黑龍江省秸稈圓捆打捆機應用現狀及發展對策

孫錦秀

(黑龍江省農業機械工程科學研究院,哈爾濱 150081)

0 引言

黑龍江省是農業大省,也是農作物秸稈生產大省,每年農作物秸稈總產量約為9 000萬t,占全國總產量的12.5%。農作物秸稈種類主要有玉米、大豆和水稻秸稈。秸稈特點是粗壯、硬質、潮濕、纖維素含量高,因此不易回收運輸。在國家未出臺秸稈再利用政策之前,有約1/2的秸稈被農民就地焚燒,不僅污染空氣、破壞表層土壤,而且浪費大量寶貴的生物質能源;有約1/3的秸稈被聯合收獲機粉碎還田,但是黑龍江省冬季溫度低,秸稈難以柔化發酵,不僅營養物質不易釋放被植物吸收,而且影響次年播種作業;只有剩余的約1/6被回收外運離地。

目前,國內外農業打捆機按照打捆類型主要分為兩大類,一類是方捆打捆機,另一類是圓捆打捆機[1]。圓捆機因其體積小,重量輕,需要動力小,操作簡單,工作效率高[2],塑料膜包裹有利于保溫加快秸稈發酵,因此成為黑龍江省農民秸稈回收的首選機械產品。調查了黑龍江省圓捆機應用現狀,分析了不同圓捆機的特點,指出了圓捆機應用中存在的問題,提出了圓捆機的發展對策。

1 應用現狀

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

按照制造產地分為進口圓捆機和國產圓捆機。進口圓捆機種類多功能全,能滿足不同地區、作業條件下的秸稈打捆要求,主要來源于德國、美國、法國、日本等國家,生產廠家有克拉斯、庫恩、凱斯紐荷蘭、約翰迪爾、愛科麥塞福格森等。進口圓捆機多為大中型打捆機,配套動力多在110 kW以上。人機工程智能化、自動化、機電液一體化程度都高于國產圓捆機,售價高,單價一般在120萬～200 萬元之間。國產圓捆機多為中小型打捆機,由于國內從事秸稈打捆機的研究和制造起步晚、起點低、技術儲備不足,技術先進性和作業可靠性較進口圓捆機相對落后,除人機工程智能化、自動化水平相對較低外,作業速度和作業效率低,關鍵部件可靠性差,機型單一,功能不全。配套動力多在110 kW以下,優勢在于整機和配件售價低、配件供應有保障、售后服務及時。

圓捆機是通過撿拾裝置將作物秸稈收集進入打捆室,在成形腔中形成圓柱狀捆包芯,驅動式鋼輥順時針轉動,帶動捆包芯旋轉,持續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,當捆包纏繞到預定的尺寸,采用纏繞網對秸稈捆包進行纏繞后放出[3]。其產品圓柱狀的秸稈捆束比方形捆束更為簡單,在打捆過程當中無需打結器,所以圓捆機發生故障的概率低,工作可靠性高,機械結構相對簡單,整機體積比較小。圓捆機相對于方捆機而言,其主要優點是效率比較高,動力小,需要驅動功率較低,價格較低。但是由于圓捆機是采用纏繞網對草捆進行包裹,對沒有完全干枯的秸稈打捆時可能發生纏繞而造成打捆機堵塞,導致工作穩定性降低。圓柱形草捆浪費運輸空間不利于降低運輸成本。圓捆機根據纏繞輥工作方式不同分為外卷式和內卷式。

2 黑龍江省應用的機型

2.1 中機美諾 5120 /5120k圓捆機

該機使用范圍廣,可用于多種軟稈農作物(水稻、大豆、小麥和牧草等)秸稈打捆;生產率高,可以達到30 捆·h-1;捆徑尺寸可調,秸稈壓縮密度可調,可以自動卸捆;繞線精準,間距可調;低平彈齒撿拾器幅寬大、動作輕柔、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

該機是呼倫貝爾市蒙拓農機科技股份有限公司最新研發的一款圓捆機,分為超大標準型、超大反喂入型、超大膠輥型三種機型。草捆包型緊實,同時秸稈撿拾干凈徹底,采用獨特的牽引裝置,轉彎半徑小,轉向靈活,轉彎時與傳動軸互不干擾,隨意轉彎。針對東北地區高寒積雪等特定作業環境,配置了高強度加粗型彈齒,保證了設備在極寒條件下的正常作業。

2.3 星光玉龍9YYG-1.25型圓草捆打捆機

該機采用專利技術無凸輪傳動撿拾器,構造相對簡單,運行靜音效果好。配置干油、稀油全自動潤滑裝置,對鏈條、軸承等部位進行定時注油潤滑,保養維護更加便捷;送料攪龍上以雙螺旋形式排列攪龍齒,秸稈在攪龍的持續擠壓下通過刀片,雙螺旋攪龍齒促使系統以滑切方式進行切割,可以避免產生負荷峰值,減小切割應力,效率更高,撿拾效果更佳。鏈板式壓捆系統由超高強度橡膠帶連接六棱柱狀金屬壓捆桿組成,相對于滾筒式壓捆系統運行平穩,效率高,草捆壓實均勻、密度更大,適用于牧草、水稻、小麥、玉米等多種農作物秸稈打捆。

2.4 德沃 9YG 系列圓捆機

該機采用的萬向傳動軸槽口式離合器過載后無需更換摩擦片即可恢復工作,節省大量的維修時間;手持式彩色觸摸屏和采用工業機器人標準的控制系統,工作穩定、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圈數,大幅降低打捆成本;打捆過程全程監控,設備運行情況一目了然。尤其是關鍵工作部件捆包成型滾筒強度高,解決了重載荷作業滾筒易變形的技術難題。秸稈底倉采用全液壓無級調節技術,可以上下浮動,自動適應作物流,并具有超流量或異物堵塞報警功能,方便清理、維護。

2.5 約翰迪爾 F441R圓捆機

該機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效率。秸稈喂入輥和推進攪龍同軸,縮短了喂入輥與撿拾器之間的距離,減少了整機長度。不銹鋼材質的喂入輥表面光滑,提高了秸稈喂入順暢度,同時降低了粘草故障率,減少了堵塞的風險。該機獨具液壓快速排堵技術 ,當發生堵塞時不必人工下車排堵,只需駕駛員通過駕駛室內的控制面板控制液壓系統增加喂入輥之間的間隙進行排堵,大大提高了工作效率。

2.6 克拉斯 VARIANT系列圓捆機

德國克拉斯農機公司早在1921年就發明了其專利產品——打結嘴,應用于不同型號的打捆機中。該公司生產的 VARIANT系列圓捆機可人工調節打捆室規格,打出尺寸不同的捆包,捆包外觀規范良好。該機操作方便、可靠性高、草捆密實,生產率高,能滿足不同的打捆需求。

2.7 庫恩 VB2200系列圓捆機

采用新型整體轉子顯著提高了生產效率,各種作物條件下都能提供非常高的吞吐率。整體喂料轉子 (OPTICUT)標配14把(也可選配23把)割刀,提高切割效率;全液壓控制調節切割底板和刀片間隙可快速排除堵塞;漸進密度調節裝置(Progressive Density)解決了恒定拉力使得捆包內芯密度大外層密度小的難題,實現了捆包整體密度的一致性;傳動系統經久耐用,采用了1″鏈條。鏈條維修量小、工作可靠、使用壽命長。BalePack 智能高精度打捆和纏膜系統,可選擇捆網或捆繩捆綁方式;配備作業全程監測器,作業過程可實時監控。

2.8 格蘭6350Rotor圓捆機

該機可選配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準配置;旋轉切刀可有效切碎作物,切刀帶有彈簧保護裝置,運轉安全可靠,可在駕駛室內進行控制;適合于重型青貯收獲,有17個重載型壓扁輥能高效完成高密度的打捆作業;傳動鏈條自動潤滑,減少維修保養時間,降低工人勞動強度,延長設備使用壽命。

3 圓捆機應用中存在的問題

3.1 缺少完善的設計理論,核心技術不成熟

雖然國產圓捆機與進口圓捆機外形相似、功能接近,但是目前我國從事圓捆打捆機研發制造的大型企業較少[3],國產圓捆機的科研和生產長期處于模仿進口圓捆機水平,缺少對設計理論的專門研究,設計理論沒有創新,核心技術不成熟,使得國產圓捆機的最終成捆率、草捆密度一致性都比進口圓捆機低,這直接造成了秸稈壓縮成捆時密度不能精確的調節控制,草捆個體之間的密度、尺寸等差異較大、散捆率較高。

3.2 關鍵部件可靠性差

國產圓捆機的捆繩纏網機構是關鍵部件,被稱作打捆機的“心臟”。國產圓捆機的捆繩纏網機構由于草捆上網裝置和網卷剎車機構對網卷不能提供恒定的摩擦阻力,因而隨著網卷直徑增大,絲網發生松動的概率增加,從而降低了圓捆機打捆效率和可靠性。

3.3 國產機型單一、進口圓捆機價格偏高

目前,黑龍江省應用的圓捆機全部是牽引式機型,沒有自走式機型。相比較而言,自走式打捆機具有車身穩定、結構緊湊、轉彎半徑小、機動靈活等優點,更適宜黑龍江省農村小地塊作業。

從黑龍江省農民購買力來看,進口圓捆機整機價格仍然偏高,如果沒有購機補貼政策支持,購買進口圓捆機仍是農民的較大負擔。

3.4 人機工程智能化、自動化、機電液一體化水平低

國產圓捆機人機工程智能化、自動化、機電液一體化水平相對進口圓捆機還存在一定的差距,主要表現在部分機型沒有配備打捆機工作狀態實時控制系統,操作者在拖拉機駕駛室內不能直接實現對打捆機的控制,無法實時監測打捆機的工作狀態。

3.5 農民缺少必要的使用知識和經驗

秸稈打捆機需要操作者有一定的文化水平和操作經驗。由于農民缺少必要的使用知識和設備維護經驗,常常因操作不當降低了生產效率或者發生機械故障。

4 圓捆機發展對策分析

4.1 支持科研機構開展圓捆機理論研究

國外圓捆機的研發和制造起步較早,已經形成了完善的理論體系[4]。國內圓捆機還處于仿制階段,缺少理論支持。黑龍江省科技主管部門應支持鼓勵省內科研機構、大專院校開展圓捆機理論研究,研制適合本地區特點的圓捆機。

4.2 加大資金扶持力度,增加購機補貼

相對于打捆直接收益,不論是進口機還是國產機,打捆機價格都偏高。為了鼓勵農民購機熱情,推廣秸稈回收利用,建議財政部門拓寬融資渠道,整合項目資源,加大對秸稈回收利用的資金扶持力度,增加打捆機購機補貼。

4.3 開展技術培訓,提高農民使用技能

人才是第一生產力,只有擁有高水平專業技術人才,才能實現技術創新與發展[5]。通過科協、學會和農機合作社組織等各類組織,協助打捆機廠家開展技術培訓,培養人才,普及打捆機使用知識,提高農民使用技能。

5 結論

黑龍江省作為農作物秸稈生產大省,大力發展應用圓捆機回收利用農作物秸稈對緩解全球能源危機和保護黑土藍天有著重要的作用。建議黑龍江省各地農業部門根據不同的生產規模要求、不同圓捆機的技術特點和適用范圍來選擇相應的圓捆機,提高生產率,促進農業生產。