一種秸稈齊捆收集機的研制與推廣

張 穎

（南通科技職業學院機電與交通工程學院，江蘇 南通 226007）

0 引言

我國秸稈資源特點為量大、種類多，其中玉米、水稻和小麥秸稈約占農作物秸稈總量的90%，作為農業生態系統中一種十分寶貴的生物質能資源[1]，秸稈資源的綜合利用對于促進農民增收、環境保護、資源節約以及農業經濟可持續發展意義重大[2-3]。據中國農科院副院長梅旭榮介紹，2019年我國農作物秸稈綜合利用率已經達到了85%。

在農村部分地區，稻麥秸稈有一個重要的用途，就是制作草繩、草氈子、草袋、草片、草簾等，草繩和草簾實物圖如圖1所示。這類產品價格低廉，對環境無污染，是一種屬于綠色環保的農業加工產品，用途廣泛[4]。

圖1 草繩和草簾實物圖

目前，制作草繩、草簾等需要整齊捆扎的秸稈，雖然國內秸稈打捆機產品種類繁多，但收集的秸稈多壓縮成方捆和圓捆，秸稈雜亂無章，并不適合制作草繩、草簾等。由于市場上并無齊捆秸稈收集的機器，因此齊捆秸稈收集主要還是依靠人工，農忙季節勞動力嚴重短缺，作業人員勞動強度大、效率低，使得秸稈收集的成本增大，嚴重影響了草繩、草簾等企業的發展。

秸稈收獲以后的田地，秸稈形態各異，長短不一，且田間的地形多變，秸稈收集難度較大，所以適應不同秸稈性質、形態和不同工作環境的機械作業范圍就需要廣泛，因此需要提高秸稈收集處理機械的適應性。

秸稈收獲采用的技術主要是分段式，即農作物聯合收獲機收獲后，采用撿拾打捆的收集方式，收集的秸稈多壓縮成方捆和圓捆，多作飼料化、能源化、基料化用途，對于制作草繩、草簾等企業并不適用，因此，研制自走式全自動的田間秸稈齊捆收集機，對提高齊捆秸稈的收集效率和秸稈的綜合利用非常重要。

通過對南通地區齊捆秸稈收集情況的調查，結合其他類型秸稈收集機，筆者設計出一種全自動自走式秸稈齊捆收集機，旨在解決上述問題。

1 秸稈齊捆收集機結構及工作原理

1.1 秸稈齊捆收集機結構及工作原理

秸稈齊捆收集機主要由鏟拾夾送機構、撥順機構、推壓機構、捆扎機構、輸送機構等組成，可以完成自走鏟拾、夾取輸送、撥順排齊、推壓入室、定量捆扎、齊捆入箱、集堆自卸等聯合作業，實物如圖2所示。

圖2 秸稈齊捆收集機實物圖

鏟拾機構鏟拾秸稈并送入夾取室，由夾取機構將秸稈輸送至撥排室，并由撥排機構送入推壓室推壓后進入捆扎室，在進行定量捆扎后，齊捆秸稈被輸送至后備箱，達到一定量后出倉實現自卸，圖3為秸稈齊捆收集機作業流程。

圖3 秸稈齊捆收集機作業流程

1.2 齊秸稈收集關鍵技術

田間地況復雜，地面高低不平，一方面要保證撿拾裝置能夠正常工作，避免損壞；另一方面要避免漏鏟，撿拾不干凈，尤其是壟溝里的秸稈。所以撿拾裝置的工作部件必須得是彈性的。本研究的秸稈鏟拾結構采用犁頭式浮動鏟拾架，可根據實際情況自動調節平衡不同的鏟拾間距，當遇到作物硬茬等異物時，鏟拾架可以收縮，有效避讓田間異物，能夠鏟拾壟溝里的秸稈，秸稈鏟拾干凈。夾送裝置負責將秸稈輸送至撥排室，需要工作穩定可靠，不會形成堆壓積累。

由于秸稈桿體疏松、柔軟，容易卡在設備縫隙處，設計的撥排機構采用梳齊排擠運動模式，能夠把整齊的秸稈排擠脫離撥排室，通過凸輪和撥排滾筒的連續運動，使得齊秸稈連續不斷的被排入推壓室，撥排運動和推壓運動合理順暢，實現齊秸稈的連續收集要求。

秸稈在被送入捆扎室后，由計量控制機構進行定量捆扎，并由捆扎控制器控制秸稈捆的長度，設計的齊秸稈捆扎機構捆扎的齊秸稈草捆松緊度合適，使用方便。

秸稈收集機械自卸機構多為后卸式，效率低，自卸不方便。本研究采用側卸式自卸機構，方便在田間地頭進行自卸，可以有效地提高秸稈收集效率。

2 試驗與推廣實施方案

本研究主要是對秸稈齊捆收集機的鏟拾夾取、撥順排齊等功能部件的基礎上，進一步優化秸稈齊捆集收機的整機結構及各功能部件的布置及最佳參數匹配，使優化后的整機能應用到農業實際生產中，為秸稈綜合利用提供設備保障，促進農村經濟發展和企業發展，為實現目標，制定的技術方案如圖4所示。

圖4 技術方案

本研究已生產出樣機，利用秸稈資源豐富優勢，向相關草繩、草簾等企業推廣該機具，或者向當地農戶推廣，解決秸稈收集、貯存、運輸困難的問題，增加農民收入，徹底解決農民在田間焚燒秸稈的問題，避免造成空氣污染。待取得一定成績后，嘗試在其他省市推廣使用，充分利用秸稈資源，同時也為相關企業解決實際問題，增加農民收入。

表1為自走式秸稈齊捆收集機的技術參數，試驗品使用稻麥秸稈。試驗考核表明，自走式全自動齊秸稈集收機作業順暢，無故障發生，作業性能穩定，實際試驗檢測的各項指標均達到或超過該機的設計技術指標。但第一代樣機沒有設計自卸機構，收集的齊秸稈還需人工搬運至田頭或指定區域，整體收集效率與人工勞作相比有提高，收集過程還需要人力勞動，自動化程度沒有顯著提高，收集效率有待進一步提高。

表1 自走式秸稈齊捆收集機技術參數

第二代樣機在第一代樣機基礎上增加了自卸機構，對收集機整體結構進行了優化，使各機構間結構更合理，運動更順暢。收集車廂內齊秸稈集滿后可以將機器開至田間地頭或者指定區域進行側面自卸，操作方便，不用人力收集齊秸稈再進行搬運。人工收集秸稈速度為0.2畝/h～0.3畝/h，捆扎次數為2次/min～3次/min，而收集機的作業速度為3畝/h～4畝/h，捆扎次數為85次/min～90次/min，此試驗數據表明，秸稈齊捆收集機大大節省了作業時間，提高了作業效率。試驗中，研制的自走式全自動齊秸稈收集機作業順暢，無故障發生，作業性能穩定，實際試驗檢測的各項指標均達到或超過該機的設計技術指標。

3 結束語

為解決齊捆秸稈收集效率低、成本高的問題，本文設計了一種全自動自走式秸稈齊捆收集機，對該收集機的結構、工作原理及關鍵技術進行了說明。經試驗驗證，該收集機能有效提高齊捆秸稈的收集效率，減少了勞動力，為企業解決了齊捆秸稈收集效率低和成本高的問題，提高了經濟效益和社會效益。

作為秸稈資源大國，秸稈的綜合利用仍需進一步研究。國內的秸稈收集機械自動化手段與發達國家先進技術相比也還存在一定的差距。應該依據我國國情與農村生產的實際情況，進一步綜合利用秸稈，并研制各種符合實際生產需要的秸稈收集機，擴大秸稈應用，為農民增收，幫助相關企業發展。政府在這些方面應該給予一定的政策支持，提高生產者、企業和農民的積極性，促進農業經濟發展和社會發展。