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中國科學報:打響國產聯合收割機的“金”品牌

發布時間:2019-01-29|瀏覽次數:

“傳統聯合收割機也能收超級稻,就是有點不好使!”“哪里不好使?”“這種水稻含水量高、草谷比大,收不快也收不好。”到了農田,李耀明就喜歡和操作機手嘮嘮嗑。

這位來自江蘇大學農業裝備工程學院的教授一直致力于研究收獲機械關鍵技術及應用,不久前,他的“一種軸向喂入式稻麥脫粒分離一體化裝置”發明專利,獲得由中國國家知識產權局和世界知識產權組織共同主辦的第二十屆中國專利獎金獎。

專利來自一線

“不管是夏季和秋季,我們團隊都在農田里做試驗,和一線機手打成一片,也最了解農田里需要什么樣的收獲機械。”李耀明的這一專利技術顯著推動了行業產品的升級換代,增強了民族品牌的競爭力,我國高端履帶式聯合收割機外資品牌的市場占有率因此從80%縮減至20%。

李耀明認為,評價一個專利是否優秀,專利的來源非常重要,“優秀的專利凝練的是行業的難題,不是坐在辦公室里想出來的,也不是拍腦袋決定的”。

中國水稻種植面積約4.55億畝,總產量世界第一。2017年超級稻推廣面積達到了1.36億畝,已成為我國糧食安全的重要保障。然而,與常規水稻相比,超級稻具有單產高、莖稈含水率超70%、草谷比大、穗大粒多等特殊性,傳統水稻聯合收割機在收獲超級稻時遇到了諸多難題。

“比如說,脫粒時籽粒破碎率和夾帶損失率嚴重超標,脫出物雜余含量高達30%以上,脫粒滾筒喂入口容易堵塞,秸稈粉碎拋撒不均勻,等等。”這些難題正是李耀明團隊長期和各地機手交朋友,堅持去田間進行試驗,從一線了解到的真實情況。

通過田間試驗,大量收集進口、國產、外資等各種機器作業情況,分析討論后,李耀明發現確實是作物品種更新導致的新問題,原有的機器參數、結構已經明顯不適應高產水稻收獲的基本要求。在李耀明看來,這些技術難題如果不解決,機器作業時會出現籽粒夾帶損失大、浪費嚴重、籽粒破碎率高、儲藏容易發霉、整米率下降等系列問題。

脫粒分離裝置是聯合收割機的核心工作部件。針對超級稻的特殊性,團隊主要研究采用什么樣的脫粒滾筒來提高脫粒性能,用什么樣的分離裝置來提高分離性能,什么樣的喂入裝置能提高喂入性能、減少堵塞,什么樣的秸稈粉碎拋撒裝置能實現滿幅拋撒還田,以此有針對性地解決超級稻脫粒、分離、喂入、拋撒四大難題。“并且,我們把幾個難題集中起來,從整體出發統一考慮脫粒分離裝置的四個關鍵部分一體化裝置。”李耀明說。

讓企業眼見為實

依托江蘇大學“現代農業裝備與技術”教育部重點實驗室、“農業電氣化與自動化”國家重點學科、“農業工程”江蘇高校優勢學科等多個高水平研發平臺,學校建有世界先進、國內一流的收獲機械工作部件試驗臺架。團隊通過理論分析與計算、設計新的工作部件,對不同結構、不同轉速、不同間隙、不同參數進行大量臺架試驗。得出較好的結構和運動參數后,團隊和龍頭企業合作開發整機,再到農田進行田間試驗。

鑒于水稻品種多樣,從海南到黑龍江,從江蘇高產水稻地區到湖南湖北地區,團隊在我國水稻主產區建立了15個機械化高效收獲試驗、示范基地,通過大量的田間試驗優化結構和運動參數,提升收割機作業性能。

試驗證明,團隊對脫粒分離裝置進行的創新設計,包括刀形齒柵格蓋板與縱軸流滾筒一體化脫離結構、導流式分離凹版篩、螺旋—軸流葉片錐形喂入頭、動定刀碎草及拋草導流等新技術,解決了傳統脫粒分離裝置收獲含水量高、草谷比大的高產水稻時存在的系列難題。該發明的脫粒分離效率提高了25%,籽粒夾帶損失降低了50%,脫出物雜余含量降低了20%。

“以國家、省級項目的形式,龍頭企業一直全程參與研究和試驗,因為是眼見為實,所以一拍即合,也對產品的市場前景信心滿滿。”據李耀明介紹,目前,專利技術已在江蘇沃得農業機械有限公司、雷沃重工股份有限公司、星光農機股份有限公司和江蘇上騏重工科技有限公司等履帶式聯合收割機龍頭企業得到應用,建成多條高效能聯合收割機生產線,形成了年產6萬臺的生產能力,有效解決了我國水稻收獲高端產品不足、低端產品過剩的結構性矛盾。近三年共銷售產品86082臺,新增銷售額69億元、利潤8.9億元。

專利運用到位

李耀明團隊參與了多項國家、行業標準的制定,熟悉收獲機械行業標準。通過制定相應的標準,保證研發產品達到國家標準和相應的行業標準,也幫助企業在市場營銷時,建立質量過硬、價格合理的品牌效應,打出了知名度。

而脫粒分離裝置屬于機械部件,一旦公開,市場很容易仿制。為此,李耀明采用專利組合的形式實現全面保護,圍繞核心技術和后續開發與應用申請了一系列專利,這種組合保護的策略為市場開拓保駕護航。

以“一種軸向喂入式稻麥脫粒分離一體化裝置”發明專利為核心,李耀明團隊構建了聯合收割機專利群,已授權中國發明專利22件、美國專利1件。

“除了用于收獲水稻外,這一專利技術還可以用于小麥、大豆、谷子、油菜、玉米等作物的收獲,實現了一機多用,具有廣闊的市場前景。”李耀明也表示,國產聯合收割機已經實現了1小時收割10畝超級稻的目標,他們正在進一步研究更大喂入量、更高收獲效率、更加智能化的高端聯合收割機,進一步提升作業效率、優化作業性能,打響國產聯合收割機的民族品牌。

文章來源:《中國科學報》 (2019-01-29 第8版 知識產權)