現(xiàn)行主流秸稈打捆機(jī)的核心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

季立仁，李樂，李布青，喬亞

（1.安徽省合肥市廬江縣生態(tài)能源局；2.安徽迪萬科技有限公司；3.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程研究所；4.科大智能，安徽 合肥 230000）

1 前言

黨的十九大提出“實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，是對(duì)‘三農(nóng)’工作的重大決策部署”?！兜谑膫€(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》第七篇“堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興”提出：“加強(qiáng)大中型、智能化、復(fù)合型農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)應(yīng)用，農(nóng)作物耕種收綜合機(jī)械化率提高到75%”“推進(jìn)秸稈綜合利用和畜禽糞污資源化利用”。

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，農(nóng)作物產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，作物秸稈的產(chǎn)量也隨之提升，秸稈處理成為一大難題。我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源豐富，是最具潛力的生物質(zhì)資源，但是，秸稈松散、密度小，收集、運(yùn)輸困難，實(shí)現(xiàn)商品化轉(zhuǎn)化和工業(yè)化利用的原料收儲(chǔ)運(yùn)較難。根據(jù)實(shí)際需要，把秸稈打成高密度的捆后再儲(chǔ)存或運(yùn)輸，是降低秸稈原料收集儲(chǔ)運(yùn)成本、促進(jìn)秸稈綜合利用的關(guān)鍵。秸稈打捆機(jī)是將作物秸稈撿拾、打捆的機(jī)械。高效的秸稈打捆機(jī)能有效提高我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。但是，由于秸稈本身的復(fù)雜性，對(duì)打捆機(jī)的要求各不相同。北方玉米、小麥秸稈回收時(shí)含水率低、易破碎，加之地塊大、無泥腳，回收轉(zhuǎn)運(yùn)較為便利；南方水稻秸稈含水率高、韌性強(qiáng)，且作業(yè)地塊相對(duì)較小、泥腳深，回收、轉(zhuǎn)運(yùn)都不方便且成本高。各式各種的打捆機(jī)，為農(nóng)戶提供了很大便利。但是，針對(duì)于現(xiàn)行主流的秸稈打捆機(jī)的核心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，卻一片空白，從而造成了農(nóng)戶在選擇和使用秸稈打捆機(jī)的困難。筆者從事農(nóng)業(yè)農(nóng)村可再生能源建設(shè)和秸稈綜合利用工作多年，親身接觸和使用秸稈打捆機(jī)，結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為讀者分析幾款現(xiàn)行主流的秸稈打捆機(jī)的核心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 收割構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

現(xiàn)行的秸稈打捆機(jī)的收割構(gòu)件，主要分為兩種結(jié)構(gòu)，一種是多槽口鏈?zhǔn)绞崭顦?gòu)件，另一種是滾輪式收割構(gòu)件。這兩款收割構(gòu)件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及適用場(chǎng)景方面均有差異。

多槽口鏈?zhǔn)绞崭顦?gòu)件，其主要結(jié)構(gòu)是由分割架、槽口、鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)、切割刀以及卡勾組成。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：每相鄰的兩個(gè)分割架之間為一個(gè)槽口，分割架的下方安裝有鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)；鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)鏈上安裝有卡勾，便于抓取與固定秸稈；鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的下方安裝有切割刀，在秸稈送至槽口的尾部時(shí)，將其切斷。在實(shí)際應(yīng)用中，在操作人員的操作下，秸稈打捆機(jī)開始向前運(yùn)動(dòng)，由于分割架的作用，使秸稈打捆機(jī)前方的秸稈分為若干個(gè)區(qū)域。另外，由于相鄰的分割架之間的槽口為倒三角形，從而使秸稈在其特殊的形狀下，逐漸收縮，并逐步向切割刀靠近。此時(shí)，分割架底部的鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)通過其傳動(dòng)鏈上安裝的卡勾，抓取并固定秸稈，使秸稈有序進(jìn)入切割刀的工作范圍。在秸稈進(jìn)入切割刀的工作范圍后，切割刀將秸稈切斷，然后，秸稈被傳送至打包構(gòu)件中。

多槽口鏈?zhǔn)绞崭顦?gòu)件，主要適用于高大的農(nóng)作物以及莖部較硬的農(nóng)作物的收割工作，其主要工作地貌為較為平坦的平原地貌。但是，針對(duì)較為低矮的農(nóng)作物以及莖部較弱的農(nóng)作物，難以使用。針對(duì)這些缺陷，另外一款收割構(gòu)件，展現(xiàn)了其獨(dú)特的魅力，解決了這些問題。它便是滾輪式收割構(gòu)件。

滾輪式收割構(gòu)件，其主要結(jié)構(gòu)是由一號(hào)滾輪、二號(hào)滾輪、螺旋刀片和傳送機(jī)構(gòu)組成。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：一號(hào)滾輪的外表面上焊接有多個(gè)細(xì)長(zhǎng)圓柱體，且細(xì)長(zhǎng)圓柱體均勻的布局在一號(hào)滾輪的外表面上，便于抓取地面上的秸稈；一號(hào)滾輪的后方位置安裝有二號(hào)滾輪，二號(hào)滾輪的外表面焊接有螺旋刀片，便于收納及傳送秸稈；二號(hào)滾輪的下方安裝有傳送機(jī)構(gòu)，便于傳送秸稈。在實(shí)際應(yīng)用中，操作人員啟動(dòng)秸稈打捆機(jī)，秸稈打捆機(jī)開始向前運(yùn)動(dòng)，隨后一號(hào)滾輪開始啟動(dòng)，隨著一號(hào)滾輪的快速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)一號(hào)滾輪外表面焊接的細(xì)長(zhǎng)圓柱體快速旋轉(zhuǎn)，細(xì)長(zhǎng)圓柱體將地面上的秸稈以及前方的秸稈快速打斷，并傳送至秸稈打捆機(jī)內(nèi)部的后上方。緊接著，二號(hào)滾輪開始運(yùn)轉(zhuǎn)，二號(hào)滾輪帶動(dòng)螺旋刀片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，對(duì)飛濺的秸稈進(jìn)行收納并傳送至下方的傳送機(jī)構(gòu)中，也可將秸稈直接傳送至后方的打包構(gòu)件。在傳送機(jī)構(gòu)啟動(dòng)后，傳送機(jī)構(gòu)使用自身的傳送帶將秸稈傳送至打包構(gòu)件中，從而完成秸稈打捆機(jī)的整套收割動(dòng)作。

滾輪式收割構(gòu)件，主要適用于較為低矮的農(nóng)作物、莖部較弱的農(nóng)作物以及切斷后的農(nóng)作物秸稈。其主要工作地貌為較為平坦的平原地貌。

對(duì)比多槽口鏈?zhǔn)绞崭顦?gòu)件和滾輪式收割構(gòu)件，由于這兩種構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同，其針對(duì)的農(nóng)作物對(duì)象也不同。多槽口鏈?zhǔn)绞崭顦?gòu)件，主要適用于高大的農(nóng)作物以及莖部較硬的農(nóng)作物的收割工作，其主要工作地貌為較為平坦的平原地貌。滾輪式收割構(gòu)件，主要適用于較為低矮的農(nóng)作物，莖部較弱的農(nóng)作物以及切斷后的農(nóng)作物秸稈。農(nóng)戶在挑選秸稈收割機(jī)時(shí)，需要根據(jù)秸稈的具體種類，對(duì)秸稈打捆機(jī)進(jìn)行合理選擇。

3 打包構(gòu)件

在秸稈打捆機(jī)收割結(jié)束后，需要對(duì)秸稈進(jìn)行收納。現(xiàn)行的主流打包構(gòu)件為箱式打包構(gòu)件與圓筒式打包構(gòu)件。

箱式打包構(gòu)件，主要根據(jù)其內(nèi)部的擠壓機(jī)構(gòu)，將秸稈在方形箱體內(nèi)，進(jìn)行擠壓成型，從而大大減少秸稈體積，另外，擠壓結(jié)束后的秸稈，通常為矩形塊，極大地方便了運(yùn)輸需求。其主要缺點(diǎn)是箱式打包構(gòu)件的體力太大，機(jī)械機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，維修成本高，保養(yǎng)成本高，售價(jià)高。

相對(duì)箱式打包構(gòu)件，圓筒式打包構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維修成本較低，保養(yǎng)成本較低，售價(jià)較低。圓筒式打包構(gòu)件，通過傳送帶以及內(nèi)部的帆布擠壓機(jī)構(gòu)，可以輕松地將秸稈打包成型。但是，圓筒式打包構(gòu)件的秸稈塊，相比同體積的箱式打包構(gòu)件的秸稈塊，其重量輕于同體積的箱式打包構(gòu)件的秸稈塊。另外，在后期的秸稈塊的運(yùn)輸過程中，圓形秸稈塊，不方便運(yùn)輸，其運(yùn)輸成本較高。

4 結(jié)語

綜上所述，秸稈打捆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依然存在很大的提升空間，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)任重而道遠(yuǎn)。我國(guó)現(xiàn)階段打捆機(jī)的發(fā)展與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還有一定的差距，核心技術(shù)上還缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。因此，要加強(qiáng)我國(guó)的自主創(chuàng)新能力，研制適合我國(guó)國(guó)情的打捆機(jī)，以滿足我國(guó)地域多樣性、作物多元化、農(nóng)藝復(fù)雜性對(duì)秸稈打捆機(jī)裝備的需求。

（1）吸取國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)手段。根據(jù)我國(guó)具體的國(guó)情和生產(chǎn)作業(yè)的具體情況，設(shè)計(jì)出適合的打捆機(jī)。

（2）我國(guó)的科研人員要提高自主創(chuàng)新能力，在保證打捆機(jī)的可靠性和安全性的同時(shí)，還要降低生產(chǎn)成本。