孫錦秀

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院,哈爾濱 150081)

0 引言

黑龍江省是農(nóng)業(yè)大省,也是農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)大省,每年農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量約為9 000萬(wàn)t,占全國(guó)總產(chǎn)量的12.5%。農(nóng)作物秸稈種類主要有玉米、大豆和水稻秸稈。秸稈特點(diǎn)是粗壯、硬質(zhì)、潮濕、纖維素含量高,因此不易回收運(yùn)輸。在國(guó)家未出臺(tái)秸稈再利用政策之前,有約1/2的秸稈被農(nóng)民就地焚燒,不僅污染空氣、破壞表層土壤,而且浪費(fèi)大量寶貴的生物質(zhì)能源;有約1/3的秸稈被聯(lián)合收獲機(jī)粉碎還田,但是黑龍江省冬季溫度低,秸稈難以柔化發(fā)酵,不僅營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不易釋放被植物吸收,而且影響次年播種作業(yè);只有剩余的約1/6被回收外運(yùn)離地。

目前,國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)打捆機(jī)按照打捆類型主要分為兩大類,一類是方捆打捆機(jī),另一類是圓捆打捆機(jī)[1]。圓捆機(jī)因其體積小,重量輕,需要?jiǎng)恿π?操作簡(jiǎn)單,工作效率高[2],塑料膜包裹有利于保溫加快秸稈發(fā)酵,因此成為黑龍江省農(nóng)民秸稈回收的首選機(jī)械產(chǎn)品。調(diào)查了黑龍江省圓捆機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀,分析了不同圓捆機(jī)的特點(diǎn),指出了圓捆機(jī)應(yīng)用中存在的問(wèn)題,提出了圓捆機(jī)的發(fā)展對(duì)策。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀

目前,黑龍江省應(yīng)用的秸稈圓捆打捆機(jī)(下文簡(jiǎn)稱圓捆機(jī))按照草捆直徑分為大圓捆機(jī)和小圓捆機(jī),草捆直徑大于等于900 mm的屬于大圓捆機(jī),直徑小于900 mm屬于小圓捆機(jī)。

按照制造產(chǎn)地分為進(jìn)口圓捆機(jī)和國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī)。進(jìn)口圓捆機(jī)種類多功能全,能滿足不同地區(qū)、作業(yè)條件下的秸稈打捆要求,主要來(lái)源于德國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)家,生產(chǎn)廠家有克拉斯、庫(kù)恩、凱斯紐荷蘭、約翰迪爾、愛(ài)科麥塞福格森等。進(jìn)口圓捆機(jī)多為大中型打捆機(jī),配套動(dòng)力多在110 kW以上。人機(jī)工程智能化、自動(dòng)化、機(jī)電液一體化程度都高于國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī),售價(jià)高,單價(jià)一般在120萬(wàn)～200 萬(wàn)元之間。國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī)多為中小型打捆機(jī),由于國(guó)內(nèi)從事秸稈打捆機(jī)的研究和制造起步晚、起點(diǎn)低、技術(shù)儲(chǔ)備不足,技術(shù)先進(jìn)性和作業(yè)可靠性較進(jìn)口圓捆機(jī)相對(duì)落后,除人機(jī)工程智能化、自動(dòng)化水平相對(duì)較低外,作業(yè)速度和作業(yè)效率低,關(guān)鍵部件可靠性差,機(jī)型單一,功能不全。配套動(dòng)力多在110 kW以下,優(yōu)勢(shì)在于整機(jī)和配件售價(jià)低、配件供應(yīng)有保障、售后服務(wù)及時(shí)。

圓捆機(jī)是通過(guò)撿拾裝置將作物秸稈收集進(jìn)入打捆室,在成形腔中形成圓柱狀捆包芯,驅(qū)動(dòng)式鋼輥?lái)槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)捆包芯旋轉(zhuǎn),持續(xù)喂入的秸稈在摩擦力的作用下逐漸纏繞在捆包芯上形成圓捆,當(dāng)捆包纏繞到預(yù)定的尺寸,采用纏繞網(wǎng)對(duì)秸稈捆包進(jìn)行纏繞后放出[3]。其產(chǎn)品圓柱狀的秸稈捆束比方形捆束更為簡(jiǎn)單,在打捆過(guò)程當(dāng)中無(wú)需打結(jié)器,所以圓捆機(jī)發(fā)生故障的概率低,工作可靠性高,機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,整機(jī)體積比較小。圓捆機(jī)相對(duì)于方捆機(jī)而言,其主要優(yōu)點(diǎn)是效率比較高,動(dòng)力小,需要驅(qū)動(dòng)功率較低,價(jià)格較低。但是由于圓捆機(jī)是采用纏繞網(wǎng)對(duì)草捆進(jìn)行包裹,對(duì)沒(méi)有完全干枯的秸稈打捆時(shí)可能發(fā)生纏繞而造成打捆機(jī)堵塞,導(dǎo)致工作穩(wěn)定性降低。圓柱形草捆浪費(fèi)運(yùn)輸空間不利于降低運(yùn)輸成本。圓捆機(jī)根據(jù)纏繞輥工作方式不同分為外卷式和內(nèi)卷式。

2 黑龍江省應(yīng)用的機(jī)型

2.1 中機(jī)美諾 5120 /5120k圓捆機(jī)

該機(jī)使用范圍廣,可用于多種軟稈農(nóng)作物(水稻、大豆、小麥和牧草等)秸稈打捆;生產(chǎn)率高,可以達(dá)到30 捆·h-1;捆徑尺寸可調(diào),秸稈壓縮密度可調(diào),可以自動(dòng)卸捆;繞線精準(zhǔn),間距可調(diào);低平彈齒撿拾器幅寬大、動(dòng)作輕柔、拾凈率高,能最大程度減少作物損失。

2.2 蒙拓9YX618型超大圓捆機(jī)

該機(jī)是呼倫貝爾市蒙拓農(nóng)機(jī)科技股份有限公司最新研發(fā)的一款圓捆機(jī),分為超大標(biāo)準(zhǔn)型、超大反喂入型、超大膠輥型三種機(jī)型。草捆包型緊實(shí),同時(shí)秸稈撿拾干凈徹底,采用獨(dú)特的牽引裝置,轉(zhuǎn)彎半徑小,轉(zhuǎn)向靈活,轉(zhuǎn)彎時(shí)與傳動(dòng)軸互不干擾,隨意轉(zhuǎn)彎。針對(duì)東北地區(qū)高寒積雪等特定作業(yè)環(huán)境,配置了高強(qiáng)度加粗型彈齒,保證了設(shè)備在極寒條件下的正常作業(yè)。

2.3 星光玉龍9YYG-1.25型圓草捆打捆機(jī)

該機(jī)采用專利技術(shù)無(wú)凸輪傳動(dòng)撿拾器,構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單,運(yùn)行靜音效果好。配置干油、稀油全自動(dòng)潤(rùn)滑裝置,對(duì)鏈條、軸承等部位進(jìn)行定時(shí)注油潤(rùn)滑,保養(yǎng)維護(hù)更加便捷;送料攪龍上以雙螺旋形式排列攪龍齒,秸稈在攪龍的持續(xù)擠壓下通過(guò)刀片,雙螺旋攪龍齒促使系統(tǒng)以滑切方式進(jìn)行切割,可以避免產(chǎn)生負(fù)荷峰值,減小切割應(yīng)力,效率更高,撿拾效果更佳。鏈板式壓捆系統(tǒng)由超高強(qiáng)度橡膠帶連接六棱柱狀金屬壓捆桿組成,相對(duì)于滾筒式壓捆系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),效率高,草捆壓實(shí)均勻、密度更大,適用于牧草、水稻、小麥、玉米等多種農(nóng)作物秸稈打捆。

2.4 德沃 9YG 系列圓捆機(jī)

該機(jī)采用的萬(wàn)向傳動(dòng)軸槽口式離合器過(guò)載后無(wú)需更換摩擦片即可恢復(fù)工作,節(jié)省大量的維修時(shí)間;手持式彩色觸摸屏和采用工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)的控制系統(tǒng),工作穩(wěn)定、可靠,配合高精度的位移傳感器,使打捆重量精確可控。智能高精度纏繞傳感器能精確定位纏網(wǎng)圈數(shù),大幅降低打捆成本;打捆過(guò)程全程監(jiān)控,設(shè)備運(yùn)行情況一目了然。尤其是關(guān)鍵工作部件捆包成型滾筒強(qiáng)度高,解決了重載荷作業(yè)滾筒易變形的技術(shù)難題。秸稈底倉(cāng)采用全液壓無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)技術(shù),可以上下浮動(dòng),自動(dòng)適應(yīng)作物流,并具有超流量或異物堵塞報(bào)警功能,方便清理、維護(hù)。

2.5 約翰迪爾 F441R圓捆機(jī)

該機(jī)適用于多種作物秸稈撿拾打捆,秸稈撿拾器安裝了5組撿拾彈齒,大幅提高了撿拾作業(yè)效率。秸稈喂入輥和推進(jìn)攪龍同軸,縮短了喂入輥與撿拾器之間的距離,減少了整機(jī)長(zhǎng)度。不銹鋼材質(zhì)的喂入輥表面光滑,提高了秸稈喂入順暢度,同時(shí)降低了粘草故障率,減少了堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。該機(jī)獨(dú)具液壓快速排堵技術(shù) ,當(dāng)發(fā)生堵塞時(shí)不必人工下車排堵,只需駕駛員通過(guò)駕駛室內(nèi)的控制面板控制液壓系統(tǒng)增加喂入輥之間的間隙進(jìn)行排堵,大大提高了工作效率。

2.6 克拉斯 VARIANT系列圓捆機(jī)

德國(guó)克拉斯農(nóng)機(jī)公司早在1921年就發(fā)明了其專利產(chǎn)品——打結(jié)嘴,應(yīng)用于不同型號(hào)的打捆機(jī)中。該公司生產(chǎn)的 VARIANT系列圓捆機(jī)可人工調(diào)節(jié)打捆室規(guī)格,打出尺寸不同的捆包,捆包外觀規(guī)范良好。該機(jī)操作方便、可靠性高、草捆密實(shí),生產(chǎn)率高,能滿足不同的打捆需求。

2.7 庫(kù)恩 VB2200系列圓捆機(jī)

采用新型整體轉(zhuǎn)子顯著提高了生產(chǎn)效率,各種作物條件下都能提供非常高的吞吐率。整體喂料轉(zhuǎn)子 (OPTICUT)標(biāo)配14把(也可選配23把)割刀,提高切割效率;全液壓控制調(diào)節(jié)切割底板和刀片間隙可快速排除堵塞;漸進(jìn)密度調(diào)節(jié)裝置(Progressive Density)解決了恒定拉力使得捆包內(nèi)芯密度大外層密度小的難題,實(shí)現(xiàn)了捆包整體密度的一致性;傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)久耐用,采用了1″鏈條。鏈條維修量小、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。BalePack 智能高精度打捆和纏膜系統(tǒng),可選擇捆網(wǎng)或捆繩捆綁方式;配備作業(yè)全程監(jiān)測(cè)器,作業(yè)過(guò)程可實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.8 格蘭6350Rotor圓捆機(jī)

該機(jī)可選配14把切刀,將作物切得更短,以加大草捆密度;小直徑喂入輥,使作物喂入更加順暢,喂入防堵塞裝置為標(biāo)準(zhǔn)配置;旋轉(zhuǎn)切刀可有效切碎作物,切刀帶有彈簧保護(hù)裝置,運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠,可在駕駛室內(nèi)進(jìn)行控制;適合于重型青貯收獲,有17個(gè)重載型壓扁輥能高效完成高密度的打捆作業(yè);傳動(dòng)鏈條自動(dòng)潤(rùn)滑,減少維修保養(yǎng)時(shí)間,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

3 圓捆機(jī)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

3.1 缺少完善的設(shè)計(jì)理論,核心技術(shù)不成熟

雖然國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī)與進(jìn)口圓捆機(jī)外形相似、功能接近,但是目前我國(guó)從事圓捆打捆機(jī)研發(fā)制造的大型企業(yè)較少[3],國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī)的科研和生產(chǎn)長(zhǎng)期處于模仿進(jìn)口圓捆機(jī)水平,缺少對(duì)設(shè)計(jì)理論的專門研究,設(shè)計(jì)理論沒(méi)有創(chuàng)新,核心技術(shù)不成熟,使得國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī)的最終成捆率、草捆密度一致性都比進(jìn)口圓捆機(jī)低,這直接造成了秸稈壓縮成捆時(shí)密度不能精確的調(diào)節(jié)控制,草捆個(gè)體之間的密度、尺寸等差異較大、散捆率較高。

3.2 關(guān)鍵部件可靠性差

國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī)的捆繩纏網(wǎng)機(jī)構(gòu)是關(guān)鍵部件,被稱作打捆機(jī)的“心臟”。國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī)的捆繩纏網(wǎng)機(jī)構(gòu)由于草捆上網(wǎng)裝置和網(wǎng)卷剎車機(jī)構(gòu)對(duì)網(wǎng)卷不能提供恒定的摩擦阻力,因而隨著網(wǎng)卷直徑增大,絲網(wǎng)發(fā)生松動(dòng)的概率增加,從而降低了圓捆機(jī)打捆效率和可靠性。

3.3 國(guó)產(chǎn)機(jī)型單一、進(jìn)口圓捆機(jī)價(jià)格偏高

目前,黑龍江省應(yīng)用的圓捆機(jī)全部是牽引式機(jī)型,沒(méi)有自走式機(jī)型。相比較而言,自走式打捆機(jī)具有車身穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)彎半徑小、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn),更適宜黑龍江省農(nóng)村小地塊作業(yè)。

從黑龍江省農(nóng)民購(gòu)買力來(lái)看,進(jìn)口圓捆機(jī)整機(jī)價(jià)格仍然偏高,如果沒(méi)有購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼政策支持,購(gòu)買進(jìn)口圓捆機(jī)仍是農(nóng)民的較大負(fù)擔(dān)。

3.4 人機(jī)工程智能化、自動(dòng)化、機(jī)電液一體化水平低

國(guó)產(chǎn)圓捆機(jī)人機(jī)工程智能化、自動(dòng)化、機(jī)電液一體化水平相對(duì)進(jìn)口圓捆機(jī)還存在一定的差距,主要表現(xiàn)在部分機(jī)型沒(méi)有配備打捆機(jī)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),操作者在拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)不能直接實(shí)現(xiàn)對(duì)打捆機(jī)的控制,無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打捆機(jī)的工作狀態(tài)。

3.5 農(nóng)民缺少必要的使用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)

秸稈打捆機(jī)需要操作者有一定的文化水平和操作經(jīng)驗(yàn)。由于農(nóng)民缺少必要的使用知識(shí)和設(shè)備維護(hù)經(jīng)驗(yàn),常常因操作不當(dāng)降低了生產(chǎn)效率或者發(fā)生機(jī)械故障。

4 圓捆機(jī)發(fā)展對(duì)策分析

4.1 支持科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展圓捆機(jī)理論研究

國(guó)外圓捆機(jī)的研發(fā)和制造起步較早,已經(jīng)形成了完善的理論體系[4]。國(guó)內(nèi)圓捆機(jī)還處于仿制階段,缺少理論支持。黑龍江省科技主管部門應(yīng)支持鼓勵(lì)省內(nèi)科研機(jī)構(gòu)、大專院校開(kāi)展圓捆機(jī)理論研究,研制適合本地區(qū)特點(diǎn)的圓捆機(jī)。

4.2 加大資金扶持力度,增加購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼

相對(duì)于打捆直接收益,不論是進(jìn)口機(jī)還是國(guó)產(chǎn)機(jī),打捆機(jī)價(jià)格都偏高。為了鼓勵(lì)農(nóng)民購(gòu)機(jī)熱情,推廣秸稈回收利用,建議財(cái)政部門拓寬融資渠道,整合項(xiàng)目資源,加大對(duì)秸稈回收利用的資金扶持力度,增加打捆機(jī)購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼。

4.3 開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn),提高農(nóng)民使用技能

人才是第一生產(chǎn)力,只有擁有高水平專業(yè)技術(shù)人才,才能實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展[5]。通過(guò)科協(xié)、學(xué)會(huì)和農(nóng)機(jī)合作社組織等各類組織,協(xié)助打捆機(jī)廠家開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn),培養(yǎng)人才,普及打捆機(jī)使用知識(shí),提高農(nóng)民使用技能。

5 結(jié)論

黑龍江省作為農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)大省,大力發(fā)展應(yīng)用圓捆機(jī)回收利用農(nóng)作物秸稈對(duì)緩解全球能源危機(jī)和保護(hù)黑土藍(lán)天有著重要的作用。建議黑龍江省各地農(nóng)業(yè)部門根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)模要求、不同圓捆機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍來(lái)選擇相應(yīng)的圓捆機(jī),提高生產(chǎn)率,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。