4MZ-3A型自走式采棉机技术特点及使用调整

王 楠，郭 勇，任 强

(1.现代农装科技股份有限公司，北京 100083； 2.中机美诺科技股份有限公司，北京 100083；3.中国农业机械化科学研究院集团有限公司，北京 100083)

0 引言

随着我国纺织业的快速发展及农业经济结构的不断调整，棉花作为主要的经济作物和纺织纤维原料，需求量逐年增加。我国是世界上最大的棉花消费国，2020年棉花种植面积250万hm2，位居世界第2位。我国的棉花种植区域主要分布于新疆、山东、河北、湖北、安徽、湖南和河南等地，这些省(自治区)的棉花种植面积均在10万hm2以上，年产量在10万t以上。

棉花产量的高低对国民经济和社会发展有重要的影响，但是棉花种植过程中，收获环节的劳动强度大、作业难度高，在棉花收获集中时期，经常出现劳动力不足等问题，迫切需要机械化采棉来解决棉花收获问题。机械化采棉的发展对解放劳动力、提高劳动生产率、降低生产成本和提高棉农收入等有重要作用。虽然国产采棉机生产厂家和产品种类较多，但是收获性能好、可靠性高的采棉机较少，与国外产品还存在一定的差距，尤其是关键部件仍然依赖进口，加快推进机械化采棉技术是今后发展的必然趋势[1-5]。

本文在分析国内外采棉机研究现状的基础上，重点对国内主流产品4MZ-3A型自走式采棉机技术特点及应用情况进行介绍，以期对采棉机研发、生产单位及用户提供参考[6-8]。

1 国内外研究概况

美国、澳大利亚、日本和法国对采棉机的研究较早。以美国为代表，1850年开始研发采棉机，1889年世界首台摘锭式采棉机成功问世，20世纪40年代实现批量生产，1975年，美国棉花生产基本实现机械化。

我国对机械采棉技术的研究起步较晚，从20世纪50年代开始，经过不断发展目前已拥有自主知识产权的国产采棉机产品。早期从事采棉机研究的单位主要有中国农科院农业机械化研究所、南京工学院、中国农业机械化科学研究院、新疆农垦科学院、新疆农业科学院、新疆生产建设兵团和新疆农业大学等。近年来，现代农装科技股份有限公司、新疆钵施然智能农机股份有限公司、铁建重工新疆有限公司、山东天鹅棉业机械股份有限公司和常州东风农机集团有限公司都在进行采棉机的研发生产。目前国内常见采棉机分为气力式、摘锭式、梳刷式和振动式4类，摘锭式采棉机按其摘锭相对地面的位置一般可分为水平摘锭式和垂直摘锭式。水平摘锭式采棉机相对于其他机型，其采净率高、含杂率较低、工作幅宽大、适应性强，采摘的棉花品质较高，目前应用较为广泛[9-16]。

2 主要结构和工作原理

4MZ-3A型自走式采棉机由现代农装科技股份有限公司研发生产，该机主要由静液压无级变速行走底盘、电液操控的水平摘锭式高效采棉头、双风道输棉系统、伸缩式大容量集棉箱、清洗系统、集中润滑系统及多点监测智能预警系统组成，采棉性能好，作业效率高，安全性好，技术先进。4MZ-3A型自走式采棉机如图1所示。

图1 4MZ-3A型自走式采棉机Fig.1 4MZ-3A self-propelled cotton picker

4MZ-3A型自走式采棉机作业时，分禾器将棉株导入栅格与压力调节板构成的采摘室，随着采棉机向前行走，棉株被挤压至一定宽度范围内，转动的摘锭以一定规律伸出栅格板，呈水平状垂直插入被挤压的棉株内，与吐絮棉铃接触后，摘锭上的钩齿挂住籽棉，把吐絮棉瓣从裂开的棉铃中取出，并缠绕在摘锭上，同时，摘锭在滚筒的旋转作用下从采摘室经过栅格板退出到脱棉区，高速旋转的脱棉盘将摘锭上的籽棉反向脱下。脱下的籽棉在气流的作用下从集棉室经过输棉管道被运送到棉箱，完成棉花采摘过程。

3 主要技术特点和参数

3.1主要技术特点

(1)配置新款进口液压泵驱动采棉头，匹配PRO12标准采头(18层脱棉盘，采用前12排、后12排摘锭座管)，采头转速调整分普通和高效两种模式，采头转速调节方便，可根据作业速度、棉田产量自动(自主)调整采棉头转速。采净率≥94%，含杂率≤10%，作业效率可达0.5～0.6 hm2/h。

(2)配置191.1 kW(260 hp)康明斯发动机，动力强劲，独创发动机横置结构；采头设计为双风道结构，不易堵塞，采摘效率高；旋转气吸式除尘系统，避免水箱堵塞；大功率直吹风机，风力大幅提升，提高输棉效率；超大水箱，散热效率高，彻底解决发动机高温现象；独有的水路防冻系统设计，解决低温停车或转场时水路系统结冰现象。

(3)33 m3大容量双层棉箱，装载质量2.2 t；30 s小倾角极速卸棉；500 L大容量燃油箱，减少作业时加油次数，缩短辅助时间。棉箱和卸棉设计有视频监控。水路压力、风机转速、行走及采头转速实现参数实时监测；吸入门、离合器、卸棉、中位、空挡、空滤和驻车等15个点的工作状态全程故障预警；挡位锁定；独创一键卸棉，安全性高。强化型双点支撑立轴，可靠性高；专用沙漠越野轮胎，防陷、接地压力小，通过性好。

3.2主要技术参数

4MZ-3A型自走式采棉机是根据新疆棉花机械化采收农艺特点，经过研发和技术升级推出的新型智能采棉机，其主要技术参数如表1所示。

表1 4MZ-3A型自走式采棉机主要技术参数

4 关键部件使用调整

4.1采棉头调整

采棉头是采棉机的关键部件，正确使用采棉头对保证收获质量和机器寿命有重要作用。采棉头可以左右移动，以方便清洁、检查和保养。工作时，确保其前后滚筒相对水平面前低后高，使前后滚筒的摘锭交叉接触更多的棉花，并最大程度地使残余物从采棉头底部排出去。

4.2分禾器调整

调整分禾器前需正确调整好采棉头的倾斜度和高度传感系统。如果棉桃位置较低，枝条密集且凌乱，在此情况下棉花不易采摘，需要将分禾器的尖端部位调整到低于下支撑板的底平面，分禾器刚好擦过地面而不是插入土壤中。另外，需定期检查分禾器尖端的金属耐磨盘磨损情况。

4.3栅格调整

进入棉行采棉时，通过调节栅格位置，使摘锭不与栅格发生干涉，且在摘锭离开棉行时缠绕的棉花也不会被扯掉。所有栅格的调整应保持一致。

4.4压紧板间隙和弹簧张力调整

采摘前要检查压紧板的间隙。手动压下线控开关使采棉头缓慢转动，如果摘锭尖部与压紧板之间发生触碰干涉，需向外调节压紧板避免其与摘锭尖部接触。弹簧弹力应当适用于大多数作业条件，可根据不同的作物和作业条件进行调整。弹力过大会挤掉绿色棉桃并导致棉箱中杂质过多；弹力太小又会在棉株上留下未采净的成熟棉花。

4.5脱棉盘柱调整

当摘锭刚进入脱棉盘时“稍微触及”脱棉盘；当摘锭完全处于脱棉盘的下方时，脱棉盘应与摘锭顶部平行；当摘锭离开时，不接触脱棉盘。脱棉盘柱的高度需要根据实际作业情况进行调节。每次棉箱卸棉后，检查摘锭的缠绕情况，确保摘锭和脱棉盘之间有轻微阻力。正常作业条件下，每天至少检查两次脱棉盘高度变化情况，并根据需要进行调节，确保各脱棉盘间距相等。

在极端作业条件下，脱棉盘的磨损可能会不均匀。如当植株较高而茂密时，大多数棉花都由上面的几个脱棉盘脱棉；当植株都比较矮小时，大多数的棉花由下面几个脱棉盘脱棉。因作物条件异常导致摘锭频繁发生缠绕时，需要增加脱棉盘高度的调整次数。如果由于磨损造成脱棉盘间距不相等，需要拆下脱棉盘柱进行研磨。在正常作物条件下，脱棉盘的磨损均匀一致，只需检查脱棉盘的调节情况即可。此时，只需将摘锭座管上的一排摘锭与底面狭槽排成一条直线，转动脱棉盘的同时检查摘锭上有无阻力。

4.6采棉头堵塞调整

如果清除了堵塞物之后，离合器仍然打滑，需重新检查堵塞情况或检查摘锭座管及脱棉盘是否有变形。如果摘锭座管被棉花堵塞，重新开始采摘之前，使用风机清理采棉头和风道，直到所有的棉花都从摘锭上脱落。

4.7摘锭调整

摘锭安装时，其一对圆锥齿轮须有一定的啮合间隙。为防止圆锥齿轮过紧啮合，摘锭需有一定的轴向窜动量。根据需要，摘锭安装调整时可在摘锭螺母后端面放置一个垫片，确保圆锥齿轮的正确啮合。严禁使用两片及两片以上的垫片进行调整。

5 结束语

我国是棉花生产和消费大国，多年来，国内棉花产量一直不能满足需求，今后很长一段时期内，棉花生产仍是国家重视的产业之一。研制适合我国国情的高性能采棉机对农业、纺织业的发展有重要意义，通过介绍国产4MZ-3A型自走式采棉机的技术特点及使用调整，让更多用户了解国产采棉机的特点和使用方法，也为采棉机研发、生产单位提供参考，以加快国产采棉机的发展。