草捆收集裝備發(fā)展趨勢(shì)研究

肖蘇偉 謝虎 陳永生 韓柏和 陳明江 王振偉 趙維松

0 引言

我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量十億多噸，利用率不到四成。為了推動(dòng)農(nóng)作物秸稈綜合利用，2015年11月16日，國家發(fā)展改革委、財(cái)政部、農(nóng)業(yè)部、環(huán)境保護(hù)部四部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用和禁燒工作的通知》，要求完善秸稈收儲(chǔ)體系，進(jìn)一步推進(jìn)秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化利用，加快推進(jìn)秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)化，力爭(zhēng)到2020年，全國秸稈綜合利用率達(dá)到85%以上。2018年中央一號(hào)文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》指出：“現(xiàn)階段農(nóng)村環(huán)境和生態(tài)問題比較突出，要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防治，開展農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)，推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用?！?/p>

秸稈收集、離田是農(nóng)作物秸稈綜合利用的重要環(huán)節(jié)。我國主要采用打捆方式收集秸稈，作業(yè)流程一般包括收獲、打捆、撿拾、裝車、貯存等。目前，打捆作業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，但秸稈捆包撿拾裝車機(jī)械化程度不高。小捆一般采用人工裝車，勞動(dòng)成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大；大捆采用拖拉機(jī)掛接夾包等裝置撿拾裝車，每次只能撿拾一個(gè)捆包，作業(yè)效率低。因此，研發(fā)高性能、適應(yīng)性強(qiáng)的草捆收集裝備勢(shì)在必行。

1 國內(nèi)外草捆收集裝備類型

草捆收集裝備分為掛接式、牽引式、自走式三種。

1.1 掛接式草捆收集裝備

1.1.1 帶草捆撿拾車的打捆機(jī)

圖1是約翰迪爾早期自帶草捆撿拾車的打捆機(jī)。該機(jī)在出草口處安裝有彈射裝置，可將成型后的方草捆彈射至掛接在打捆機(jī)后方的草捆撿拾車中，但撿拾車中草捆堆放無序。

圖 1 帶草捆撿拾車的打捆機(jī)

1.1.2 高密度打捆機(jī)

圖2為弗馳瑞特（青島）農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的K868高密度打捆機(jī)。該機(jī)自帶草捆輸送通道，出草口高度可根據(jù)運(yùn)輸車輛的高度調(diào)整。作業(yè)時(shí)，利用草捆成型推力，由后續(xù)的草捆將前面的草捆直接推送至旁邊跟隨的車輛上，再進(jìn)行人工整齊碼放。

1.1.3 帶草捆收集裝置的打捆機(jī)

圖 2 高密度打捆機(jī)

圖3 是法國庫恩1834-18型草捆收集裝置。該打捆機(jī)后方掛接相應(yīng)的設(shè)備，用于暫時(shí)存放草捆，當(dāng)草捆存放到設(shè)定數(shù)量（每組3個(gè)，共6組18個(gè)草捆）時(shí)，全部放在地上，待叉車或裝載機(jī)裝車運(yùn)走。

圖 3 帶草捆收集裝置的打捆機(jī)

1.1.4 方草捆收集車

圖4為方草捆收集車。該車由牽引裝置、集捆裝置、右側(cè)箱體、草捆側(cè)推裝置、卸草裝置和行走機(jī)構(gòu)組成，草捆喂入和側(cè)推動(dòng)力由拖拉機(jī)液壓供給。當(dāng)草捆達(dá)到設(shè)定數(shù)量時(shí)，收集車的地輪驅(qū)動(dòng)的卸草裝置會(huì)將草捆整體推送至車外[1]。

圖 4 方草捆收集車

1.1.5 帶草捆疊放功能的打捆機(jī)

圖5為伊諾羅斯大方捆打捆機(jī)。該機(jī)將出草口放捆板改裝為草捆疊放架。作業(yè)時(shí)，第一個(gè)成型草捆不落地，第二個(gè)成型草捆疊加在第一個(gè)草捆上方，一同落下放置，可減少捆包收集時(shí)間和搬運(yùn)次數(shù)。

圖 5 帶草捆疊放功能的打捆機(jī)

1.1.6 草捆疊放機(jī)

圖6為福格森大方捆疊放機(jī)。該機(jī)掛接在打捆機(jī)后方。作業(yè)時(shí)，4～5個(gè)草捆為1組不落地直接垂直碼放。

圖 6 草捆疊放機(jī)

1.1.7 草捆二次打捆機(jī)

圖7為掛接在打捆機(jī)后方的二次打捆裝置。打捆機(jī)作業(yè)時(shí)，成型草捆不落地，直接輸送至后方二次打捆裝置，再次捆扎成大尺寸捆包[2]。

圖 7 草捆二次打捆機(jī)

1.2 牽引式草捆收集裝備

1.2.1 草捆自動(dòng)裝運(yùn)車

圖8是西德坎培爾廠生產(chǎn)的草捆自動(dòng)裝運(yùn)車。該裝運(yùn)車由螺旋上升的環(huán)形鏈、卸捆滑槽和草捆撿拾器等組成。環(huán)形鏈由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。裝運(yùn)車日作業(yè)面積13.33 hm2，運(yùn)輸穩(wěn)定安全、效率高[3]。

圖 8 草捆自動(dòng)裝運(yùn)車

1.2.2 方捆撿拾車

圖9為內(nèi)蒙古華德牧機(jī)生產(chǎn)的9JK-2.7方捆撿拾車。撿拾車依靠地輪傳動(dòng)升運(yùn)鏈從地面上抓取草捆，提升后自動(dòng)翻轉(zhuǎn)到平臺(tái)上，再用人工將草捆整齊碼放在拖拉機(jī)牽引的拖車或卡車上。該機(jī)一小時(shí)可以撿拾裝載250個(gè)小方草捆，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、操作簡(jiǎn)便、作業(yè)效率高。

圖 9 方捆撿拾車

1.2.3 草捆碼垛機(jī)

圖10是阿科森forstack草捆碼垛機(jī)。該機(jī)垂直碼放，3～5捆一組（草捆寬度800～1 200 mm），行走方向與打捆機(jī)一致，可以避免二次碾壓。

1.2.4 撿拾碼垛機(jī)

圖11是阿科森Multipack系列撿拾碼垛機(jī)。該機(jī)由拖拉機(jī)牽引，可以撿拾寬度不超過1 200mm的捆包，最多可以對(duì)14個(gè)捆包進(jìn)行整體二次壓縮捆扎，實(shí)現(xiàn)快速而有效的秸稈收集，更有利于秸稈的運(yùn)輸[4]。

1.2.5 草捆自動(dòng)堆棧車

圖 10 草捆碼垛機(jī)

圖 11 撿拾碼垛機(jī)

圖12 是阿科森Autostack XP54T自動(dòng)堆棧機(jī)。該車通過草捆撿拾、轉(zhuǎn)向、翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)大方捆的自動(dòng)裝車碼放。作業(yè)時(shí)，最高能堆5.4m高，碼放完成后，可在固定地點(diǎn)整體整齊卸料。

圖 12 草捆自動(dòng)堆棧車

1.2.6 草捆撿拾車

圖13是紐荷蘭1037方捆拾捆車。該機(jī)可一次性完成草捆的撿拾、裝載和碼堆等多項(xiàng)作業(yè)，最多可以裝載105個(gè)常規(guī)小方捆，按照每層15（3×5）捆，最多7層的堆垛方式，運(yùn)輸至堆放地點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)整體整齊卸料體[5]。圖14是一款國產(chǎn)的草捆撿拾車。

1.2.7 圓捆收集車

圖15是圓捆收集車。圓捆收集車具備撿拾、碼放、運(yùn)輸、卸料等功能，但不能完成碼垛作業(yè)，還需要機(jī)械夾包碼垛[6]。

圖 13 草捆撿拾車

圖 14 草捆撿拾車

圖 15 圓捆收集車

1.3 自走式草捆收集裝備

1.3.1 草捆收集運(yùn)輸車

圖16是山東祥瑞重工生產(chǎn)的針對(duì)中小型草捆的草捆收集輸送車。該車一端掛接在裝載車上方，另一端通過地輪隨動(dòng)，通過皮帶將草捆輸送至旁邊同步運(yùn)行的草捆裝載車上，人工碼放。

1.3.2 自走式草捆撿拾運(yùn)輸裝卸機(jī)

圖17是天津薩克賽斯4JS-20履帶自走式草捆撿拾運(yùn)輸裝卸機(jī)。該機(jī)主要用于大型捆包撿拾運(yùn)輸，具備撿拾、運(yùn)輸、自裝自卸和它裝等功能，可將草捆從田間運(yùn)到田頭。

1.4 其他裝置

可利用拖拉機(jī)前后掛接件，實(shí)現(xiàn)多個(gè)大方捆和大圓捆的撿拾、運(yùn)輸、碼垛。

圖 16 草捆收集輸送車

圖 17 自走式草捆撿拾運(yùn)輸裝卸機(jī)

2 江蘇省草捆收集裝備發(fā)展趨勢(shì)

我國農(nóng)作物秸稈收儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)及裝備的發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。近幾年來，隨著秸稈禁燒力度的加大和農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)的推廣，江蘇省秸稈產(chǎn)業(yè)和收獲裝備技術(shù)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)，自走式、自動(dòng)化、智能化及高適應(yīng)性的秸稈收集與田間撿拾裝備的研制勢(shì)在必行。

2.1 自走式草捆收集裝備

江蘇省在用的秸稈收獲裝備多為拖拉機(jī)牽引小方捆打捆機(jī)。若采用掛接式捆包收集裝置，則整機(jī)長(zhǎng)度過長(zhǎng)，難以適應(yīng)小田塊作業(yè)，所以，目前主要采用機(jī)械打捆+人工拾包為主的作業(yè)方式。但捆包遺留于田間，需要人工撿拾配合運(yùn)輸車輛裝載，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低。具備草捆暫存功能的自走式秸稈打捆機(jī)轉(zhuǎn)彎掉頭方便，作業(yè)時(shí)草捆暫存于打捆機(jī)底盤上，行駛至田頭再統(tǒng)一卸料，便于秸稈后續(xù)運(yùn)輸，研發(fā)前景較好。

2.2 自動(dòng)化、智能化草捆收集裝備

近兩年來，江蘇市場(chǎng)上出現(xiàn)了多款自走式打捆機(jī)。此類打捆機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)是：成型后的草捆不落地，被人工整齊地碼放在自走式底盤上的暫存平臺(tái)內(nèi)。該設(shè)計(jì)從一定程度上降低了田間草捆收集作業(yè)強(qiáng)度，減少了草捆收集作業(yè)裝備二次下地對(duì)土壤的破壞；但采用人工碼捆作業(yè)方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大。因此，草捆收集裝備的自動(dòng)化、智能化水平有待提升，急需研發(fā)草捆自動(dòng)輸送、排列、碼放、卸料的智能化裝備。

2.3 高適應(yīng)性草捆收集裝備

目前，國內(nèi)生產(chǎn)的小型打捆機(jī)（2個(gè)打結(jié)器）的捆包截面寬度（300～360 mm）、長(zhǎng)度（400～460 mm）不等，草捆的緊實(shí)度也不盡相同，在輸送過程中容易撥亂草捆，進(jìn)而影響后續(xù)作業(yè)，降低作業(yè)效率。因此，應(yīng)加強(qiáng)高適應(yīng)性草捆收集裝備的研發(fā)。

3 結(jié)語

目前，我國研發(fā)和使用的草捆收集裝備與國外先進(jìn)裝備相比差距較大。只有研發(fā)高性能的草捆收集裝備，提升秸稈收儲(chǔ)運(yùn)效率，才能全面提高農(nóng)作物秸稈綜合利用水平。