秸秆打捆机研究现状及发展趋势

2017-07-13郭忠宝温晓鑫葛宜元李亚芹王俊发

农机使用与维修 2017年7期

郭忠宝+温晓鑫+葛宜元+李亚芹+王俊发+邱新伟+豆贺

摘要：秸秆是十分重要的可再生能源，我国每年都会产生大量的秸秆。秸秆是主要的生物质原料，可以替代常规能源，也可用作工农业生产。但是由于秸稈比较分散，储运不方便，因此想要收集秸秆就变得比较困难。目前我国大量的秸秆被焚烧或者被废弃，不仅造成环境的严重污染，还浪费了大量的宝贵资源。秸秆打捆机可以使秸秆的储运工作变的简单，极大地提高秸秆的利用率，因此对秸秆打捆机进行研究十分必要。通过简要介绍国外凯斯纽荷兰、克拉斯、约翰迪尔以及国内现代农装公司、农机院呼和浩特分院和上海世达尔公司研制生产的打捆机。对上述公司生产的打捆机的技术原理以及功能特点等方面进行总结并分析其优缺点，为之后进一步研究打捆机提供参考。

关键词：农业机械；秸秆；打捆机；现状；趋势

中图分类号：S233.4 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.07.008

0 引言

在我国秸秆的资源总量十分丰富，其中以玉米秸秆和水稻秸秆为主，大约占秸秆资源总量的2/3[1]。随着农作物种植面积的不断增加，秸秆产量呈现不断增长的趋势。我国农作物的秸秆的年产量已经达到7亿t，农作物收获之后，秸秆的处理有不同的方法[2]。在我国有很多地区在农作物收获之后将秸秆进行粉碎，秸秆还田；还有许多地方将秸秆直接进行焚烧（如图1所示），造成了严重的空气污染。其实，秸秆的用途十分广泛，在新能源方面，可以转化为生物质燃料，也可以发酵制取酒精，还可以转化为液体燃料；在畜牧业方面，秸秆可以制作成青贮饲料；还可以培养食用菌。近年来，随着国家对环保的重视，己严禁秸秆直接焚烧，秸秆的综合利用得到了较大的重视，但是由于秸秆蓬松、分布分散，导致秸秆的收集工作的费时费力，因此，越来越多的人加入到了打捆机的研制工作当中。

最早期的打捆机是蓄力式打捆机，之后发展到小方捆打捆机，接着发展到现在的圆捆打捆机以及大中型方捆打捆机[3]。现有的打捆机按照打的捆是方捆还是圆捆可以分为方捆打捆机和圆捆打捆机；按照传动方式可以分为牵引式打捆机和自走式打捆机。牵引式打捆机由拖拉机动力输出轴提供动力，由传动系统将动力输入至打捆机，使其完成捡拾、填料、压缩、打结等各个环节[4]。

1 国外研究现状

国外的农业发展主要经历了三个发展阶段，第一阶段，部分机械化阶段，主要在个别繁重的环节实现机械操作，例如细料加工中的粉碎机械、饲喂饲料混合机械等；第二阶段，综合机械化阶段，在农作物生产和加工的过程中使用成套的机械设备，用机械代替人力操作；第三阶段，工厂化阶段，这个阶段先进的工艺、自动化装备以及相应的机械化的发展，导致农产品密度显著提高，人工直接管理的时间大为减少，且可以对农产品的数量和质量进行有效的控制，效益增加，产品质量提升。打捆机作为秸秆收储的关键设备，必须进行研究。

在国外，打捆机的研究已经有100多年的历史，1870年，美国人迪德里克发明了第一台机械固定打捆机，自此自动捡拾小方捆机研制成功，并在世界各国推广此机型，在方捆打捆机市场趋于饱和之后，圆捆打捆机应运而生，大型的圆捆打捆机开始商业化生产，国外打捆机的发展历史悠久，拥有先进的技术和丰富的生产和制造经验[5]。德国的克拉斯公司生产的牧草收获机械在欧洲处于领先地位，早在1927年就发明了专利产品—打结器，并将其应用在不同的打捆机上。第一台自动捡拾小方捆打捆机研制成功，20世纪40年代开始在世界各地推广此机型，之后小方捆打捆机的市场逐渐趋于饱和[6]。之后开始研制圆捆打捆机，在60年代研制成功，70年代开始，大型的圆捆打捆机开始大规模的商业化生产，主要生产打捆机的公司包括凯斯纽荷兰、克拉斯、约翰迪尔等。

纽荷兰公司生产的BC5070小方捆打捆机（如图2所示）采用Super-Sweep 捡拾器、重型牵引架、大尺寸动力传动部件、齿轮驱动的打结器，它可以为用户捡拾更多的秸秆，柱塞在密封轴承上运行，不管作物条件如何，都能压成均匀、致密的草捆，为长途输送提供有力的条件。齿轮的打结器可以保证不漏掉草捆。

德国克拉斯公司生产的MARKANT 65D打捆机（如图3所示）生产效率高，操作方便，捡拾器捡拾作物干净，该打捆机打捆的长度可以在0.4～1.1 m间调节，调节打捆机的尾部曲柄把可调节草捆的压实度，该机型采用液压调节切割滚筒装置，使其草捆形状完美，并且该打捆机采用的打结器，可以保证打捆机在恶劣的条件下工作[7]。

约翰迪尔公司生产的F440R型圆捆打捆机（如图4所示）采用大直径喂入辊结合五个低转速齿杆，使捡拾效率提高50%以上，可靠耐用，捡拾器采用凸轮轨道设计，是收割潮湿作物的理想解决方案，处理能力更强的喂入辊，增强物料喂入通畅性，可以极大的降低堵塞风险，使打捆机在各种环境下都可以实现最大化生产。

2 国内研究现状

我国是农业机械制造大国，2013年生产总值已经位于世界第一，但是离农业机械制造强国还有一段距离，我国的农业机械在世界上的影响力不强，农业装备产业发展存在核心技术缺乏、产品结构不合理、制造技术能力低、农机农艺融合与全程机械化配套性差等问题[8]。农机企业规模小，产品以中小型低端为主，高端产品依赖进口，中低端产品严重过剩，低水平同质化竞争激烈，可靠性差。农业综合机械化水平相当于发达国家20世纪90年代中后期的水平，与发达国家相比落后20多年[9]。我国在上世纪50年代末开始生产蓄力固定式捆草机，在60年代的时引进了国外小方捆打捆机，并且开始仿制，在80年代初期仿制成功，并投放市场使用，但是由于市场需求低，技术不够成熟，逐渐退出市场[10]。近些年来，由于秸秆焚烧问题严重，加剧了环境污染，秸秆的处理问题难以解决，为秸秆打捆机的发展迎来了契机[11]。

目前我国研制生产打捆机的公司包括中国收获机械总公司、现代农装公司、农机院呼和浩特分院和中日合资世达尔公司等，国内打捆机主要机型有现代农装公司研制的9YFQ-1300/1600系列打捆机等机型，农机院呼和浩特分院研制的9YFQ-1.9方草捆打捆机以及上海世达尔公司的THB系列小方草捆打捆机。

浙江湖州星光农机开发出的橡胶履带自走式方捆打捆机（如图5所示），能依次自动完成捡拾、输送、喂入、压缩、打捆、放捆等工作，无极变速、橡胶履带行走、水田通过能力强，可在潮湿的稻田、麦田进行作业，推广前景好。

中国农机院呼和浩特分院研制的华德9YG-1-4型圆捆卷捆机（如图6所示），可以将不同种类的物料制作成圆柱形捆状物，将搂集成条的牧草或农作物秸秆等物料经过捡拾、喂入、压缩后制作成圆捆。这种圆捆卷捆机捡拾器的仿形性能好，捡拾遗漏率低，整机采用液压控制技术，实现了圆捆机的液压控制，使机器的自动化程度得到了提高，操作便捷，性能稳定。

雷沃公司生产的MF3040打捆机（如图7所示），采用德国进口D型打结器，性能稳定，可靠性高，打结时间短，成捆率高，整机采用纵轴线对称结构设计，中置牵引，行驶稳定性好，适合小地块和不规则的地块使用。

3 打捆机的发展趋势

由于圆捆打捆机相比于方捆打捆机，结构简单，使用调整方便，故障率低，生产率高，生产率可达7.5～12.5 t/h；圆捆草捆便于饲喂，散食时很容易铺开，损失少。由于这方面的原因，在我国圆捆打捆机仍然占有重要地位[12]。我国现阶段打捆机的发展与国外发达国家的水平还有一定的差距，因此要加强我国自主创新能力，研制适合我国国情的打捆机，提高打捆机的使用性能。要满足我国地域多样性、作物多元化、农艺复杂性对农机装备的需求，必须依赖自主创新解决[13]。

我国是一个传统型的农业国家，农业机械化水平虽然在不断的提高，但是由于农民的文化程度较低，以及传统观念的束缚，导致我国农业机械化程度仍然很低。但随着国家对生态环境的重视，国内对打捆机的需求越来越大，这给我国打捆机的发展提供了一个新契机[14]。目前，我国从事打捆机研发制造的科研单位和大型企业较少，相关的理论研究不多，虽然在成捆机理、液压控制等方面有所突破，但产品的稳定性和可靠性还是不高，核心技术上还缺乏竞争力[15]。

各種农作物秸秆的处理将是农业生产以后面临的一个大问题，如果能得到科学合理的解决将会产生巨大的收益，如果处理不当则会造成浪费甚至会污染环境。

（1）吸取国外先进的设计经验与技术手段，根据我国具体的国情和生产作业的具体情况，设计出适合的打捆机[16]。

（2）我国的科研人员要提高自主创新能力，在保证打捆机的可靠性及安全性的同时，还需降低生产成本。

在资源紧张的今天，要建立环境友好型和资源节约型社会，实现可持续发展，对农作物的秸秆回收利用显得尤为重要。从长远来看，研制多种打捆机以帮助农民处理废弃的秸秆，让农民有更多的时间去处理其他的事情[17]。随着打捆机的进一步研制，不仅对农业的可持续发展具有重要的意义，对社会也有巨大的经济效益。

参考文献：

[1] 燕晓辉，李树君，杨军太，等.大中型方捆捡拾打捆机整机原理研究[J].农业工程，2013，3（4）：95.

[2] 李双.D型打结器的捆绳成结原理与优化设计[D].镇江：江苏大学，2011.

[3] 周莹.方草捆打捆机发展现状分析[J].南方农机，2016（5）：11.

[4] 杜韧，张晗，李丹.圆捆机成型室的试验与研究[J].北华航天工业学院学报，2010（5）：1.

[5] 刘月.碎饲草圆捆打捆机设计[J].河北农机，2012（6）：56-57.

[6] 王俊棋.玉米秸秆收集打捆技术的分析与研究[D].长春：吉林农业大学，2016.

[7] 朱湘.克拉斯并购金亿扩中国市场[J]. 农经，2013（12）：70.