黑龙江省秸秆圆捆打捆机应用现状及发展对策

2023-07-30孙锦秀

农机使用与维修 2023年5期

孙锦秀

(黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨 150081)

0 引言

黑龙江省是农业大省,也是农作物秸秆生产大省,每年农作物秸秆总产量约为9 000万t,占全国总产量的12.5%。农作物秸秆种类主要有玉米、大豆和水稻秸秆。秸秆特点是粗壮、硬质、潮湿、纤维素含量高,因此不易回收运输。在国家未出台秸秆再利用政策之前,有约1/2的秸秆被农民就地焚烧,不仅污染空气、破坏表层土壤,而且浪费大量宝贵的生物质能源;有约1/3的秸秆被联合收获机粉碎还田,但是黑龙江省冬季温度低,秸秆难以柔化发酵,不仅营养物质不易释放被植物吸收,而且影响次年播种作业;只有剩余的约1/6被回收外运离地。

目前,国内外农业打捆机按照打捆类型主要分为两大类,一类是方捆打捆机,另一类是圆捆打捆机[1]。圆捆机因其体积小,重量轻,需要动力小,操作简单,工作效率高[2],塑料膜包裹有利于保温加快秸秆发酵,因此成为黑龙江省农民秸秆回收的首选机械产品。调查了黑龙江省圆捆机应用现状,分析了不同圆捆机的特点,指出了圆捆机应用中存在的问题,提出了圆捆机的发展对策。

1 应用现状

目前,黑龙江省应用的秸秆圆捆打捆机(下文简称圆捆机)按照草捆直径分为大圆捆机和小圆捆机,草捆直径大于等于900 mm的属于大圆捆机,直径小于900 mm属于小圆捆机。

按照制造产地分为进口圆捆机和国产圆捆机。进口圆捆机种类多功能全,能满足不同地区、作业条件下的秸秆打捆要求,主要来源于德国、美国、法国、日本等国家,生产厂家有克拉斯、库恩、凯斯纽荷兰、约翰迪尔、爱科麦塞福格森等。进口圆捆机多为大中型打捆机,配套动力多在110 kW以上。人机工程智能化、自动化、机电液一体化程度都高于国产圆捆机,售价高,单价一般在120万～200 万元之间。国产圆捆机多为中小型打捆机,由于国内从事秸秆打捆机的研究和制造起步晚、起点低、技术储备不足,技术先进性和作业可靠性较进口圆捆机相对落后,除人机工程智能化、自动化水平相对较低外,作业速度和作业效率低,关键部件可靠性差,机型单一,功能不全。配套动力多在110 kW以下,优势在于整机和配件售价低、配件供应有保障、售后服务及时。

圆捆机是通过捡拾装置将作物秸秆收集进入打捆室,在成形腔中形成圆柱状捆包芯,驱动式钢辊顺时针转动,带动捆包芯旋转,持续喂入的秸秆在摩擦力的作用下逐渐缠绕在捆包芯上形成圆捆,当捆包缠绕到预定的尺寸,采用缠绕网对秸秆捆包进行缠绕后放出[3]。其产品圆柱状的秸秆捆束比方形捆束更为简单,在打捆过程当中无需打结器,所以圆捆机发生故障的概率低,工作可靠性高,机械结构相对简单,整机体积比较小。圆捆机相对于方捆机而言,其主要优点是效率比较高,动力小,需要驱动功率较低,价格较低。但是由于圆捆机是采用缠绕网对草捆进行包裹,对没有完全干枯的秸秆打捆时可能发生缠绕而造成打捆机堵塞,导致工作稳定性降低。圆柱形草捆浪费运输空间不利于降低运输成本。圆捆机根据缠绕辊工作方式不同分为外卷式和内卷式。

2 黑龙江省应用的机型

2.1 中机美诺 5120 /5120k圆捆机

该机使用范围广,可用于多种软秆农作物(水稻、大豆、小麦和牧草等)秸秆打捆;生产率高,可以达到30 捆·h-1;捆径尺寸可调,秸秆压缩密度可调,可以自动卸捆;绕线精准,间距可调;低平弹齿捡拾器幅宽大、动作轻柔、拾净率高,能最大程度减少作物损失。

2.2 蒙拓9YX618型超大圆捆机

该机是呼伦贝尔市蒙拓农机科技股份有限公司最新研发的一款圆捆机,分为超大标准型、超大反喂入型、超大胶辊型三种机型。草捆包型紧实,同时秸秆捡拾干净彻底,采用独特的牵引装置,转弯半径小,转向灵活,转弯时与传动轴互不干扰,随意转弯。针对东北地区高寒积雪等特定作业环境,配置了高强度加粗型弹齿,保证了设备在极寒条件下的正常作业。

2.3 星光玉龙9YYG-1.25型圆草捆打捆机

该机采用专利技术无凸轮传动捡拾器,构造相对简单,运行静音效果好。配置干油、稀油全自动润滑装置,对链条、轴承等部位进行定时注油润滑,保养维护更加便捷;送料搅龙上以双螺旋形式排列搅龙齿,秸秆在搅龙的持续挤压下通过刀片,双螺旋搅龙齿促使系统以滑切方式进行切割,可以避免产生负荷峰值,减小切割应力,效率更高,捡拾效果更佳。链板式压捆系统由超高强度橡胶带连接六棱柱状金属压捆杆组成,相对于滚筒式压捆系统运行平稳,效率高,草捆压实均匀、密度更大,适用于牧草、水稻、小麦、玉米等多种农作物秸秆打捆。

2.4 德沃 9YG 系列圆捆机

该机采用的万向传动轴槽口式离合器过载后无需更换摩擦片即可恢复工作,节省大量的维修时间;手持式彩色触摸屏和采用工业机器人标准的控制系统,工作稳定、可靠,配合高精度的位移传感器,使打捆重量精确可控。智能高精度缠绕传感器能精确定位缠网圈数,大幅降低打捆成本;打捆过程全程监控,设备运行情况一目了然。尤其是关键工作部件捆包成型滚筒强度高,解决了重载荷作业滚筒易变形的技术难题。秸秆底仓采用全液压无级调节技术,可以上下浮动,自动适应作物流,并具有超流量或异物堵塞报警功能,方便清理、维护。

2.5 约翰迪尔 F441R圆捆机

该机适用于多种作物秸秆捡拾打捆,秸秆捡拾器安装了5组捡拾弹齿,大幅提高了捡拾作业效率。秸秆喂入辊和推进搅龙同轴,缩短了喂入辊与捡拾器之间的距离,减少了整机长度。不锈钢材质的喂入辊表面光滑,提高了秸秆喂入顺畅度,同时降低了粘草故障率,减少了堵塞的风险。该机独具液压快速排堵技术 ,当发生堵塞时不必人工下车排堵,只需驾驶员通过驾驶室内的控制面板控制液压系统增加喂入辊之间的间隙进行排堵,大大提高了工作效率。

2.6 克拉斯 VARIANT系列圆捆机

德国克拉斯农机公司早在1921年就发明了其专利产品——打结嘴,应用于不同型号的打捆机中。该公司生产的 VARIANT系列圆捆机可人工调节打捆室规格,打出尺寸不同的捆包,捆包外观规范良好。该机操作方便、可靠性高、草捆密实,生产率高,能满足不同的打捆需求。

2.7 库恩 VB2200系列圆捆机

采用新型整体转子显著提高了生产效率,各种作物条件下都能提供非常高的吞吐率。整体喂料转子 (OPTICUT)标配14把(也可选配23把)割刀,提高切割效率;全液压控制调节切割底板和刀片间隙可快速排除堵塞;渐进密度调节装置(Progressive Density)解决了恒定拉力使得捆包内芯密度大外层密度小的难题,实现了捆包整体密度的一致性;传动系统经久耐用,采用了1″链条。链条维修量小、工作可靠、使用寿命长。BalePack 智能高精度打捆和缠膜系统,可选择捆网或捆绳捆绑方式;配备作业全程监测器,作业过程可实时监控。

2.8 格兰6350Rotor圆捆机

该机可选配14把切刀,将作物切得更短,以加大草捆密度;小直径喂入辊,使作物喂入更加顺畅,喂入防堵塞装置为标准配置;旋转切刀可有效切碎作物,切刀带有弹簧保护装置,运转安全可靠,可在驾驶室内进行控制;适合于重型青贮收获,有17个重载型压扁辊能高效完成高密度的打捆作业;传动链条自动润滑,减少维修保养时间,降低工人劳动强度,延长设备使用寿命。

3 圆捆机应用中存在的问题

3.1 缺少完善的设计理论,核心技术不成熟

虽然国产圆捆机与进口圆捆机外形相似、功能接近,但是目前我国从事圆捆打捆机研发制造的大型企业较少[3],国产圆捆机的科研和生产长期处于模仿进口圆捆机水平,缺少对设计理论的专门研究,设计理论没有创新,核心技术不成熟,使得国产圆捆机的最终成捆率、草捆密度一致性都比进口圆捆机低,这直接造成了秸秆压缩成捆时密度不能精确的调节控制,草捆个体之间的密度、尺寸等差异较大、散捆率较高。