麥稻聯合收割機配套打捆機的研究現狀

河北省農業機械化研究所有限公司 張秀平 陳林 張亞振 袁興茂 郝金魁 王惠新

1 引言

我國年產農作物秸稈6億噸以上，資源擁有量居世界首位，麥稻秸稈是其重要組成部分[1]。2013年全國小麥播種面積3.62億畝，總產1.219億噸，按照農作物秸稈折算比例1:1.10計算，2013年全國小麥秸稈產量在1.34億噸左右。2013年全國稻谷播種面積為4.57億畝，產量為2.036億噸，按照農作物秸稈折算比例1:0.90計算，2013年全國稻谷秸稈產量在1.83億噸左右。根據預測，隨著農業生產技術的不斷提高，秸稈產量將呈增長趨勢。

農作物秸稈折算比例表

麥稻秸稈是重要的生物質能源，主要含有纖維、木質素、淀粉、粗蛋白、酶等有機物，還含有氮、磷、鉀等營養元素[2]。秸稈除了作肥料、飼料，還可以作工業原料，廣泛用于造紙、發電、制板、制碳等領域，具有一定的商業價值，但是由于秸稈的收集和運輸成本過高，阻礙了其商品化發展。如果能充分利用好麥稻秸稈，不僅能夠改善環境，還能增加農民的收入，提高農民生活水平，符合科學發展觀的發展要求，符合建設資源節約型國家的實際需要。

2 麥稻秸稈收獲現狀

在機械化收獲普及以前，麥稻秸稈作為重要的農村日常燃料和干飼料被廣泛使用，但是隨著社會進步和機械化收獲技術的普及，秸稈被棄之不用、遍地焚燒，造成資源浪費、環境污染和火災事故頻發等問題日益突出。一方面，其直接作為日常燃料的功能逐漸消失，農民沒有收集秸稈的積極性；另一方面，收獲機械通常把麥稻秸稈拋撒或粉碎在田間，不僅浪費資源，且不利于下茬作物的種植和田間管理，并由此引發了秸稈焚燒等社會問題。

為保護生態環境，國家環境保護總局、農業部、財政部、鐵道部、交通部、國家民航總局聯合制定了《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》[3]，禁止露天焚燒秸稈。該辦法正式發布實施之后，清理麥稻秸稈成為農民面臨的一個新的棘手問題。一般農民會采用以下幾種方式進行秸稈清理工作。

2.1 麥稻秸稈直接還田

現在稻麥聯合收割機一般都設有秸稈粉碎裝置，在籽粒收獲的同時對小麥秸稈進行直接切碎，并均勻拋撒在田間，這種方式為搶種下茬作物節約了大量時間。但是這種方式是直接將秸稈拋灑在地面，給下茬作物的播種帶來不便，同時也會增加一些新的麻煩，如與玉米苗爭奪氮素營養、病蟲害加重等[4]。

2.2 人工清理

很多農民為了便于下茬作物的種植，避免秸稈直接還田帶來的困擾，在聯合收割機收獲完成后，人工清理鋪灑在田間的秸稈。但是，對于種植面積較大的農戶來說，人工清理勞動強度大，且耗費時間長，耽誤農時；如果雇傭勞動力進行清理，則還會增加更多的生產投入。有些農民為了省時省力，還是會偷偷焚燒秸稈。

2.3 撿拾打捆

秸稈收集打捆可以有效解決上述問題。在麥稻聯合收割機作業時，配備一臺或多臺秸稈撿拾打捆機，將聯合收割機拋灑出來的秸稈撿拾打捆，然后裝車運出地塊。這種方式明顯減輕了農民勞動強度，相對于人工清理也趕搶了農時，但是需要機械二次進地，造成耕地被二次碾壓，同時也會增加動力消耗；同時，傳統的打捆機多為牽引式和懸掛式，需要單獨的動力牽引，價格較高，在經濟價值較高的牧草、青飼料收獲中應用較多，鑒于麥稻秸稈的相對利用價值和經

3 麥稻聯合收割機配套打捆機的研制

3.1 研究目的

根據目前實際生產需求，從滿足農藝要求、減輕勞動強度、減少環境污染以及解決秸稈焚燒問題、促進秸稈合理利用和商品化發展的目的出發，研制與麥稻聯合收割機配套的秸稈打捆機。

與傳統的牽引式或懸掛式打捆機相比，該秸稈打捆機與聯合收割機配套使用，采用固定連接方式，不設秸稈撿拾機構，打捆機的進料口與聯合收割機的秸稈拋出口對接，邊收割邊打捆，收割完成的同時，秸稈打捆工作隨之結束，避免二次下地，節省人力、物力、財力，并且造價低、易推廣，可為廣大農民提供方便合理的麥稻秸稈處理方案，解決秸稈焚燒的社會難題。

3.2 研究內容

3.2.1 性能匹配

合理的性能參數匹配，是其實現配套作業的基礎。根據麥稻聯合收割機的工作參數，制定打捆機的工作性能要求，實現其與聯合收割機配套后邊收割邊打捆的連貫作業。根據性能比較穩定的“新疆-2A先鋒2006麥稻聯合收割機”的工作參數，即“行進速度1.70～22.44km/h，收割效率 8～10畝/h（直接影響秸稈產出速率）等”，設定打捆機的打捆效率為5～8畝/h。打捆密度符合“GB/T 25423-2010方草捆打捆機”規定的稻麥秸稈草捆密度≥l00kg/m3。受到整機尺寸的限制，草捆尺寸為300×400×（300～1000）mm。

3.2.2 連接結構和動力匹配

作為配套的秸稈打捆機，其與聯合收割機的安裝連接和外形結構也是重要的研究內容。為保證配套后的整體美觀性，配套打捆機的整體尺寸限制在聯合收割機整體尺寸范圍內，且采用可拆式固定連接方式，將打捆機固定連接于聯合收割機上，其進料口與聯合收割機的秸稈拋出口對接，從而不必設置秸稈撿拾機構。由于圓捆打捆機和方捆打捆機具有不同的尺寸特征和運動特點，壓制相同體積的草捆，圓捆打捆機的外形尺寸要更大，且圓捆打捆機的結構更加復雜，因此，采用方捆打捆機的結構形式更易于實現與聯合收割機的配套安裝。

打捆機與動力為50～80kW的麥稻聯合收割機配套使用，為減少動力消耗和額外動力機械的配備，秸稈打捆機的動力由聯合收割機滾筒軸提供，在滾筒軸外端加裝動力傳動鏈輪，通過鏈傳動，將滾筒軸輸出動力傳送至打捆機的減速機。

這樣的安裝連接和動力配備方式能夠使配套后的整機結構緊湊，并降低打捆機的制造成本。

3.2.3 關鍵部件

目前，國內已有多個廠家研制生產小型方捆打捆機，秸稈撿拾打捆技術已趨于成熟。但對于這種不設撿拾機構和動力機構的小方捆打捆機來說，還有很多新的問題需要解決。

打結器是打捆機的核心部件，其可靠性決定了打捆機的經濟效益。但由于打結器的結構極其復雜，加工難度大，目前國內的打捆機大都依靠進口打結器。進口打結器采用耐磨鑄鐵件，加工成本低、質量輕，但是市場價格昂貴，且鑄鐵件易碎、不耐用。基于此種情況，國內也開始對打結器進行研究，但國產打結器在工作性能和制造質量上存在不少問題，如精度不夠、使用壽命較短、成結率較低等。將打結器材料改為耐磨鑄鋼，并加厚齒輪盤，在保證加工精度的前提下，可有效增加打結器的耐用性。

草捆密度是打捆機最重要的技術參數之一，在草捆密度符合國家標準的基礎上，提高草捆密度可以有效的節約存儲空間和運輸成本。秸稈輸送到成捆室進行一次打捆，草捆密度相對較低，且草捆較為松散。在秸稈進入成捆室之前進行一次預壓緊，不僅可以增加草捆的緊實度，有效防止因草捆松散而造成的散捆現象，還能提高秸稈的成捆率。

秸稈喂入裝置是打捆機的一個重要組成部分。由于配套打捆機沒有撿拾機構，秸稈的喂入僅僅依靠聯合收割機上風機的力量是遠遠不夠的，如果不設置喂入機構就會導致大量秸稈在打捆機入料口處堆積，造成堵塞，影響秸稈進入成捆室，阻礙活塞的正常往復運動。將喂入機構設置在聯合收割機出草口和打捆機入料口連接處，其作用是在活塞運動至入料口后下方時將秸稈壓入到入料口中，協助活塞將這部分秸稈送入成捆室；當活塞離開入料口時，擋住聯合收割機噴出的秸稈，避免在活塞后方存有秸稈，影響其運動。

4 結束語

麥稻聯合收割機配套打捆機的推廣使用，不僅能夠有效解決麥稻秸稈處理的社會難題，避免資源浪費和環境污染，還能促進麥稻秸稈的商品化發展，為麥稻聯合收割機機手和廣大農民提供新的增收商機。

[1]陳清.我國農作物秸稈收獲機械現狀及發展趨勢 [J].農業開發與裝備,2010（04）:19-20.

[2]范唯艷.生態農業中的農作物秸稈綜合利用[J].園藝與種苗,2011（3）:9-101.

[3]國家環保總局文件,環發[1999]98號,關于發布《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》的通知.

[4]劉長躍.秸稈還田的利與弊[J].農業環境與發展,2004（5）：37-38.