甘蔗联合收割机分为整杆式、切段式
目前使用占比：切段式≥99% 整杆式≤1%
① 切段式
切段的甘蔗
② 整杆式
整杆的甘蔗
割铺机不是整杆式联合收割机
割铺机单完成切割功能且效率也低，故不在甘蔗联合收割机讨论范围内
切段式收割流程
收割
收集
转运
整杆式收割流程
收割
堆放
转运
二
我国甘蔗机收的关键指标
Key factors for harvesting
糖厂要求
含杂率、甘蔗品质
蔗农要求
宿根破头率 损失率
地块损伤和压实
机收公司要求
作业效率 油耗
运营费用 折旧占比
运输要求
装载量
关键性指标
机收关键指标涉及到各方利益，主要是糖厂、蔗农、机收公司。指标的要求与达成是各方利益权衡的结果，典型比如作业效率、损失率、破头率、运输效率、含杂率互相约束
三
甘蔗机收各环节要求和约束
Requirements and constraints for harvesting
1.收割环节
1.1. 入土/贴土收割
入土收割
贴土收割
优势
◆宿根破头率低,宿根表层覆土
◆甘蔗利用率最大，提高产量
约束
条件
◆设备功率/动力消耗/油耗增加
◆机手水平高，地块平整
◆设备除杂(泥土砂石)要求高
说 明
宿根受冻几率降低、发芽率高、发芽质量好，有利于下年甘蔗生长。所以入土和贴土收割是原则性要求
1.2 宿根破头率低
优势
◆宿根发芽率高
◆蔗芽质量好
约束
条件
◆切割角度合适，蔗田收割条件与设备设定要匹配
◆压入、喂入与砍刀的距离合适
◆砍刀数量转速与收割速度匹配
◆收割速度合适，甘蔗密度、砍刀线速度与收割速度匹配
◆入土/贴土收割
◆及时更换砍刀，保持锋利
下年甘蔗产量是蔗农关心的主要指标，是原则性要求
1.3 损失率低
优势
◆增加糖厂的原料蔗
◆蔗农增收
约束
条件
◆切稍高度调节装置方便快捷，切割准确
◆蔗段破损率低
◆除杂风机风力合适
◆地里漏蔗少
我国原料蔗收购价较高，损失率是蔗农关心的重要指标，是必须重点考虑的基础性要求。
1.4 地块损伤和压实
◆我国甘蔗田间管理机械化程度低，地块损伤和压实严重都会造成下一年甘蔗田间管理的难度，增加下一环节的种植成本
◆鉴于我国甘蔗种植区域的土壤结构和种植方法，地块损伤和压实严重都会影响蔗田的水分保持，影响甘蔗根系的生长
2. 运输环节：有效装载量大
切段：甘蔗短，蔗叶少
整杆：蔗叶少、甘蔗空隙少
3. 进糖厂环节
3.1 含杂率低
优势
◆带走糖分少
◆减轻榨糖设备磨损
◆降低糖厂负荷，尤其非甘蔗杂质
约束
条件
◆蔗叶少，收割效率高的机型需建立主风机外的除叶系统
◆少泥土砂石等杂质，收割设备需配切断前的除杂装置
◆切稍合适
◆蔗笋少
3.2 破损率低(甘蔗品质好)
优势
◆降低损失率和糖分损失
◆延长收割后甘蔗的存放时间，尤其对整杆式
约束
条件
◆压入、喂入、砍刀位置适当
◆各部分的线速度匹配合理，通道内后排输送辊的线速度应逐渐加速，但并不是速度越快越好
◆与甘蔗接触部分无论结构、材料尽可能用不伤甘蔗的技术，尤其对整杆式更是如此
说 明
虽然甘蔗损伤不是切段式重点关注指标，但过大损伤会造成较多损失率，及对甘蔗出糖率造成较大影响;甘蔗损伤对整杆式的影响除了和切段式相同外，还影响储存，所以是整杆式较重要的指标之一
4. 运营管理环节
4.1 作业效率高、油耗低
优势
◆有效作业时间长，管理费/人工费/吨油耗降低
◆作业效率越高，管理费/人工费/吨油耗降低
◆为降低收割费提供可能
效率是影响机收效益的主要指标，见下图
成本
效益
运营费(设备维护、收割管理、人工)：设备机收运营费用高低是影响机收公司效益的重要指标之一。而设备的可靠性是机收公司无法控制高效收割的重要原因
设备折旧占比：设备折旧占比是机收公司采购设备的主要考虑因素
5.种植环节
◆收割地块合理布局 ◆与收割机匹配的培土
◆有效的转弯调头空间 ◆有效进地位置高度
◆匹配的甘蔗种植行距 ◆合适的甘蔗品种
◆土壤湿度、松软合适，避免过高的土壤压实
◆杂草占比少 ◆合适的甘蔗种植深度
四
整杆和切段的关键指标比较
Comparison for two types harvester
1.入土/贴土收割及宿根破头率
项目 | 入土贴土 | 宿根破头率 | 备注 |
整杆 | 控制相同 | 控制相同 | 入土贴土收割相应增加了泥土砂石的含杂，而整杆可随蔗叶排出，影响较小 |
切段 | 控制相同 | 控制相同 | 而切段为此增大风机风量除杂，除去砂石泥土同时也会带走一定甘蔗，除去和未除去部分分别增加了损失率和含杂率 |
2.地块损伤、压实及装载转运
项目 | 地块损伤压实 | 装载装运 | 备注 |
整杆 | 较小 | 装载量降低大 | 整杆式一般为小机型，对地影响较小 |
切段 | 中大型设备较大 | 装载量降低 | 大中型设备重，且常需跟田间收集网车重复碾压，对地损伤和压实大 |
3.损失率
3.1 整杆式的损失率
由切稍、扶蔗、压入喂入、砍断、输送、剥叶排叶部分产生
整杆式甘蔗收割机的损失率情况（标准甘蔗） | ||
切稍损失 | 机手就高不就低原则切稍 | 蔗农糖厂找各自平衡点 |
扶蔗—输出 | 产生1—3%损失 | 据国外统计数据 |
入土/贴土 | 挽回＞5%损失 | 人工收割留根5—10cm |
综合 | 整杆式如设计合理不堵不断，机收的甘蔗增收与损失总量将和人工的持平，或比人工损失更小 | |
3.2 切段式的损失
切段式除上述损失外，还有以下损失
风机损失
风力越大损
失越高
切段损失
越短损失越高
输送梯损失
输送梯与收集网车对接漏甘蔗
“按国外高机收率地区对切段式收割机的研究表明：切段式收割机的除杂主要由风机完成。甘蔗主要损失源自于风机风量(转速)。以下图表是澳大利亚SRA甘蔗研究会对两个国际品牌(≥300HP)收割机在风机转速影响损失率及除杂问题上的研究结论。”
澳洲SRA甘蔗研究会长期试验结果
图1：Impact of field condition on EM levels
图2: Impact of pour rates on EM levels
图3: Fanspeed dictates cane loss, not EM level
图4: cane loss & fanspeed 非反漩涡式风机
图5: Anti-vortex cane loss & fanspeed 反漩涡式风机
图6: Fanspeed & EM and cane loss 非反漩涡式风机
图7: Anti-vortex fanspeed &EM and cane loss 反漩涡式风机
3.3 损失率对我国蔗农的影响(以广西为例)
广西甘蔗种植情况
种植成本高
老人妇女为主收割人群
蔗农最关心损失率
一般种一季收三季
大多为散户种植
甘蔗收购价高
广西和澳洲机收损失率对蔗农影响比较
价格单位：人民币元
4.破损率
破
◆切段式在切段后混装，其破损率对整体收割效果的影响远不如整杆式
◆切段式当天进榨，破损虽对糖分损失有一定的影响，但破损导致的发酵情况不明显
◆整杆需要堆放，破损会导致破损部位发酵，使糖分损失加大，致糖质量下降。
◆整杆甘蔗有细微的破损，会影响其外观质量
5.含杂率
| 内容 | 切段 | 整杆 | 备注 |
| 蔗稍 | 取决机手水平及甘蔗高度均匀度 | 理论上相同，实际比切段略高，切段风机可带走一部分 | 左边所述整杆不是自动断尾形式的 |
| 蔗叶 | 取决收割效率及风机风力 | 略高，蔗叶未切断，蔗叶分离不干净、近稍部分蔗叶剥不完全 | 自动断尾式整杆在剥稍叶时会去除部分甘蔗表 |
泥土 砂石 | 高 加大风机风量除泥土砂石时使甘蔗损失更高 | 低 整杆内设剥叶除叶装置，去叶时泥土砂石相应去除 | 泥土砂石因切段挤出糖汁会粘在甘蔗上，切段刀口调整不好和切段越短，粘泥土砂石越多，随甘蔗输送至转运车 |
| 蔗笋 | 高 | 略低 剥叶/除叶装置将其大部分随蔗叶去除 | 风机会去除部分，但大部分随甘蔗输送至转运车 |
| 蔗须 | 一般 | 略高 | 可随风机吹出 |
| 综合 | 整杆收割后表面上存在蔗叶、部分蔗稍及未剥离的蔗叶，但如保证去叶率达90%以上，其含杂率通常都会低于切段式，不含泥和砂石，也对糖厂的进榨不会造成太大的影响 | ||
6. 收割效率
| 机型 | 收割 效率 | 原因 | 备注 |
| 切段 | 可达较高 | 加大动力，合理设计，理论上可达很高效率 | 不考虑对地块损伤、含杂及其它影响收割的因素 |
| 整杆1 | 在合适条件下可达较高 | 合理的去除相应的蔗叶就不可能成捆的输送 | 收割速度、甘蔗输送速度、甘蔗长势与剥净率是一对矛盾的对立体 |
| 整杆2 | 低 | 一根甘蔗易断，10根以上甘蔗就难了 | 采用自动断尾技术 |
| 综合 | 切段式只要条件满足，其收割速度和收割效率就可以达到很高，其功率可达400HP以上，但整杆式需要剥叶和除叶，收割速度过快，输送的甘蔗过多，就会影响到剥净率，尤其采用自动断尾技术的整杆式，其甘蔗的喂入量要求更少，因此整杆式只能采用中小马力的功率 | ||
7.使用费用及折旧占比
费用&折旧
◆ 我国目前地块偏小及运输不成熟，影响切段式收割效率的因素主要是：设备维修、地块偏小、等转运车。尤其转运车需人工协调，增加管理成本。
◆切段式需短时进厂，要迅速装车，理论上最少需三个机手，增加人工成本。
◆切段式除需购买甘蔗收割机外，还需最少配两台收集网车
◆切段式因多了风机系统和输送系统，同时要考虑高收割效率，理论上售价比整杆式高，维修成本也会高。
◆整杆式原则上只需一个机手即可收割，近似于目前的人工收割 ，抓蔗机，辅助人工等均可采用现有的，使用费相对会低
◆折旧占比主要考虑单机一个榨季的净收入，体现在收割效率和使用成本上，目前我国因地形复杂，地块偏小，散户种植，单机收割效率难以得到大的突破。
8.切段与整杆的综合比较
| 机型 | 切段 | 整杆 | 综合 |
| 收割方式 | 见流程 | 见流程 | 整杆式主要适于地块小，倒伏少糖厂工艺合适的甘蔗。目前我国甘蔗多数是中小地块，大马力切段式没法发挥效能，散种植不利高效切段收集、甘蔗价格高要求低损失、大部分糖厂工艺主要适合整杆式。更改进榨工艺成本大，更换管理模式需时间过程 |
宿根破 头率 | 可相同 | 可相同 | |
| 破损率 | 略高 | 低 | |
| 损失率 | 高 | 低 | |
| 含杂率 | 略高 | 低 | |
| 匹配功率 | 可大 | 受限 | |
| 收割效率 | 高 | 受限 | |
| 收集状态 | 方便 | 受限 | |
| 适应性 | 受限 | 受限 | |
| 吨油耗 | 略高 | 一般 | |
| 管理费用 | 略高 | 一般 | |
| 人工费用 | 略高 | 一般 | |
| 折旧费用 | 略高 | 一般 |
说 明
◆上表比较的整杆不是目前市场流行的低含杂率，低效率，采用自动断尾方式的整杆，而是高效率，更换剥叶排叶刷片少，含杂率低于一般切段的整杆式收割机
◆收割效率指同功率的收割机，因整杆需要去除卸料时间。
◆切段式受限于地块，整杆式受限于种植模式
◆吨油耗指在相同条件下，切段需要增加风机/切段/输送的功率消耗/油耗
五
适合国情的机收设备和技术趋势
Trend of sugarcane harvesting
1.设备
我国甘蔗种植分布地域广，种植方法、地形地貌、甘蔗品种等收割条件差异化很大，机收必须因地制宜，选择合适的设备机型。所以必然的格局是：
整杆式和切断式长时间内共存
大中小功率收割机按需分布
2. 当前的技术状态和问题
◆无参考机型，自主研发状态
成功率低，投入大，产出慢
◆多采用自动断尾技术，损失
率高，收割效率无法提高
◆力求剥净率，而效率无法提高
◆制作粗糙，配置低，多用剥
排叶材料维修不便，过多追求
低成本故障率高，连续性差
◆技术单一、复制性强
虽目前市面上多数整杆式都走同一类型技术路线，遇到同样问题，但也有开发者能看到症结所在，开发出了较为完善的整杆式，取得实质性突破，详见系列二续篇
切断
◆目前国内切段式无论功率大小
收集方式差异，都可下地作业
◆进口机可靠性高国产机有待提升
◆收割效率高低不同，收割效果也差异较大
◆找到各方平衡点，找到真正适合我国甘蔗收割设备，是目前切段式开发商和生产商需重点考虑的问题
解
目前切段式的收割效率、含杂率、损失率是三方对立矛盾，但随收割技术提高、辅助设施建立，矛盾会逐渐解决，详见系列三篇
整杆
3.我国机收的发展趋势
3.1 切段式
@
矛盾
切段是增加甘蔗和糖分损失的主要原因，长度越短损失越大;长度越长运输成本越高。其发展方向：切段装置采用多刀片、低转速;切段长度据运输距离远近和含杂要求可调。
切段辊设计确定后，如何控制切段稳定性减少切段损失?稳定的喂入量确定后，如何确定喂入和切段速度匹配，减少甘蔗切段时的撕裂和损失?此类核心难点将在后续得到解决。
@
平衡
损失率与含杂率的权衡是设计优化的关键点，除杂风机的转速可调，后级除杂技术和前级除杂技术的研究和应用，寻求最佳结合点是切断式未来研究的趋势。
3.2 整杆式
◆剥叶和排叶材料的使用，是制约整杆式发展的主要因素。材料太硬损伤甘蔗;反之寿命短
◆剥叶排叶速度与甘蔗品种、密度等自适应
◆减少剥叶、排叶材料的使用，提高设备的可维护性和减少损耗件的使用
3.3 我国机收设备趋势
@
收割条件
◆榨季为11月至次年4月，共5个月，平均120天，除雨天可机收时间平均约60—75天
◆地块偏小和有坡度，大中型机无法适应
@
分布趋势
◆损失率、含杂率和收割效率三者的进一步平衡将降低切段式的使用热度。
◆糖厂对切段甘蔗的进榨能力不足和雨天条件会降低切段式的使用热度。
◆随各方利益平衡、机收发展和整杆式收割机技术进一步成熟，其在市场占有比例会越来越高，采用整杆和切段相结合后的新型甘蔗联合收割机会成为新的机收设备趋势。
双高基地
◆宽窄行/大宽行、行长长、亩产>6吨，连片种植倒伏严重
------260HP以上的大型切段式
◆宽窄行/大宽行/1.2米、行长中等、亩产≤6吨，连片种植中度倒伏以下------180HP以上的中型切段式
◆1.2米行距、行长短、亩产≤5吨，分散种植，中度倒伏以上
---180HP以下的中小型切段式
◆1.2米行距、行长中等以下、亩产≤5吨，分散种植，轻度倒伏以下---小型整杆式甘蔗联合收割机
非双高
◆行距≥1米、分散种植，中度倒伏以上---180HP以下的中小型切段式
◆行距≥1米、分散种植，轻度倒伏以下---小型整杆式甘蔗联合收割机
◆行距≥1米、分散种植，轻度倒伏以下---小型切段式甘蔗联合收割机
◆其它：人工收割