国内农作物秸秆收获打捆装备典型机具

张 丽，王 强，鲍志亮，翟改霞，贺 刚，高 磊，孟玉刚，张 宁

(中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司，内蒙古 呼和浩特 010010)

0 引言

我国是农业生产大国，也是农作物秸秆生产大国，全国每年生产的各类农作物秸秆总量约8亿t[1]。农作物秸秆是很好的清洁可再生资源，可以作为饲料、肥料、燃料及工业原料，广泛应用于农业生产、生物发电和建筑材料等多个领域。然而，我国的秸秆综合利用率较低，秸秆被焚烧、丢弃，造成严重浪费和环境污染等问题。

在一些畜牧业发达的国家，作物秸秆的青贮转化率已达到90%以上，这其中秸秆打捆机扮演了主要角色，发挥了重要作用。为推动秸秆的收集综合利用，国内农业科研院所、企业和高校的专家学者们对国外打捆机进行引进消化再吸收，研制了符合我国国情的秸秆打捆机[2-9]。还有一些企业研制出了国内独有的秸秆切割揉碎打捆机和清洁除尘方捆机，使我国秸秆打捆装备逐渐走向成熟并不断向多品种、多规格、系列化发展。本文主要对国内农作物秸秆收获打捆装备的几款典型机具进行简要分析。

1 打捆装备分类

秸秆收获打捆装备根据所打草捆的形状不同，分为方草捆压捆机和圆草捆卷捆机。

方草捆压捆机按机组型式可分为固定式、牵引式和自走式，其中牵引式和自走式都带有捡拾器，称为捡拾压捆机。方草捆压捆机按草捆密度分为3种：低(<100 kg/m3)、中(100～200 kg/m3)、高(200～300 kg/m3)。目前以中、高密度居多[10]。

圆草捆卷捆机从成形原理上分为外缠绕式和内缠绕式。从结构形式上，外缠绕式又可分为辊筒式、短胶带式、辊杠式，内缠绕式又可分为长胶带式和链杆式[11]。

目前市场上还出现了秸秆粉碎型收获打捆装备，对站立秸秆和人工割倒的多种状态秸秆进行粉碎打捆作业，更好地实现了硬秆作物的回收利用，主要包括秸秆切割揉碎方捆压捆机、秸秆切割揉碎圆捆卷捆机和新型清洁除尘方捆压捆机。新型清洁除尘方捆压捆机加入除尘土功能，大大提高草捆清洁度，满足高质量饲喂需求。

2 方草捆压捆机

2.1 方草捆捡拾压捆机

方草捆捡拾压捆机通常由牵引架、捡拾器、输送喂入机构、活塞、压捆室、打捆机构和传动系统等部分组成，在压捆机上普遍采用弹齿滚筒式捡拾器[11]。目前市场上方草捆捡拾压捆机的捡拾器宽度有1.5、1.9和2.2 m。

(1)华德9YFQ系列正牵引方草捆捡拾压捆机。

中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司生产的华德9YFQ系列方草捆捡拾压捆机有捡拾器宽度为1.5、1.9和2.2 m的3种型号。9YFQ-1.9型方草捆捡拾压捆机如图1所示。与传统方捆机(侧牵引)相比，该系列方捆机具有对称纵轴线，行驶稳定性好，容易牵引，能适应在小块和不规则地块上作业[12]。此机型的用户口碑较高，2020年农机补贴公示销量数据显示，9YFQ-2.2型方草捆捡拾压捆机的销量位居捡拾方捆机总销量第3名，市场占比为6.28%。

图1 华德9YFQ-1.9型方草捆捡拾压捆机Fig.1 Huade 9YFQ-1.9 square baler

(2)花溪玉田开拓者三道绳方捆机。

新乡市花溪科技股份有限公司开发的开拓者三道绳方捆机如图2所示。其主要技术参数：捡拾宽度2.2 m；打结器数量3个；压缩室截面尺寸(宽×高)为540 mm×370 mm。采用3组德国拉斯柏重型打结器。草捆密度采用4向液压加压，电控调节，保证草捆密度恒定，捆形方正。全车运用智能化设计，采用北斗导航智能定位系统，配备双高清摄像头、高清显示器，作业状态和故障可以实时显示，并且历史作业状态可追溯。精准作业定位和作业量显示，并可实时轨迹回放。全部采用与汽车相同工艺的电泳涂装，耐久防锈，圆润光滑，整机做工精细，造型独特。

图2 花溪玉田开拓者三道绳方捆机Fig.2 Huaxiyutian pioneer three-rope square baler

(3)花溪玉田9YFZ-1.9型履带自走式方草捆打捆机。

新乡市花溪科技股份有限公司开发的9YFZ-1.9型履带自走式方草捆打捆机如图3所示，捡拾宽度1.9 m，压缩室截面尺寸(宽×高)为480 mm×360 mm。其采用中日合资行走底盘，性能优良、质量可靠，在黑龙江严寒区域实现66.67 hm2(1 000亩)地连续作业零故障；压缩室宽度加大，喂入量增大，效率提高10%以上；更适用于水田、丘陵山区及小地块的秸秆收集打捆作业。

图3 花溪玉田9YFZ-1.9履带自走式方草捆打捆机Fig.3 Huaxiyutian 9YFZ-1.9 crawler self-propelled baler

(4)星光玉龙9YFL-1.9型履带自走式打捆机。

星光玉龙机械(湖北)有限公司研制的9YFL-1.9型履带自走式打捆机如图4所示，捡拾宽度1.9 m，压缩室截面尺寸(宽×高)为460 mm×360 mm。主要特点：无级变速、橡胶履带行走、水田通过能力强；结构紧凑、重心低、前后尺寸短、转弯半径小；侧面胶带柔性输入，传动平稳、可靠性高，无需超越离合器；工作效率高(最大工作前进速度1.8 m/s)、能耗低；捡拾装置前置，田角地头捡拾干净彻底；装车运输方便，便于转场及跨区作业[13]。

国内方草捆捡拾压捆机典型机型技术参数对比如表1所示。从捡拾宽度、压缩室尺寸、挂接方式来看，我国方草捆捡拾压捆机的发展已成系列化，小方草捆打捆机发展已趋成熟，逐渐向高密度、大截面方草捆压捆机方向发展。然而，仍存在国产打结器可靠性低需依赖进口，关键零部件可靠性差等问题。

图4 星光玉龙9YFL-1.9履带自走式打捆机Fig.4 Thinker Arrow 9YFL-1.9 crawler self-propelled baler

2.2 粉碎型方捆压捆机

粉碎型方捆压捆机通常由牵引架、粉碎割台、输送喂入机构、活塞、压捆室、打捆机构和传动系统等部分组成。带有除尘功能的粉碎型方捆压捆机还有除尘装置。粉碎刀的结构型式分为甩刀式、Y型锤爪式和直刀式等。捡拾器宽度以2.2 m为主。

(1)雷沃MF60系列秸秆粉碎型压捆机。

潍柴雷沃重工股份有限公司生产的雷沃MF60系列秸秆粉碎型压捆机包括MF6032、MF6040、MF6045、MF6045A，捡拾宽度分别为1.6、2.0、2.2和2.2 m。雷沃MF6045型秸秆粉碎型压捆机如图5所示。其主要特点：采用高强度链条、双排链结构，传动能力强，故障率低；强化安全螺栓，传动强劲，安全螺栓断裂次数显著降低；双用放捆可实现草捆不同摆放方式，满足不同用户需求；轴承密封性能高，且增加冲压轴承座厚度，对多尘土的作业环境适应更强，轴承使用寿命更长；打结器采用集中润滑，用户润滑操作方便，可靠性高。

图5 雷沃MF6045型秸秆粉碎型压捆机Fig.5 LOVOL MF6045 flail-type baler

(2)华德粉碎型秸秆压捆机。

中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司生产的华德粉碎型秸秆压捆机包括9YFG-2.2型单刀轴切割揉碎压捆机(图6)和9YJS-2.2型双刀轴切割揉碎压捆机(图7)，工作幅宽均为2.2 m。9YFG-2.2型单刀轴切割揉碎压捆机的粉碎刀是甩刀式，割台可与弹齿滚筒式捡拾器互换。9YJS-2.2型双刀轴切割揉碎压捆机的割台采用前锤爪式+后甩刀式，揉碎效果更好，可以达到直接饲喂要求；采用独立减振装置，降低作业时割台振动强度，延长整机使用寿命[14]。

图6 华德9YFG-2.2型单刀轴粉碎压捆机Fig.6 Huade 9YFG-2.2 flail-type baler

(3)顺邦粉碎型除尘压捆机。

四平市顺邦农机制造有限公司生产的粉碎型除尘压捆机有9YFZ-2.2型秸秆饲料半自动打捆机(图8)和9YFZ-2.2A型秸秆饲料全自动打捆机(图9)，捡拾宽度2.2 m[15]。

9YFZ-2.2型秸秆饲料半自动打捆机可将不同类型的秸秆(卧秆、立秆、联合收割机收获后的秸秆)进行捡拾、粉碎、除土、打捆、人工套袋，除驾驶员外还需人工套袋。缺点是增加人工成本，套袋操作人员劳动强度大。此机型逐渐被全自动打捆机替代。

表1 国内方草捆捡拾压捆机典型机型技术参数Tab.1 Technical parameters of typical models of domestic square baler

图7 华德9YJS-2.2型双刀轴粉碎压捆机Fig.7 Huade 9YJS-2.2 double-chop baler

图8 顺邦9YFZ-2.2型秸秆饲料半自动打捆机Fig.8 Shunbang 9YFZ-2.2 semi-automatic baler

图9 顺邦9YFZ-2.2A型秸秆饲料全自动打捆机Fig.9 Shunbang 9YFZ-2.2A fully automatic baler

9YFZ-2.2A型秸秆饲料全自动打捆机对秸秆进行捡拾、粉碎、除土、打捆、自动捆绳打包，只需驾驶员一人操作。生产效率2～3捆/min，每包质量20～25 kg，配套动力≥132.3 kW。优点：较半自动打捆机节约人工成本，效率高；收获后秸秆的清洁度高，揉丝可调，满足直接饲喂要求；高密捆包可以降低运输成本；自动缠网装置可以避免秸秆太碎造成的不成捆现象。缺点：液压压包系统限制了打捆机的收获效率；夏季作业时液压易发热，影响作物的收获；整机质量大，能耗高，电控和液压系统较多，维修困难，维护成本高。2020年农机补贴公示销量数据显示，9YFZ-2.2A型秸秆饲料全自动打捆机销量第1名，市场占比为13.35%。

国内粉碎型方捆机典型机型技术参数对比如表2所示。粉碎型方捆机代表厂家有雷沃公司、华德公司和顺邦公司等。

3 圆草捆卷捆机

3.1 捡拾圆捆卷捆机

(1)优牧达圆捆机。

呼伦贝尔市瑞丰农牧业科技有限公司生产的优牧达圆捆机包括3种机型：9YD-1.0型、9YG-1.2型和9YG-1.4型。其捡拾宽度分别为1 720、2 030和2 260 mm，成捆室尺寸(直径×宽度)分别是900 mm×1 000 mm、1 200 mm×1 200 mm和1 200 mm×1 400 mm。9YG-1.4型圆捆机(图10)特点：可连续螺旋喂入，喂入量大；集中润滑，省时省力；采用全自动控制系统，可以实现远程定位和远程控制功能；成捆质量大，捆型规则。

(2)辽宁海阔全齿轮传动圆捆机。

辽宁海阔机械设备制造有限公司生产的9YH-1.25A型圆捆打捆机(图11)，采用齿轮传动取代链条传动，齿轮全封闭，运行平稳、操作安全，结构简单、故障率低，作业效率高。捡拾宽度为2.2 m，成捆室尺寸(直径×宽度)为1 250 mm×1 250 mm。

表2 国内粉碎型方捆机典型机型技术参数Tab.2 Technical parameters of typical models of domestic crushing square baler

图10 优牧达9YG-1.4型圆捆机Fig.10 YOMUDA 9YG-1.4 roll baler

图11 海阔9YH-1.25A型圆捆打捆机Fig.11 Haikou 9YH-1.25A roll baler

(3)蒙拓9YT-1180型不停车圆捆机。

呼伦贝尔市蒙拓农机科技股份有限公司生产的9YT-1180型不停车圆捆机(图12)实现了不间断打捆作业，以往的圆捆机捆包完成后，需要停车后进行捆网，该机型完全不用停车等待，捡拾、捆网、吐捆等动作全部在设备行走中同步进行，该机型大大提高了作业效率。该机捡拾宽度2.2 m，成捆室尺寸(直径×宽度)为1 400 mm×1 700 mm。

国内捡拾圆捆机典型机型技术参数对比如表3所示。现阶段国内圆捆机还处在发展阶段，捡拾圆捆机种类较齐全，液压控制、电子监控及自动化技术在圆捆机的应用还不成熟，田间作业时易发生故障。国内圆捆机逐渐向高可靠性、智能化方向发展。

图12 蒙拓9YT-1180型不停车圆捆机Fig.12 Mengtuo 9YT-1180 non-stop roll baler

3.2 粉碎型圆捆卷捆机

(1)蒙力ML8218型秸秆切割揉碎圆捆机。

呼伦贝尔市蒙力农牧业机械制造有限公司生产的蒙力ML8218型秸秆切割揉碎圆捆机(图13)，捡拾宽度为1 844 mm，成捆室尺寸(直径×宽度)为1 100 mm×1 250 mm，捡拾器结构型式为甩刀式，滚筒数量为16个。该机粉碎装置和捡拾器可以实现互换，不但可以收获割倒铺放后的秸秆，还可以收获站立的玉米等高秆农作物秸秆，满足不同客户群体的需求。驾驶室内配置终端控制手柄，手动即可完成全部功能。根据客户不同需求，可以选装互联网远程控制器，可在线检测打捆机的作业信息、地理位置信息等参数并可通过手机APP推送售后服务[16]。

(2)华德9YGR-2.2型切割揉碎圆草捆打捆机。

中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司生产的华德9YGR-2.2型切割揉碎圆草捆打捆机(图14)，捡拾器宽度2 220 mm，成捆室尺寸(直径×宽度)为1 200 mm×1 400 mm，捡拾器结构型式为甩刀式，卷压滚筒数量18个。采用智能控制系统，减少人力操作，方便用户使用，具有故障诊断报警功能，可选装GPS模块实现实时监控圆捆机作业[17]。

国内粉碎型圆捆机典型机型技术参数对比如表4所示。粉碎型圆捆机是近几年的新型机型，对于收获高秆、硬质秸秆有其突出的优势，越来越受到用户的青睐。捆包易散捆是粉碎型圆捆机比较突出的问题。

表3 国内捡拾圆捆机典型机型技术参数Tab.3 Technical parameters of typical models of domestic round balers

图13 蒙力ML8218秸秆切割揉碎圆捆机Fig.13 Mengli ML8218 flail-type roll baler

图14 华德9YGR-2.2型切割揉碎圆草捆打捆机Fig.14 Huade 9YGR-2.2 flail-type roll baler

表4 国内粉碎型圆捆机典型机型技术参数Tab.4 Technical parameters of typical models of domestic crushing round baler

4 结束语

经过多年引进消化吸收再创新的发展模式，国内中、小型捡拾方捆机逐渐成系列化，可靠性不断提高，品牌发展众多，如“华德”、“顺邦”等品牌公司不断创新，研制出国内独有的秸秆粉碎型打捆机和清洁除尘压捆机，为我国秸秆收集利用提供有力的装备支持。不可否认的是，国内方捆机仍存在中低端产品同质化严重，关键核心零部件如打结器还需依赖进口的问题。对于国内圆捆机的研究，多停留在某一固定机型的某些关键装置的优化与改进上，而对于基础理论的研究较少，无法从实质上对机具进行创新与突破。针对圆捆机作业过程中需停机缠网卸捆、无法连续作业这一问题，国内一些企业已经研制了不停机作业圆捆机，然而由于其可靠性较低、价格昂贵，用户接受度不高。