自走式雜交構(gòu)樹(shù)收割機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

摘 要： 對(duì)雜交構(gòu)樹(shù)（Broussonetia papyrifera）樹(shù)干下部的枝條進(jìn)行切割特性試驗(yàn)，測(cè)得其木質(zhì)部剪切強(qiáng)度（4.98±0.52）MPa，韌皮部剪切強(qiáng)度（15.99±4.47）MPa。研究了基于ANSYS/LS-DYNA 模擬仿真鋸片切割雜交構(gòu)樹(shù)枝條的動(dòng)態(tài)過(guò)程，確定了3～5 km/h 作業(yè)行走速度下理論最佳切割線速度60 m/s，開(kāi)發(fā)了適合雜交構(gòu)樹(shù)低損平茬、工作割幅2 m 的雙圓盤(pán)鋸割臺(tái)。為解決收割過(guò)程中雜交構(gòu)樹(shù)生物量不均勻引起的喂入負(fù)荷不均勻問(wèn)題，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了喂入負(fù)荷自動(dòng)監(jiān)控、行走作業(yè)速度自動(dòng)匹配調(diào)控系統(tǒng)和智能控制裝置。試驗(yàn)及性能測(cè)試表明，研制的自走式雜交構(gòu)樹(shù)收割機(jī)能滿足作業(yè)速度根據(jù)喂入負(fù)荷自適應(yīng)調(diào)控和低損平茬收割的要求。

關(guān)鍵詞：雜交構(gòu)樹(shù)；蛋白飼料；收割機(jī)；機(jī)械化；自適應(yīng)調(diào)控

中圖分類號(hào)：S225.99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2023）07-0089-08

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.07.013

0 引言

我國(guó)是畜牧業(yè)大國(guó)，同時(shí)也是飼料原料特別是蛋白質(zhì)飼料的需求大國(guó)，但飼料原料嚴(yán)重短缺，蛋白質(zhì)飼料原料嚴(yán)重匱乏，蛋白質(zhì)飼料自給率低下，主要粗蛋白飼料原料仍然依靠進(jìn)口，直接影響到我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[1]。因此，開(kāi)發(fā)新型蛋白質(zhì)飼料原料資源至關(guān)重要。中國(guó)工程院院士蔣劍春認(rèn)為，發(fā)展林源飼料部分替代糧食飼料，能有效緩解飼料糧供需矛盾，推動(dòng)農(nóng)林牧高質(zhì)量融合發(fā)展[2]。雜交構(gòu)樹(shù)作為新型的蛋白飼料原料，在我國(guó)緩解蛋白飼料原料危機(jī)方面具有巨大潛力[3]。屠焰等[4] 對(duì)雜交構(gòu)樹(shù)葉的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行詳細(xì)地分析后發(fā)現(xiàn)，雜交構(gòu)樹(shù)葉的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量為粗蛋白質(zhì)26.1%、粗脂肪5.2%、鈣3.4%、粗灰分15.4%、有機(jī)物84.6%、中性洗滌纖維15.87% 及酸性洗滌纖維12.99%。施海娜等[5] 認(rèn)為，雜交構(gòu)樹(shù)是一種富含蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)飼料原料，可以在草食動(dòng)物日糧中應(yīng)用。2004 年以來(lái)，我國(guó)20 多個(gè)?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）先后開(kāi)展了雜交構(gòu)樹(shù)示范種植。2014 年12 月，國(guó)務(wù)院扶貧辦將雜交構(gòu)樹(shù)列入國(guó)家10 大精準(zhǔn)扶貧工程之一，通過(guò)“以樹(shù)代糧”緩解蛋白飼料原料不足，降低對(duì)糧食進(jìn)口的依賴。2018 年2 月，農(nóng)業(yè)部將構(gòu)樹(shù)莖葉原料列入《飼料原料目錄》，2020 年9 月雜交構(gòu)樹(shù)被我國(guó)納入健全飼草料供應(yīng)體系新品種，把雜交構(gòu)樹(shù)飼料資源高效利用提升為蛋白飼料安全的國(guó)家戰(zhàn)略[6]。因此，發(fā)展雜交構(gòu)樹(shù)產(chǎn)業(yè)無(wú)論是促進(jìn)畜牧生產(chǎn)、增加肉蛋奶供應(yīng)，還是對(duì)于保障我國(guó)糧食安全、解決人畜爭(zhēng)糧問(wèn)題都具有積極意義[7]。但雜交構(gòu)樹(shù)機(jī)械化收割缺乏專用的設(shè)備，嚴(yán)重制約了雜交構(gòu)樹(shù)飼料化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而中國(guó)科學(xué)院植物研究所培育出的雜交構(gòu)樹(shù)新品種，具有耐干旱、耐貧瘠、生長(zhǎng)速度快、適應(yīng)性廣、粗蛋白含量高及適口性好等特點(diǎn)，更適合機(jī)械化種植和收獲[1]。2021 年，中國(guó)科學(xué)院植物研究所牽頭，聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司等單位，承擔(dān)了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“雜交構(gòu)樹(shù)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)集成研究和與應(yīng)用示范” 項(xiàng)目（2021YFD100103），本研究在該項(xiàng)目支持下，開(kāi)展了雜交構(gòu)樹(shù)收獲等關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)，為解決雜交構(gòu)樹(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸提供技術(shù)裝備支撐。