新型農(nóng)作物秸稈一體化收集機(jī)研究*

尚莉莉，李海金，王 為，王 友

（1.荊門市土壤肥料工作站，湖北 荊門 448000；2.湖北文理學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 襄陽 441053）

我國農(nóng)作物產(chǎn)量和秸稈可收集量大，每年可獲得農(nóng)作物秸稈量為3.5億噸~4.0億噸。若農(nóng)作物秸稈不能被及時(shí)收集，會(huì)影響下一季農(nóng)作物的種植，浪費(fèi)可再生資源，甚至?xí)霈F(xiàn)隨意拋棄、焚燒等行為，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。然而，我國農(nóng)作物多為復(fù)季種植，土壤恢復(fù)期短，農(nóng)作物秸稈存在可收集量大、收集時(shí)間短、易受天氣影響等特點(diǎn)，亟待推行農(nóng)作物秸稈收集的機(jī)械化作業(yè)。因此，秸稈摟草與打捆一體化農(nóng)機(jī)設(shè)備的開發(fā)具有重要現(xiàn)實(shí)意義與廣泛應(yīng)用前景[1-2]。

1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)我國農(nóng)田現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種新型農(nóng)作物秸稈一體化收集機(jī)，通過在現(xiàn)有打捆機(jī)的牽引拖拉機(jī)的前端安裝摟草機(jī)，利用其富余動(dòng)力推動(dòng)摟草機(jī)撿拾秸稈，從而實(shí)現(xiàn)田間農(nóng)作物秸稈摟草集攏與撿拾打捆一體化作業(yè)，裝置示意圖如圖1所示。該機(jī)無需額外配置拖拉機(jī)，在秸稈收集作業(yè)中將減少機(jī)具的重復(fù)行駛，有利于保護(hù)農(nóng)田不受到損壞性碾壓，同時(shí)減少配套機(jī)具購置費(fèi)用，降低使用成本[3-5]。

圖1 一體化收集機(jī)示意圖

2 工作原理

摟草機(jī)懸掛在拖拉機(jī)的前部，作業(yè)時(shí)大臂呈V字形展開，由拖拉機(jī)推動(dòng)行走進(jìn)行作業(yè)，摟草輪隨地面滾動(dòng)，前排摟草輪滾動(dòng)將地面農(nóng)作物秸稈運(yùn)送至第2排摟草輪，再由第2排指輪運(yùn)送至中間集攏成行，拖拉機(jī)同步牽引打捆機(jī)進(jìn)行撿拾打捆，如圖2所示。前置式指盤摟草機(jī)進(jìn)行田間轉(zhuǎn)移或道路運(yùn)輸時(shí)，油缸將大臂升起與地面垂直，呈平行收縮狀，便于轉(zhuǎn)移或行走，如圖3所示。

圖2 摟草機(jī)作業(yè)狀態(tài)

圖3 摟草機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摟草機(jī)由懸掛架、大臂、指盤輪臂、指盤摟草輪、高度仿形輪、作業(yè)幅寬調(diào)整機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。懸掛架連接在拖拉機(jī)的前懸掛架上，左右大臂呈V字形，通過鉸鏈固定在懸掛架上；作業(yè)幅寬調(diào)整機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)的一端連接在左右大臂上，另一端固定在懸掛架上；指盤輪臂通過鉸鏈固定在左右大臂的前部，兩組指盤摟草輪分別通過鉸鏈安裝在指盤輪臂上；高度仿形輪設(shè)置在左右大臂前端的下部。摟草機(jī)如圖4所示。

圖4 摟草機(jī)示意圖

3.1 高度調(diào)節(jié)裝置

該裝置用于摟草輪與地面切合度的調(diào)整，保證彈齒指輪摟草盤的撿拾作業(yè)高度。通過仿形限高地輪高度調(diào)節(jié)臂的上下調(diào)整，升高或降低高度仿形地輪的位置，保證摟草輪隨地面高度變化仿形運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)摟草輪與地面的最佳切合高度和撿拾作業(yè)高度，防止摟草盤在回轉(zhuǎn)過程中將土塊帶入集攏后的秸稈內(nèi)，進(jìn)而一起被打捆機(jī)撿拾打捆，如圖5所示。

圖5 高度調(diào)節(jié)裝置圖

3.2 幅寬調(diào)整裝置

該機(jī)可根據(jù)田間農(nóng)作物秸稈單位可收集量和打捆機(jī)喂入量調(diào)整集攏摟草的作業(yè)幅寬。通過幅寬調(diào)整裝置帶動(dòng)左水平回轉(zhuǎn)臂與右水平回轉(zhuǎn)臂水平展開或收縮，左側(cè)大臂帶動(dòng)左側(cè)摟草輪彎臂來變化左側(cè)前摟草輪與左側(cè)后摟草輪的展開角度，右側(cè)大臂帶動(dòng)右側(cè)摟草輪彎臂來變化右側(cè)前摟草輪與右側(cè)后摟草輪的展開角度，同時(shí)通過左側(cè)大臂幅寬調(diào)節(jié)固定裝置和右側(cè)大臂幅寬調(diào)節(jié)固定裝置進(jìn)行固定，實(shí)現(xiàn)摟草機(jī)作業(yè)的幅寬調(diào)整。幅寬調(diào)整裝置如圖6所示。

圖6 幅寬調(diào)整裝置圖

3.3 液壓升降機(jī)構(gòu)

該機(jī)進(jìn)行田間轉(zhuǎn)移或道路通行時(shí)，控制右提升油缸帶動(dòng)右側(cè)大臂通過右側(cè)垂直提升鉸鏈將水平位置轉(zhuǎn)換成垂直位置，控制左提升油缸帶動(dòng)左側(cè)大臂通過左側(cè)垂直提升鉸鏈將水平位置轉(zhuǎn)換成垂直位置，右側(cè)大臂和左側(cè)大臂收攏呈平行狀態(tài)懸掛在拖拉機(jī)前部，便于田間和道路通行，實(shí)現(xiàn)前置式彈齒指輪摟草機(jī)的作業(yè)與運(yùn)輸。液壓升降機(jī)構(gòu)如圖7所示。

圖7 液壓升降機(jī)構(gòu)圖

4 結(jié)論

為促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排，國家推出了農(nóng)作物秸稈綜合利用和農(nóng)作物秸稈禁燒等政策。針對(duì)我國農(nóng)藝要求以及農(nóng)作物秸稈可收集量大、收集時(shí)間短、易受天氣干擾等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了前置式彈齒指輪摟草機(jī)，實(shí)現(xiàn)摟草與打捆一體化作業(yè)，可解決現(xiàn)有摟草機(jī)與打捆機(jī)各需配備動(dòng)力、運(yùn)行費(fèi)用高、對(duì)土壤反復(fù)碾壓等問題。

1）前置式彈齒指輪摟草機(jī)實(shí)現(xiàn)了摟草與打捆一體化作業(yè)，可提高作業(yè)效率，降低運(yùn)行成本和機(jī)具購置成本，減少對(duì)土壤的反復(fù)碾壓，保護(hù)土壤，有利于下一季農(nóng)作物正常生長(zhǎng)。該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)外尚無應(yīng)用，申請(qǐng)了4項(xiàng)國家專利。

2）設(shè)計(jì)了作業(yè)幅寬調(diào)整裝置，可根據(jù)田間單位面積內(nèi)農(nóng)作物秸稈可收集量和配套打捆機(jī)的喂入量來調(diào)整幅寬。

3）設(shè)計(jì)了高度可調(diào)的仿形地輪，保證摟草輪與地面保持一定距離，防止秸稈卷入土塊，提高摟草作業(yè)質(zhì)量。

綜上所述，新型農(nóng)作物秸稈一體化收集機(jī)根據(jù)我國農(nóng)作物收獲特點(diǎn)和我國地形而設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了國內(nèi)農(nóng)作物秸稈摟草與打捆一體化作業(yè)的空白，具有良好的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。