种玉米去雄机适应性差的问题，首先是小型化，减小转弯半径，其次要轻量化，减轻设备重量，最后是便利化，便于调节行走轮距，适应田间及道路行驶条件，去雄作业机构适应于对行作业模式，适用于甘肃等地种植制种玉米的小地块作业。产品突破了轮距自动调整、自动感应抽雄、多路液压马达调速反馈控制、去雄作业响应参数实时调节控制等核心技术，打造了国内首款核心自动仿形去雄系统，集成光电检测和液压控制技术，实现了玉米去雄的精确控制。

（一）产品研发技术路线。收集国内外相关资料，进行分析研究，根据我国的实际情况确定实施方案，对主要研究内容进行深入的理论分析，通过试验、优化关键技术参数，解决结构与功能配置的技术难题，完成部件与整机开发，进行田间性能试验与可靠性考核。具体实施步骤为：技术与市场调研（包括相关资料收集、同类机型存在的问题研究比较）→关键部件的技术研究与设计开发→第一轮样机制造→田间试验（产品性能初步验证）→信息反馈与技术改进→产品定型→第二轮样机制造→产品性能检测（产品性能验证）→田间试验→示范推广。

（二）主要技术参数

（三）解决的关键技术问题和创新点

1、解决的关键技术问题

（1）玉米去雄机小型化轻量化机械结构设计。自走式玉米去雄机结构设计是满足机具小型化、轻量化、便利化需求的关键技术点。机具核心结构由车架结构、左右悬架结构、去雄作业机构组成。车架结构是承载整个车体的重要部件，包括动力系统发动机、液压系统等的重量，还要承载车轮、去雄作业机构等的动载荷。车架结构采用小型化、轻量化设计，在满足上述承重要求的前提下，设计紧凑，减小玉米去雄机整机长度。车架前梁与后梁具有功能区分，前梁承重较小，前梁需满足车架刚性要求，后梁承重大，同时作为车架一体式油箱，考虑内部结构用于存储液压油，在玉米去雄机整体结构布局中减去单独的传统液压油箱设置，同时后梁两侧作为行走四轮轮距同步调节的内部滑动结构，便于行走轮距调节。通过解决以上技术难点，使车架设计方案具有结构紧凑、车架结构重量大幅降低的特点。去雄作业机构拟采用两组提升四杆机构，使用液压油缸驱动作业机构快速升降，达到高效去雄。每组作业机构可装配三组或两组去雄轮组，实现4行或6行去雄作业，去雄轮距在一定范围内调节，适应不同玉米种植行距。

（2）玉米去雄机行走及工作液压系统设计。通过静液压四轮驱动行走设计、四轮行走轮距同步液压调节系统设计、去雄作业装置升降与翻转功能设计，使玉米去雄机符合小型化、便利化设计要求的同时，保持整机高效作业性能。

①静液压四轮驱动行走方案设计。小型自走式玉米去雄机四轮行走静液压驱动系统方案采用双泵-四马达闭式容积调速回路，实现设备前进与后退的无极变速控制。四轮行走静液压驱动系统动力传递路线为发动机经过联轴器、串联变量柱塞泵、行走马达驱动车轮旋转，双变量柱塞泵分别驱动两前车轮和两后车轮，通过机械控制调节柱塞泵排量。行走液压系统设计解决玉米去雄机在田间及各种道路工况自行走的关键技术问题。去雄机设计作业及转场两档车速控制，行走马达采用双点位排量切换，通过切换电磁阀输出先导油控制行走马达排量切换，在四轮行走马达大排量下，去雄机适用于田间作业模式，在四轮行走马达小排量下，最高车速升高，去雄机适于道路行驶。

②四轮行走轮距同步液压调节系统设计。为实现小型自走式玉米去雄装备行走轮距调节，适应多种行距的种植模式及便于转场运输，设计玉米去雄机四轮行走轮距同步液压调节系统，通过同步马达多级分配油液，解决玉米去雄机四轮行走轮距调节同步技术难题。

③去雄作业装置升降与翻转功能设计。雄作业装置规划去雄作业高度调节升降功能及去雄作业装置翻转功能，能使两侧去雄作业装置在不进行作业时进行翻转，便于设备调节为小行走轮距模式，适应通过狭窄路面，使去雄机转运灵活方便。

（3）玉米去雄机快速响应去雄控制系统设计。去雄机构控制系统是决定机械去雄作业效果的关键技术，研究适应小型去雄机的自动感应去雄控制系统，可实现去雄作业机构快速响应，提升去雄作业效率和去净率。控制系统硬件拟采用控制器、光电传感器、手柄、电磁阀等，构成去雄控制系统。控制器完成传感器信号读取和控制信号输出，光电传感器要求抗振动干扰、对环境适应性好，响应时间短，具有良好抗振性和抗冲击性。系统通过控制器读取上下两只光电传感器产生的开关信号判断玉米雄穗的高度，实现快速响应调节去雄作业高度。系统采用两种工作模式，一种是手动模式，可手动改变去雄机构的高度。另一种是自动模式，去雄控制系统对光电传感器检测到的实时信号进行处理，并快速响应，实时调节两组提升四杆机构高度，达到对去雄作业位置的自动控制。辅助驾驶系统，可通过卫星信号，控制方向机使机具沿设置的A、B点直线进行直线行驶，对于采用卫星导航定位辅助播种的种植地块，具有辅助对行功能，提升作业精度，减轻驾驶员劳动强度。

2、技术创新点

（1）通过玉米去雄机小型化轻量化机械结构设计，缩短整机长度、高度，宽度可调节，减小机具转弯半径，适应多种制种玉米种植模式及各种道路行驶工况。车架一体式油箱设计，使去雄机结构紧凑，节省空间、减轻整机重量。

（2）通过玉米去雄机行走及工作液压系统设计，实现去雄机静液压四轮驱动行走控制、作业及转场两档车速控制、四轮行走轮距同步液压调节、去雄作业装置升降与翻转等功能，提升玉米去雄机作业适应性及便利性。

（3）玉米去雄机快速响应去雄控制系统，通过去雄机构控制系统研究，实现适应小型去雄装备的自动感应去雄控制技术，提高苞叶去净率及去雄作业效率。辅助驾驶功能提升作业精度。

三、试验验证情况及工作建议

目前，3CX-6A小型轻量化制种玉米去雄机已进入设备性能测试试验验证阶段。在张掖市甘州区党寨镇张家庄完成试验验证面积300多亩，从试验验证情况看，机具存在的突出问题，一是由于制种玉米地块大都没有预留田间农机行驶转移道路，机具试验验证作业时地头转弯都有不便，辅助工艺时间长，影响了生产效率。二是作业试验验证时3CX-6A小型轻量化制种玉米去雄机自动调节抽雄臂升降部分传感器安装位置需要进一步优化，提高装置性能；机具油缸质量方面需要进行改善。

综上所述，3CX-6A小型轻量化制种玉米去雄机整机作业效果符合设计参数需要，但局部设计需要优化，增强适应性，因此，建议采用设计与田间试验相结合的方法，进行较大规模的试验考核，通过在生产一线中取得的数据做出改进和创新，提高机具的适用性、可靠性和经济性，加快产品商品化、市场化转化力度，尽快投入大面积制种玉米抽雄作业，服务种业振兴。