玉米秸稈打捆機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

趙婉寧+操子夫+楊雨林+潘世強

摘 要：我國是農(nóng)業(yè)大國，土地以農(nóng)戶分散經(jīng)營為主，玉米秸稈產(chǎn)量較大且分布較為分散。為了提高我國玉米秸稈利用率，對玉米秸稈回收就顯得十分重要。本文概述了國內(nèi)外打捆機的研究現(xiàn)狀，研究了現(xiàn)有打捆機如圓捆打捆機、方捆打捆機、外纏繞式打捆機、內(nèi)纏繞式打捆機的結(jié)構(gòu)特點，性能參數(shù)及優(yōu)缺點，闡述了打捆機的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：秸稈；打捆機；現(xiàn)狀

中圖分類號：S233.4 文獻標識碼：A

來自國家糧食局糧油信息中心和中國糧食行業(yè)協(xié)會預測數(shù)據(jù)顯示，2013年我國玉米產(chǎn)量約達到21500萬t，秸稈產(chǎn)量達34400萬t左右，秸稈產(chǎn)量較去年增加1120萬t。隨著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展和進步，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量增大，導致了農(nóng)作物秸稈出現(xiàn)大量的剩余，并且大部分秸稈被用作柴燒做飯，甚至直接在田間進行簡單的焚燒，這樣不僅造成資源的嚴重浪費，而且對環(huán)境有很大的污染，影響人類的健康。為防止農(nóng)民因焚燒秸稈而帶來的環(huán)境污染，增加農(nóng)民的經(jīng)濟收入，對玉米秸稈進行打捆，這樣做更易于銷售，并且有利于資源的合理利用，因此，對秸稈的打捆收儲再利用顯得尤為重要。

1 國內(nèi)外打捆機研究情況

1.1 國外打捆機研究情況

在國外，打捆機的生產(chǎn)已有100多年的歷史，從最初的蓄力機械打捆機到小方捆打捆機，再到現(xiàn)有的圓捆打捆機以及大中型打捆機[1]。早在1958年，美國人就研制出了圓捆打捆機，直到現(xiàn)在，仍有地方使用該打捆機。1973年，英國生產(chǎn)了Hesston 605B型大圓草捆機，由于該機的工作條件不受天氣條件的影響，受到了土地牧場主的極大歡迎，到1977年，已出售1000臺左右。在20世紀60年代，西方國家秸稈收獲機械的發(fā)展達到高峰期。在此時期，畜力機械不斷被淘汰，而與拖拉機等動力機械配套作業(yè)的農(nóng)業(yè)機械逐漸被使用。自此，新型玉米秸稈收獲機械得到了迅速推廣。

國外有很多著名的品牌如John Deere、NEW HOLLAND、CLAAS等都在生產(chǎn)打捆機，且生產(chǎn)出的打捆機品種齊全，能夠滿足不同打捆條件及不同打捆要求下的打捆作業(yè)，具有作業(yè)方便、安全等特點。例如，NEW HOLLAND BC5000系列小方捆打捆機具有撿拾效果良好、對地面的適應性強、消耗動力小、作業(yè)效率高、安全可靠故障少的特點；John Deere系列小型打捆機是同大中型輪式拖拉機配套使用的牧草處理機械，具有結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)方便、不壓草鋪的特點；CLASS系列打捆機采用手動、電子結(jié)合控制草捆設(shè)定裝置，操作方便、草捆密實，采用CLASS打結(jié)器，對作物狀態(tài)和天氣條件適應性強。

1.2 國內(nèi)打捆機研究情況

我國對玉米秸稈打捆機械研究的起步較晚，且發(fā)展速度較慢。我國在20世紀70年代末期從國外引進了撿拾打捆機，開始了對打捆機的研究。在20世紀80年代初期，我國成功研制出打捆機并開始投入使用。通過對國外引進的打捆機生產(chǎn)技術(shù)的學習，并對其中部分機型進行改進，使之適合我國國情，產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加，產(chǎn)品的性能也不斷得到提高。

打捆機按其打捆原理分有外纏繞式和內(nèi)纏繞式2種[2]，按其打捆形狀分為方捆機和圓捆機2種[3]。目前，以內(nèi)蒙古寶昌牧業(yè)機械廠生產(chǎn)的9KJ-1.4A型方捆撿拾打捆機為方捆機代表；以新疆聯(lián)合機械集團牧業(yè)機械廠生產(chǎn)的92YG-1.5型圓捆打捆機為圓捆機代表，在國內(nèi)生產(chǎn)應用較多。圓捆打捆機作為收獲秸稈的主要機具在國外已得到廣泛的應用[4]。但我國目前圓捆打捆機類型較少，尚不能滿足國內(nèi)市場的需求。國內(nèi)應用的大型圓捆機以長膠帶式為主；小型圓捆機打捆機以鋼輥式為主，在我國農(nóng)村進行農(nóng)作物秸稈打捆時，主要應用的就是這種打捆機，此打捆機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，作業(yè)效率高，配套動力小，造價低，其主要缺點是在秸稈較濕的情況下，易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，從而無法進行打捆。

針對打捆機在工作過程中出現(xiàn)的問題，王春光[5]等人設(shè)計了鋼輥外卷式圓捆打捆機，對喂入機構(gòu)的運動軌跡和螺線打捆室進行了描述與分析，并證明了該機能夠在不同的作業(yè)環(huán)境和不同作業(yè)條件下進行工作。王德福[6]等人對青貯稻稈打捆機進行了改良研究，在打捆機的打捆室入口處裝配了噴嘴，在完成打捆的同時能夠噴入液體添加劑，實現(xiàn)了對稻稈的調(diào)質(zhì)。王春光，馬衛(wèi)民[7]等人為了進一步提高鋼輥外卷式圓捆打捆機的緊密程度，中國農(nóng)業(yè)機械化科學院呼和浩特分院設(shè)計了鋼輥預壓式圓捆機，其具有外緊內(nèi)松的結(jié)構(gòu)，易于通風干燥的特點。徐鵬云[8]等人結(jié)合長膠帶和鋼輥的優(yōu)點，設(shè)計了一種固定式玉米秸稈打捆機，對其關(guān)鍵部件進行了參數(shù)化設(shè)計與仿真，并使用Mechanica、Mechanism分別完成了應力分析及機構(gòu)的運動模擬仿真。叢宏斌，李明利[9]等人在對已有的玉米收獲機械的基礎(chǔ)上進行了改進，研發(fā)了一種能同時完成玉米收獲，秸稈收集及打捆等多項作業(yè)的玉米打捆收獲機械。該機具有良好的打捆效果且工作安全可靠的特點。王德福，蔣亦元[10]等人對鋼輥式圓捆打捆機進行了結(jié)構(gòu)的改進，通過對喂入單輥和喂入對輥的喂入能力及可靠性指標的測定和比較，發(fā)現(xiàn)喂入對輥能較好地解決了秸稈打捆時的堵塞問題。中農(nóng)機系列牧草打捆機采用了德國生產(chǎn)的打結(jié)器，成捆率不低于98%，可一次性的完成撿拾、壓縮、穿繩、打捆、擺放等工序。博遠92YG-0.9/1.5型圓草捆機可自動完成喂入、卷捆、壓實、捆扎和草捆卸載等工序，草捆具有較好的透氣性，且草捆內(nèi)松外緊，便于貯存。

2 打捆機的發(fā)展前景

玉米秸稈是非常寶貴的生物資源。秸稈可氣化集中供氣，可發(fā)酵制沼，可以發(fā)電，可制燃料酒精等。有研究表明，普通糧食和玉米秸稈中蘊含的總能量基本一樣多。玉米秸稈中還含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)均有益于畜禽生長發(fā)育，若將玉米秸稈能夠產(chǎn)生并積累大量的如消化酶、維生素、免疫球蛋白、氨基酸和多種促生長因子等微生物菌體蛋白和有益的代謝產(chǎn)物在經(jīng)過專業(yè)的加工工藝處理后，可研發(fā)出成本低、效益高的新型飼料資源。目前，我國北方玉米區(qū)、黃淮平原玉米區(qū)和西南丘陵玉米區(qū)3大玉米生產(chǎn)區(qū)占全國播種面積的80%。全國大部分的玉米秸稈都是靠人工收割，這樣不但工作效率低，而且還消耗了大量的人力，因此，玉米秸稈打捆機的研制有重要的意義，它不僅有助于節(jié)約能源，還能促進我國農(nóng)業(yè)機械化，對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展有重大經(jīng)濟效益和社會效益。

目前，我國研制的打捆機還存在功能單一，不能對撿拾起的秸稈進行篩選等缺點，導致其工作效率低，成捆后的草捆因含有雜質(zhì)影響其日后的使用。

3 結(jié)論

國外的打捆機有探測的傳感器，能對撿拾起的秸稈進行篩選。我國現(xiàn)用的打捆機大部分以小型圓捆機為主，其結(jié)構(gòu)簡單，耗能低，適合我國散戶作業(yè)的基本國情。國內(nèi)對打捆機的研制仍具有很大的進步空間，應向高效率，低能耗的方向，設(shè)計適合我國使用的打捆機。

參考文獻

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[6] 王德福，張全國.青貯稻稈圓捆打捆機的改進研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，

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[7] 王春光，馬衛(wèi)民，馬賽，等.鋼輥預壓式圓捆機設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)工程，2011，

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[8] 徐云鵬，張秀花，王澤河.玉米秸稈打捆機打捆關(guān)鍵部件的參數(shù)化設(shè)計與仿真[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報，2012，35（5）.

[9] 叢宏斌，李明利，李汝莘，王克恒，何偉寧，趙何.4YQK-2型莖稈青貯打捆玉米收獲機的設(shè)計[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2009（10）：96-100.

[10] 王德福，蔣亦元，王吉權(quán).鋼輥式圓捆打捆機結(jié)構(gòu)改進與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2010（12）：84-88.

作者簡介：趙婉寧（1990-），女，碩士研究生。endprint