一次完成穀類作物的收割、脫粒、分離莖桿、清除雜餘等工序，從田間直接獲得穀粒的穀物收穫機械。簡稱穀物聯收機，也譯作穀物康拜因。有些穀物聯收機經局部改裝和調整後，還可收穫豆類、向日葵和牧草種子等。其優點是勞動生產率高，勞動強度低，能趕農時，適宜地塊面積大的地方使用，但在生產規模較小的情況下作業成本較高。
概況 1828年美國公佈的第一個穀物聯合收割機專利，提出瞭一臺把收割機和可行走的的谷物脫粒機聯合在一起的機器的方案。1834年出現用畜群牽引、通過地輪驅動收割器等工作部件的谷物聯合收割機的樣機。1890年發明瞭由蒸汽機驅動的自走式和牽引式谷物聯收機。1920年左右，美國小麥產區開始推廣由汽油拖拉機牽引的谷物聯收機，到第二次世界大戰期間已大量使用。蘇聯於1925年，英、法、德等國從1928年起分別從美國引進並改制谷物聯收機。1938年前後，美國開始使用自走式谷物聯收機。到60年代中、後期，美國生產的自走式谷物聯收機已占谷物聯收機總產量的90～95％，蘇聯已全部生產自走式谷物聯收機。並逐步用柴油機取代汽油機作為動力。60年代末，在谷物聯收機上開始使用電子監視裝置。70年代中期，歐美的一些公司生產軸流滾筒式谷物聯收機。現代谷物聯收機已采用空調和防震、防噪聲駕駛室、液壓操縱和電子監測自動控制裝置等。日本從1967年起開始生產半喂入式水稻聯收機。1974年世界上已出現程序控制、全自動、無人駕駛的樣機。谷物聯合收割機將日趨朝自動化和適應性強的方面發展。
中國於1947年起從國外引進谷物聯收機，在東北和華北國營農場使用。1956年開始生產牽引式谷物聯收機。1965年開始生產自走式谷物聯收機。1958年起研制半喂入式水稻聯收機（可兼收小麥），70年代初已定型生產。至1985年，中國谷物聯收機保有量達34573臺。
類型和特點 按動力配置和掛接形式的不同，谷物聯收機分為自走式、拖拉機牽引式（有自帶或不帶專用發動機兩種）、懸裝式和半懸裝式。按作物喂入脫粒裝置的方式分為全喂入式谷物聯收機（帶穗禾稈全部進入脫粒裝置）和半喂入式谷物聯收機（禾稈穗部進入脫粒裝置、另一端被夾持輸送）。按谷物聯收機用途分為普通型（收獲小麥為主）、水稻聯收機和坡地型谷物聯收機等。
牽引式谷物聯收機的構造較自走式簡單，用作牽引動力的拖拉機在非收獲季節可移作其他作業的動力；但在作業時的機動靈活性差。在每一地塊上開始作業前均需用人工或其他類型的機械先行開道。自走式谷物聯收機能自行開道，機動靈活性好，轉換作業地塊方便，勞動生產率高，但其發動機的年利用率低。懸裝式和半懸裝式谷物聯收機兼有牽引式和自走式的優點，但拖拉機手的駕駛座不夠高，對機器前方地面的視野差，且機器的重量分佈和傳動配置受拖拉機結構的限制而難以合理，從而影響機器的穩定性和操作性能。半裝掛式同拖拉機的聯接較懸裝式簡便，適應地形變化能力強。全喂入式谷物聯收機收獲各種作物的通用性較好，但所需功率較大，收獲後莖稈斷碎散亂，隻能還田作肥料或用作飼料。半喂入式谷物聯收機所需功率較小，能保持莖稈相對完整，但對作物生長狀況的適應性較差，不能收獲玉米、豆類等作物。20世紀70年代以來，在北美開始出現隻帶撿拾裝置，不帶切割裝置的牽引式谷物聯收機，專用於撿拾收獲由割曬機收割鋪放在田間晾曬的禾條。
全喂入式谷物聯收機 20世紀70年代初，中國南方研制的以收獲水稻為主、兼可收小麥的全喂入式谷物聯收機，懸掛在輪式或履帶式拖拉機上，采用軸流滾筒式脫粒裝置，沒有單獨的分離裝置，全機結構較簡單，其割臺位於拖拉機前方，脫粒裝置橫置於拖拉機後方（圖1）。其收獲流程如下：割下的穗稈由螺旋推運器送到割臺左端，由位於拖拉機左側的輸送裝置送到軸流滾筒的左端進入脫粒裝置，沿滾筒軸向運動而脫粒。脫下的谷粒通過篩式凹板分離出來，並在篩子和風扇吹風的作用下將混雜在谷粒中的碎莖葉和其他輕雜質吹出機外，幹凈的谷粒落入螺旋輸送器，再經谷粒升運器升運入糧箱或裝袋，莖稈則沿滾筒軸向運動至右端，由排草輪排出（見表）。
谷物聯合收割機的作業工序和谷物流程
全喂入式谷物聯收機
普通全喂入式聯合收割機通過鉸接軸同脫粒機體聯接，由割臺輸送裝置、撥禾輪和切割器3部分構成。按割臺輸送裝置的類型分輸送帶式和螺旋推運器式兩種。輸送帶式已逐漸被淘汰。螺旋推運器割臺采用較普遍，它用液壓系統操縱其升降，以變換運輸狀態和作業狀態，或調節割茬高度。割臺下面安裝仿形機構，以保證低割，並使割臺適應地形起伏。有些機型配有撓性割臺，依靠切割器本身的撓性，可實現沿地面橫向和縱向仿形。撥禾輪多為偏心彈齒式，以利於扶起倒伏作物，減少谷粒損失。撥禾速度與聯收機行進速度之比為1.2～2.0。可根據作物的生長情況調節撥禾輪的轉速及其前後、高低的安裝位置，以獲得最佳的撥禾效果，並防止打落谷粒和甩出穗稈。撥禾輪彈齒的傾斜角度也可根據作物的倒伏方向調節。切割器采用往復式，由往復直線運動的動刀桿和若幹個帶定刀片的護刃器組成。動刀桿由曲柄連桿機構或擺環機構驅動，其常用的平均速度為1.1～1.6米/秒。
割臺的割幅大小，根據谷物聯收機配用動力機的功率大小和脫粒、分離裝置的通過能力來確定。同一臺谷物聯收機可以根據使用地區谷物單位面積產量的高低選配不同割幅的割臺，使單位時間內谷物的喂入量(千克／秒）控制在機器的額定量范圍內。
中間輸送裝置 用以將割臺輸送來的穗稈送入脫粒裝置。有鏈耙式、帶耙式和轉輪式等類型。鏈耙式輸送裝置由於工作可靠，能實現連續均勻喂入，應用最廣。它由矩形斷面輸送槽和帶耙齒的環形鏈條組成。鏈條下端的從動鏈輪軸可以上下浮動，以適應喂入作物層厚度的變化，防止堵塞。鏈條速度為3～5米／秒。帶耙式輸送裝置是用帶耙齒的環形膠帶或帆佈帶代替環形鏈條，其結構簡單，但輸送帶易打滑，輸送速度為2～4米/秒。轉輪式輸送裝置由輸送槽和若幹個帶葉片或齒桿的轉輪組成，轉輪線速度約10～15米/秒，各個轉輪速度由下至上逐漸增高。
脫粒裝置 由滾筒、凹板構成，有的在滾筒前設喂入輪。全喂入式谷物聯收機的脫粒裝置有多種型式（圖2）：
①紋桿滾筒式。利用滾筒上紋桿與柵格狀凹板對穗稈的搓擦作用脫粒，其脫粒和分離谷物的性能較好，谷物損傷和莖稈斷碎也較少，能適應多種作物的脫粒，且構造簡單，因而使用較廣。但當作物濕度較大或喂入不均勻時，會降低脫粒和分離質量。滾筒直徑多為450～600毫米，少數800毫米。紋桿數6～10根。紋桿頂面圓周速度和脫粒間隙隨不同作物和濕度大小而異，作物濕度大時宜采用較高的速度和較小的間隙。
②釘齒滾筒式。利用釘齒的打擊作用和梳刷作用脫粒。抓取作物和脫粒的能力較強，能適應在較潮濕作物和喂入量不均勻情況下脫粒，還能脫水稻、大豆等作物。但莖稈斷碎較多，所需功率較大，其凹板分離能力差，隻適用於稻麥兩熟地區的谷物聯收機上。滾筒的釘齒有板刀齒、斜面刀齒和楔齒等多種。
③雙滾筒式。由前後兩組滾筒凹板組成。前組為釘齒滾筒或紋桿滾筒，以較低的轉速(比同類單滾筒低1/3～1/2)脫下大部分谷粒，通過凹板分離出去。後組為紋桿滾筒，以較高的轉速（僅比單紋桿滾筒的圓周速度低2～3米/秒）和較小的入口間隙（比同類單滾筒小1/3左右）脫下其餘的谷粒。脫粒和分離質量較好，谷粒的損傷也很少。但構造復雜，所需功率大，莖稈斷碎也多。
④軸流滾筒式。在以上3種脫粒裝置中，穗稈都是沿滾筒圓周的切線方向流動，被稱為切向流滾筒式脫粒裝置。軸流滾筒式脫粒裝置則在其滾筒的頂蓋或外殼內設有螺旋導板，當穗稈喂入後，一面隨滾筒作圓周運動，一面在導板的引導下沿滾筒作軸向移動。因此，脫粒的時間比切向流式長得多，其脫粒和分離能力也較強。在裝有這種脫粒裝置的谷物聯收機上，一般不單設分離裝置，以縮短機體長度。
谷物聯收機滾筒的轉速和間隙通過液壓或機械裝置進行調節，以適應收獲不同作物、不同喂入量和不同含水量穗稈的需要。滾筒轉速多采用三角膠帶無級變速器調節。脫粒間隙的調節有兩種方法：一是在機器停止運轉狀態下擰動調節螺母；一是在機器作業狀態下，在滾筒發生超負荷瞬間扳動操縱桿使間隙迅速放大，負荷恢復正常後仍回復到原有間隙。
分離裝置 常用的鍵式分離裝置由逐稈輪和鍵式逐稈器等組成。逐稈器由4～6個縱向平行的鍵箱組成，各相鄰鍵箱作上下前後交替運動，使脫粒後的莖稈層在梯級鍵面上被連續拋扔、交替跌落並同鍵面反復撞擊，還被鍵箱兩側的叉齒叉松、振抖，從而使莖稈中夾帶的谷粒穿過莖稈層和鍵面的篩孔，沿鍵箱底板流到階梯抖動板上，莖稈則由鍵尾拋出機外。有些機型還裝有撥稈式或旋轉擺環撥指式輔助分離裝置，以促使谷物從莖稈中分離出來。小型聯收機一般采用平臺式分離裝置，靠平臺抖動分離谷粒。還有一種轉輪式分離裝置，由前後傾斜排成一列的多個分離轉輪和轉輪下的柵狀凹板組成。自下而上各輪的速度逐個增大，分離能力較強，對潮濕作物的適應性較好，但莖稈易破碎，僅用於聯邦德國生產的少數聯收機上。
清選裝置 常用的是風扇篩子式。由中壓離心風扇產生的氣流按25°～30°的仰角吹向雙層擺動篩體，風扇出口處的風速達到8～10米／秒時，可將篩前部的含雜谷粒混合物吹松，並吹走短莖稈、碎葉和草子等輕雜質。調節風扇的轉速、導風板方向和進風口的大小可獲得適宜的風速、風量和風向。雙層清選篩的上篩稱穎殼篩，多數采用魚鱗篩，其篩孔較大，篩片傾角和孔的大小可調，有較大的透風能力。下篩稱谷粒篩，采用圓孔篩、魚眼篩或小孔魚鱗篩，谷粒通過篩孔後沿篩箱底板滑入谷粒推運器，篩面的少量雜餘則由篩尾排走。少數機型還裝有中層篩。
集糧裝置 在大、中型谷物聯收機上多裝有糧箱，容積一般為2～3米3以至8米3以上，個別機型超過11米3。卸空糧箱約需1.5～2.5分鐘。有些中小型谷物聯收機配置卸糧臺，由人工用麻袋裝糧。
莖稈處理裝置 按照不同的莖稈處理要求，有集草箱、莖稈打捆裝置和莖稈切碎拋撒裝置等類型。集草箱懸掛在機器的後部，承接由逐稈器排出的莖稈，裝滿後自動打開後柵門並使箱底後部下落，將成堆的莖稈排放在地面上。有些機型用打捆機構代替集草箱，將排出的莖稈打成捆後放落在地面，以便於裝載運輸。莖稈切碎拋撒裝置可將排出的莖稈切碎後拋撒在地面，滿足秸稈還田作肥料的要求。
行走裝置 自走式谷物聯收機的行走裝置有輪式、履帶式和半履帶式等類型。常用的輪式行走裝置包括前面兩個大驅動輪和後面兩個導向輪。驅動輪支承割臺、駕駛室、發動機、糧箱和脫粒機體全部重量的2/3以上。較大的機型多采用全液壓轉向器，並通過液壓驅動的三角膠帶無級變速器調節行走速度。用於潮濕地區和以收獲水稻為主的谷物聯收機，常采用履帶式、半履帶式或四輪驅動的行走裝置，以提高其通過性能，並采用氣壓為20～60千帕的超低壓輪胎。
液壓系統 包括液壓操縱、液壓轉向和行走裝置的靜液壓驅動3部分。液壓操縱部分包括割臺和撥禾輪的升降、撥禾輪同行走無級變速液壓操縱以及轉向機構的液壓操縱等；液壓轉向指全液壓轉向器。這兩部分一般采用中低壓系統，壓力為2.5～8兆帕，常用齒輪油泵。行走裝置的靜液壓驅動所需功率較大，一般采用16～32兆帕的高壓系統，常用軸向活塞變量泵帶動一個定量或變量軸向活塞液壓馬達。采用靜液壓驅動可以免除三角膠帶無級變速器的打滑現象，以保證穩定的行走動力特性。但傳動效率較低，成本高，多在部分大型谷物聯收機上使用。
自動控制和監視裝置 其中，喂入量自動調節裝置的傳感部件裝在中間輸送裝置的輸送鏈上，以谷物喂入時鏈耙的浮動量作為傳感參數，通過傳動機構改變向液壓缸供油的油路，從而降低或提高聯收機的前進速度，使喂入量控制在適當范圍內。工作部件轉速監視裝置的傳感器裝在脫粒滾筒、谷粒推運器和雜餘推運器等部件的軸上。當滾筒轉速因負荷過大或谷粒、雜餘升運器堵塞而下降時，可通過駕駛室內的指示燈，或聲響器發出警報，以便機手采取措施減少喂入量或排除故障，恢復正常轉速。谷物損失監測裝置用於測定谷物的損失。其傳感器裝在逐稈器的尾部和清選篩的出口處，當谷粒落到傳感器上時，可產生與碎莖稈或穎殼下落時不同的脈沖信號，在駕駛室的儀表上顯示出單位時間內的谷粒損失量。逐稈器超載和糧倉滿載信號裝置分別用於發出逐稈器上莖稈層過厚和糧箱充滿的信號。自動調平裝置用於坡地型谷物聯收機可使機身在坡地作業時自動處於水平狀態，從而避免莖稈和谷粒等因機身傾斜而偏向一側，保證脫粒、分離、清選質量，減少谷粒損失，並使各輪子受載均勻，糧箱滿載，駕駛室保持水平狀態。
撿拾裝置 裝在谷物聯收機割臺前面，用以撿拾由割曬機鋪放的禾條並將其送入脫粒機體，也用於收獲牧草的撿拾壓捆機。其中，滾筒式撿拾裝置是在圓形滾筒內裝有剛性指桿，當滾筒旋轉時，指桿通過滾筒圓周上的孔伸出筒外抓取地面禾條，並將其拋到割臺上。彈指式撿拾裝置是在一個圓筒形殼體內裝著四根管軸，每根管軸上安裝一排彈性指桿。作業時，各管軸在繞殼體主軸旋轉的同時，還繞其自身軸線轉動，從而使指桿伸出和縮進殼體，完成撿拾作業。帶式撿拾裝置是在一條與水平面略有傾斜的回轉輸送帶上安裝若幹排彈性指桿，指桿傾斜方向與輸送帶的運動方向相反。當輸送帶作回轉運動時，各排指桿依次將禾條撿拾並拋送到割臺上。
發動機功率 自走式全喂入式谷物聯收機正常工作時，每1千克／秒喂入量約需平均功率11～15千瓦。為瞭克服作業中的超負荷，發動機應有相當於平均功率1/3的儲備功率，即1千克／秒喂入量配用的發動機功率為15～20千瓦。各部分功率的分配百分數大致為：行走占42%、割臺12％、脫粒裝置28％、分離和清選裝置14％、液壓油泵4％。
半喂入式谷物聯收機 主要用於收獲水稻，通常稱半喂入水稻聯收機，也可用於收獲小麥。機型多為自走式。按其割臺型式分為立式和臥式兩種。
立式割臺半喂入水稻聯收機 其收獲流程為：扶禾器的撥指和雙層撥禾星輪將倒伏的禾株扶直，然後由切割器割斷（圖3）。割下的穗稈在直立狀態下由上、下兩橫向輸送鏈輸送到割臺的一端，進入上、下兩縱向中間輸送鏈中，再向後輸送到脫粒夾持鏈。脫粒夾持鏈夾住穗稈的根端沿滾筒軸向輸送，讓穗部進入軸流滾筒與凹板之間的間隙中。軸流滾筒的弓齒在滾筒圓周上按不同的螺線分區排列。各區內弓齒的高低和形狀不同。在穗稈進入段為梳整區，齒形低而寬，有利於穗桿導入和梳整，並脫掉少量易脫的谷粒。中部為脫粒區，齒形高而陡直，齒頂圓弧小，穗稈受到較強的梳刷、打擊作用，脫除大量谷粒。出口段為強脫排稈區，弓齒排列較密，以脫除剩餘難脫的谷粒。齒頂圓周旋轉速度：脫水稻為12～14米／秒，脫小麥為13～16米／秒。脫下的谷粒經凹板篩孔下落，輕小雜質被風扇的氣流吹出機外。谷粒經螺旋輸送器輸出，流入卸糧臺上的糧袋中。脫粒後的莖稈則從夾持鏈的出口排出。由於谷粒中混入的碎莖稈較少，其簡易型一般不設分離裝置和清選篩。
臥式割臺半喂入水稻聯收機 其收獲流程為：其偏心彈齒式或板式撥禾輪將禾株撥向切割器，割斷後的穗稈倒在臺面上（圖4）。伸出臺面的割臺輸送鏈撥齒將穗稈均勻地撥向右側，使其進入縱向輸送鏈，被夾持向上和向後輸送到脫粒夾持輸送鏈。脫粒夾持輸送鏈夾住穗稈根端而使穗部倒掛，進入滾筒和凹板間隙而脫粒。其脫粒裝置和脫粒原理與立式割臺半喂入水稻聯收機相同。
半喂入水稻聯收機的發動機功率按每秒收獲1千克谷粒計，約需20～30千瓦。各部分功率分配百分數大致為：行走裝置40～45％，隨著田面溫度不同而異；控制臺約15％；脫粒和清選裝置40～45％。
參考書目
Graeme R.Quick and Wesley F.Buchele，The Grain Harvesters，American Society of Agricultural Engineers，Michigan，1978.
R.A.Kepner，Roy Bainer and E.L.Barger，Principles of Farm Machinery，3rd ed.，Conn.，AVIPub.，Westport，1978.