秸稈揉絲機簡介及推廣鑒定有關要求

許凱　陳卓然　王瑞

一、秸稈揉絲機簡介

（一）基本情況

秸稈揉絲機是一種將玉米、高粱、棉花、麥稻草等一系列農(nóng)作物莖稈或者樹皮、樹枝等其他作物進行鍘切、揉搓或者直接揉搓成絲狀物的農(nóng)業(yè)機械。一般要求加工成的絲狀物長度在10～180mm之間，幾何寬度不大于5mm。絲化率是其主要作業(yè)指標，一般要求達到90%以上。按照NY/T 1640-2021《農(nóng)業(yè)機械分類》標準要求，秸稈揉絲機屬于飼料（草）收獲加工運輸設備大類，飼料（草）加工機械小類，飼料（草）粉碎機科目。

（二）運行原理

秸稈揉絲機一般由機架、喂入機構、鍘切機構、揉搓機構、電控部分等結構組成。喂入機構可分為人工喂入和自動喂入，小型秸稈揉絲機以人工喂入為主，中大型秸稈揉絲機以電機驅(qū)動鏈條自動喂入為主。鍘切機構多采用動、定刀式鍘切方式，通過調(diào)整喂入速度和鍘切轉子的速度關系，可以得到不同切斷長度的莖稈，在鍘切機構中，作物莖稈只能被切斷，而無揉絲功能。揉搓機構多采用錘片和揉搓板結合的方式，錘片在揉搓轉子上均勻分布，隨著轉子高速運轉，揉搓板固定在揉搓室內(nèi)部。高速旋轉的錘片和揉搓板相互作用，將莖稈進行擊打、撕裂、破節(jié)和揉搓，同時錘片旋轉時產(chǎn)生了強大的氣流，將揉搓好的絲狀物排出機外。有一些秸稈揉絲機揉搓機構采用鋸齒板和揉搓板結合的方式，這種方式提高了生產(chǎn)效率，將秸稈進一步切碎和揉搓，但是揉絲效果不是很明顯，多在羊養(yǎng)殖方面使用。秸稈揉絲機也可無鍘切機構，直接利用揉搓機構將整根莖稈進行破節(jié)、粉碎和揉搓。通過調(diào)節(jié)錘片的數(shù)量來調(diào)整秸稈的揉搓效果及碎料的多少。減少錘片，出料秸稈加長，碎料減少，增加錘片，出料秸稈變短，碎料增加。總之，通過秸稈揉絲機對秸稈的加工，破壞了秸稈表面硬質(zhì)莖節(jié)，把牲畜不能直接采食的秸稈加工成絲狀適口性好的飼草，而又不損失其營養(yǎng)成分，便于牲畜的消化吸收，十分有利于提高飼養(yǎng)效益。揉搓好的物料，可以直接飼喂，也可以進行窖貯或裹包發(fā)酵，故而深受養(yǎng)殖戶的歡迎和喜愛（如圖1）。

二、秸稈揉絲機推廣鑒定有關要求

（一）推廣鑒定依據(jù)和內(nèi)容

秸稈揉絲機推廣鑒定依據(jù)為DG/T 053-2019《飼草揉碎機》農(nóng)業(yè)機械推廣鑒定大綱。該大綱適用于飼草揉碎機、飼草粉碎機和秸稈揉絲機。飼草揉碎機主要考核秸稈破節(jié)率；飼草粉碎機帶有篩片，將飼草進行粉碎，多用于干飼草；秸稈揉絲機主要考核絲化率，既能應用于干秸稈，也可適用于青秸稈。

推廣鑒定內(nèi)容和別的農(nóng)機產(chǎn)品一樣，也是分為一致性檢查、安全性評價、適用性評價和可靠性評價4個大部分。但是由于秸稈揉絲機是場上作業(yè)機械，且在性能試驗中需要大量物料，所以在其具體鑒定內(nèi)容方面，會和常規(guī)產(chǎn)品有所區(qū)別。因此需要引起鑒定部門和生產(chǎn)企業(yè)注意。

（二）鑒定有關要求和注意事項

1.物料準備

根據(jù)大綱要求，所用物料可為玉米秸稈或者稻草，干秸稈含水率要求為15%～25%之間，青秸稈含水率要求為55%～65%之間。物料含水率是十分重要的指標，直接影響到機具的生產(chǎn)率、千瓦小時產(chǎn)量、噸料電耗等重要指標。正確的含水率測量方法是利用專業(yè)的烘干箱，在所用物料中，均勻抽取3個部位的樣品，每次取樣不少于50g，烘干箱溫度定在105℃，連續(xù)對物料進行烘烤至重量不再減少為止，測定3次取其平均值，從而得到正確的物料絕對含水率。申報鑒定的企業(yè)往往會提前囤積一些物料，在山東多以玉米秸稈為主，囤積時，由于物料表層和底層干燥程度不同，會造成很大差異，而且受到場地面積、天氣等影響，加大了囤積難度。并且秸稈揉絲機性能試驗需要作業(yè)3個批次，每個批次不小于15分鐘，以一臺青秸稈生產(chǎn)率10噸/小時的秸稈揉絲機為例，性能試驗最少需要7.5噸的青玉米秸稈，這么大量的秸稈囤積，要保證含水率達到鑒定要求，難度可想而知。在囤積時，企業(yè)要經(jīng)常翻堆，避免霉變，時刻測量秸稈含水率。

2.輔助條件

秸稈揉絲機推廣鑒定試驗過程中應用電動機作為動力，電源電壓一般為380V交流電，企業(yè)應盡量控制電源電壓不能波動太大，不能太高也不能太低，波動幅度在5%以內(nèi)。試驗時，電機負荷程度要求在85%～110%之間，故而企業(yè)應預先測定試驗時間內(nèi)的耗電量以確定電機的負荷程度，確保在要求范圍內(nèi)。企業(yè)要準備好萬用表和電度表，測量在空載及負載作業(yè)時秸稈揉絲機的電壓、電流和電耗，單位時間內(nèi)電耗過高或者過低，都會不符合試驗條件。電耗過低，證明喂入量太小，電機負荷不夠；電耗過高，證明喂入量過大，電機負荷超標。安全性能中由于要測量工作噪聲，秸稈揉絲機盡可能在室外空曠位置安裝，不得有外界噪聲干擾，機器周圍2m不得有障礙物，否則會嚴重影響測量結果。中大型秸稈揉絲機由于轉子轉速較高，會產(chǎn)生較大噪聲，企業(yè)應采取相應的技術手段進行降噪處理。此外，企業(yè)還需提前確認轉子軸承座緊固螺栓的尺寸，準備好相應的套筒用以現(xiàn)場測量緊固螺栓的扭緊力矩。

3.零部件準備

秸稈揉絲機需要大量物料進行試驗，而且物料無法反復使用，故而區(qū)別于其他農(nóng)機產(chǎn)品可靠性評價中的18小時生產(chǎn)查定，其可靠性評價采取主要零部件檢驗的方式進行。對于秸稈揉絲機來講，主要零部件為錘片和轉子。錘片檢驗質(zhì)量差和表面硬度，轉子檢驗不平衡量。

（1）測定錘片質(zhì)量差

在試驗樣機上或者已經(jīng)裝配好的合格轉子上拆卸徑向相對的兩組錘片，每組分別稱重，計算徑向相對的兩組錘片質(zhì)量差，取最大值。最大值不應大于A值。A值確定見公式1。這就需要企業(yè)提前要準備好安裝調(diào)試好的帶有錘片的轉子以便于拆卸錘片。

公式1：（A-1）·a＜[Mn·r]≤A·a

其中：A為正整數(shù)；a為6.5×10-6，單位為kg·min/r·mm；M為轉子上的錘片總質(zhì)量，單位為kg；n為轉子額定轉速，單位為轉每分（r/min）；r為轉子最大工作半徑（包含錘片），單位為mm。

舉例：如果M=12，n=1960，r=290，則[Mn·r]=2.11×10-5，那么A值可以確定為4。也就是說，在這種參數(shù)狀態(tài)下，徑向相對的兩組錘片質(zhì)量差不應大于4g。錘片質(zhì)量分布不均勻，會導致在高速旋轉下產(chǎn)生較大的不平衡量和振動，對于轉子軸承的可靠性影響較大。

（2）測量錘片工作表面硬度

在測定完錘片質(zhì)量差后，從這些錘片中任意抽取3個錘片，分別測量其工作表面硬度。錘片硬度測定點（見圖2），具體尺寸（見表1）。

從圖2可以看出，錘片硬度測定點在淬火區(qū)2個，非淬火區(qū)2個，相對分布。錘片如采用10或20號鋼經(jīng)過表面滲碳處理后，滲碳區(qū)域內(nèi)硬度為56HRC～62HRC之間；如采用65Mn材質(zhì)鋼材經(jīng)過淬火熱處理后，淬火區(qū)硬度應為50HRC～57HRC之間；非淬火（滲碳）區(qū)硬度不應大于28HRC；錘片如采用碳化鎢堆焊工藝，堆焊層硬度不應大于60HRC。

由于零部件檢驗需要在企業(yè)現(xiàn)場進行，所以企業(yè)要有能夠檢驗硬度的洛氏硬度計，并且保證狀態(tài)良好，必要時要提供出第三方檢驗結構出具的洛氏硬度計檢定或校準證書以備查驗。

（3）檢驗轉子平衡

轉子在加工過程中難免會存在質(zhì)量分布不均的情況，如果質(zhì)量分布不均較為嚴重，則會在轉子轉動過程中產(chǎn)生較大的不平衡離心力矩，對轉子軸和軸承產(chǎn)生較大的壓力和振動，影響關鍵零部件壽命。轉子平衡分為單面平衡和雙面平衡，單面平衡檢驗轉子一個端面的不平衡量，所需設施為靜平衡臺架；雙面平衡檢驗轉子2個端面的不平衡量的矢量和，所需設施為動平衡臺架。對于秸稈揉絲機而言，當鍘切機構與揉絲機構分別固定在兩根主軸上時，應分別檢驗兩個轉子的平衡精度。用于檢驗平衡精度的轉子應不包含刀片或錘片，轉子工作直徑大于450mm，且轉子寬度與轉子工作直徑比大于0.2時，應檢驗轉子的雙面平衡即轉子動平衡，其余情況檢驗轉子的單面平衡即靜平衡。

轉子動平衡和靜平衡檢驗都需要企業(yè)提供專用的試驗臺架，動平衡機是專用設備臺架，需要在檢定或校準有效期內(nèi)；靜平衡臺架種類有多種，可以企業(yè)自制，但是要確保準確可靠。一般農(nóng)業(yè)機械允許出現(xiàn)的不平衡量品質(zhì)級別為G16，允許不平衡量U（單位：g·mm）的計算方法為U=1000×（16×m/ω），其中m為轉子質(zhì)量（kg），ω為轉子工作角速度，ω=2πn/60，n為轉子工作轉速（r/min）。例如，轉子質(zhì)量為20kg，n為500 r/min，則允許不平衡量U=1000×[16×20/（2π×500/60）]=6120g·mm。以單面平衡即靜平衡為例，如果在轉子端面處測得10g不平衡質(zhì)量，轉子半徑為250mm，則該轉子的不平衡量為10×250=2500 g·mm，2500＜6120，則該轉子平衡等級不低于G16級。

三、結論與展望

秸稈揉絲機作為畜牧養(yǎng)殖行業(yè)重要的飼草加工機械，作業(yè)效率高、絲化率好，大大降低了人工勞動強度及養(yǎng)殖成本，提高了養(yǎng)殖行業(yè)收益。近年來，一些青（黃）飼料收獲機和撿拾打捆機也增加了秸稈揉絲工作部件，作業(yè)時直接將地里站立或者倒伏的秸稈進行收獲切割和揉絲處理，減少了將秸稈運送至場上進行揉絲作業(yè)的環(huán)節(jié)，提高了勞動效率。這種機械在一定程度上擠占了傳統(tǒng)秸稈揉絲機的整存空間，但是我國目前牛羊等畜牧養(yǎng)殖仍然處于相對較為分散、小型的養(yǎng)殖模式，特別是在丘陵山區(qū)等一些不便于開展大型青（黃）飼料收的地方，秸稈揉絲機仍然發(fā)揮較大作用。撿拾打捆機雖然具備了秸稈揉絲功能，但是收獲的秸稈含土量較多，如果不加以處理，不適合于直接喂養(yǎng)。所以秸稈揉絲機雖然結構簡單、價格低廉，但是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧業(yè)生產(chǎn)中，目前依然發(fā)揮不可完全替代的作用。生產(chǎn)廠家要注重提升產(chǎn)品質(zhì)量，特別是重點關注鍘切刀片、揉搓錘片的材質(zhì)和熱處理工藝，嚴格控制關鍵部件的加工、組裝質(zhì)量，控制好鍘切機構轉子和揉搓機構轉子的不平衡量，選用較為可靠的安裝軸承，且要在產(chǎn)品綜合品質(zhì)提升、節(jié)能降耗這方面多多探索和研究。在日趨競爭的農(nóng)業(yè)機械競爭環(huán)境下，生產(chǎn)出先進、安全、可靠、適用的農(nóng)機產(chǎn)品，方能得到用戶的滿意和認可，也能得到農(nóng)機推廣鑒定部門的支持和推廣。