關鍵詞: 秸稈; 打捆機; 應用現狀; 發展趨勢。
0 引言。
中國的秸稈資源非常豐富、數量巨大、種類繁多。據農業部統計數據顯示:2015 年,我國秸稈總量達 9億 t 多。其中,水稻秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈分別占全國秸稈總量的 25% 、24% 、12. 73% ;長江中下游區、黃淮海區、東北區、西南區秸稈總量分別占全國秸稈總量的 25. 63% 、23. 48% 、17. 19% 、13. 74%[1],秸稈是21世紀具有潛力的可再生生物質資源。
秸稈可用于喂養牲畜、焚燒發電等,但存在密度比較松散、受作物收獲時間限制、貯存運輸困難等問題,因此有效解決這些矛盾,是提高秸稈的綜合利用率的關鍵環節。
在田間,秸稈直接被打捆,不僅解決秸稈浪費和就地焚燒難等問題,且可推動秸稈資源規?;?、工業化使用,提高了秸稈資源的綜合利用率,具有顯著的經濟和社會效益.據中國農業大學成套設備所的實驗統計得出:秸稈經過打捆機壓縮成型后平均密度增大 10 倍,存 儲 空 間 減 少 了 90% ,運 輸 成 本 降 低70%[2].圖 1 為當前主要打捆機分類。
1 割捆式打捆機。
1. 1 割捆機工作原理。
割捆機按工作形式分為側面形、后面形、后側面形及回轉形。其中,側面形和后側面形主要應用于水稻、小麥打捆,后面形主要應用于蘆葦打捆。這幾種割捆機雖然工作形式不同,但工作原理基本一致。該機型由行走機構、動力傳動機構、切割機構、秸稈輸送機構、操縱機構和打捆機構等組成[3 -5],如圖 2 所示。
工作原理:割捆機工作時,倒伏的秸稈被扶禾器扶起,分禾器將秸稈分開;扶禾器把待割的秸稈向切割器方向引導并在切割時扶持,經割刀割斷后推向割臺輸送裝置,通過鏈傳動送至打捆裝置處;當秸稈進入打捆裝置后,可以擺動的壓緊桿使秸稈集中在打捆繩一側,并暫時??吭陔x合器控制桿上,此時秸稈被擠壓在壓緊桿和離合器控制桿之間;當受到壓緊桿擠壓的秸稈壓力達到預設值時,離合器接通,打捆機構開始工作;完成打結后秸稈捆被放出桿拋送出割捆機,同時捆繩被壓繩板上的割刀切斷,打捆完成[3 - 5].
1. 2 國外水稻割捆機發展現狀。
隨著美國搖臂收割機的推廣使用,1850 年許多科研機構和公司開始研究設計打捆機構,之后歐美等國家陸續研制出手動打捆機、自動打捆機、鐵絲割捆機和麻繩割捆機等。1880 -1900 年期間,麻繩割捆機在市場上的占有率逐年增加;1900 年以后英國、加拿大、前蘇聯、德國等國家也開始在小麥地里使用麻繩割捆,機割捆機得到飛速發展;進入 1930 年以后,聯合收割機在歐美等國逐漸替代了麻繩割捆機.
日本相對歐美國家在割捆機運用方面晚了大約100年,但日本根據本國農業機械化特點設計并生產了小型割捆機[3];1950 年左右,打捆裝置可以穩定工作的人力割捆機研制成功;1960 年,日本發明了動力連續的割捆機并在 1965 年推廣使用,這種割捆機是當今亞洲等地割捆機的研究和設計的基礎。近年來由割捆機打捆的水稻秸稈只占機器收獲的 15% ,但割捆機研制水平仍處于世界前列。
1. 3 國內水稻割捆機發展現狀。
國內于 1990 開始研究割捆機。黑龍江八一農墾大學對進口割捆機的各個工作機構進行了深入研究;同期,黑龍江省水田機械化研究所研制出4GK - 90型水稻割捆機,并將其投入市場;2005 年,李保成等人對割捆機打捆機構各部件的相位變化規律做出詳細分析;2009 年,張洪山等人提出采用水稻、小麥等農作的秸稈代替原有割捆機的捆繩,根據現有割捆機的結構與工作原理,研制出一種水稻本禾割捆機。該割捆機不僅解決了水稻、小麥等秸稈晾干后體積縮小產生捆繩脫落的問題,而且打捆后的秸稈能及時晾曬,農作物的籽粒繼續吸收莖稈的營養,增加產量.2014 年,楊壚昱分析研究了割捆機的往復式切割機構,通過實驗得出:切割機構的刀片采用削切的方式后,切削載荷與切削功率分別降低60% 及 30% .
我國的一些農機企業如浙江挺能勝機械有限公司、鑫綠金機械有限責任公司對割捆機也進行了探索研究并生產了一批割捆機.通過調研發現,多數產品存在一些問題,如打結器工作不穩定及成捆率低等.
2 圓捆機打捆機。
2. 1 圓捆打捆機工作原理。
圓捆打捆機主要由撿拾粉粹機構、捆繩機構、成捆室、鏈傳動機構、卸捆機構和密度調節機構等組成,能完成秸稈的收集、運送、打捆、繞繩、割繩和開關倉門等一系列動作[8 -10],如圖 3 所示。
工作原理:圓捆打捆機一般和拖拉機配套使用,其動力由拖拉機提供并傳遞到各工作部件;由喂入機構把秸稈送進四周布滿不停轉動鋼錕的成捆室內,秸稈在成捆室內不斷翻滾積累擴大;當秸稈捆最外圍與成捆室內的鋼錕完全接觸并達到預設密度時,控制器發出信號使繞繩機構的電磁離合器接通,夾繩輥開始轉動,對圓秸稈捆進行繞繩,同時喂入機構的電磁離合器分離,喂入機構停止輸送秸稈;繞繩結束時,在割刀割斷麻繩的同時蜂鳴器接通,駕駛員操縱液壓油缸打開倉門進行卸捆;倉門關閉后,控制器發出信號接通喂入機構的電磁離合器,再次喂料重復下一個循環[8 -10].