秸稈揉絲機(jī)簡(jiǎn)介及推廣鑒定有關(guān)要求

許凱　陳卓然　王瑞

一、秸稈揉絲機(jī)簡(jiǎn)介

（一）基本情況

秸稈揉絲機(jī)是一種將玉米、高粱、棉花、麥稻草等一系列農(nóng)作物莖稈或者樹皮、樹枝等其他作物進(jìn)行鍘切、揉搓或者直接揉搓成絲狀物的農(nóng)業(yè)機(jī)械。一般要求加工成的絲狀物長(zhǎng)度在10～180mm之間，幾何寬度不大于5mm。絲化率是其主要作業(yè)指標(biāo)，一般要求達(dá)到90%以上。按照NY/T 1640-2021《農(nóng)業(yè)機(jī)械分類》標(biāo)準(zhǔn)要求，秸稈揉絲機(jī)屬于飼料（草）收獲加工運(yùn)輸設(shè)備大類，飼料（草）加工機(jī)械小類，飼料（草）粉碎機(jī)科目。

（二）運(yùn)行原理

秸稈揉絲機(jī)一般由機(jī)架、喂入機(jī)構(gòu)、鍘切機(jī)構(gòu)、揉搓機(jī)構(gòu)、電控部分等結(jié)構(gòu)組成。喂入機(jī)構(gòu)可分為人工喂入和自動(dòng)喂入，小型秸稈揉絲機(jī)以人工喂入為主，中大型秸稈揉絲機(jī)以電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條自動(dòng)喂入為主。鍘切機(jī)構(gòu)多采用動(dòng)、定刀式鍘切方式，通過(guò)調(diào)整喂入速度和鍘切轉(zhuǎn)子的速度關(guān)系，可以得到不同切斷長(zhǎng)度的莖稈，在鍘切機(jī)構(gòu)中，作物莖稈只能被切斷，而無(wú)揉絲功能。揉搓機(jī)構(gòu)多采用錘片和揉搓板結(jié)合的方式，錘片在揉搓轉(zhuǎn)子上均勻分布，隨著轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)，揉搓板固定在揉搓室內(nèi)部。高速旋轉(zhuǎn)的錘片和揉搓板相互作用，將莖稈進(jìn)行擊打、撕裂、破節(jié)和揉搓，同時(shí)錘片旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了強(qiáng)大的氣流，將揉搓好的絲狀物排出機(jī)外。有一些秸稈揉絲機(jī)揉搓機(jī)構(gòu)采用鋸齒板和揉搓板結(jié)合的方式，這種方式提高了生產(chǎn)效率，將秸稈進(jìn)一步切碎和揉搓，但是揉絲效果不是很明顯，多在羊養(yǎng)殖方面使用。秸稈揉絲機(jī)也可無(wú)鍘切機(jī)構(gòu)，直接利用揉搓機(jī)構(gòu)將整根莖稈進(jìn)行破節(jié)、粉碎和揉搓。通過(guò)調(diào)節(jié)錘片的數(shù)量來(lái)調(diào)整秸稈的揉搓效果及碎料的多少。減少錘片，出料秸稈加長(zhǎng)，碎料減少，增加錘片，出料秸稈變短，碎料增加?？傊ㄟ^(guò)秸稈揉絲機(jī)對(duì)秸稈的加工，破壞了秸稈表面硬質(zhì)莖節(jié)，把牲畜不能直接采食的秸稈加工成絲狀適口性好的飼草，而又不損失其營(yíng)養(yǎng)成分，便于牲畜的消化吸收，十分有利于提高飼養(yǎng)效益。揉搓好的物料，可以直接飼喂，也可以進(jìn)行窖貯或裹包發(fā)酵，故而深受養(yǎng)殖戶的歡迎和喜愛（如圖1）。

二、秸稈揉絲機(jī)推廣鑒定有關(guān)要求

（一）推廣鑒定依據(jù)和內(nèi)容

秸稈揉絲機(jī)推廣鑒定依據(jù)為DG/T 053-2019《飼草揉碎機(jī)》農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣鑒定大綱。該大綱適用于飼草揉碎機(jī)、飼草粉碎機(jī)和秸稈揉絲機(jī)。飼草揉碎機(jī)主要考核秸稈破節(jié)率；飼草粉碎機(jī)帶有篩片，將飼草進(jìn)行粉碎，多用于干飼草；秸稈揉絲機(jī)主要考核絲化率，既能應(yīng)用于干秸稈，也可適用于青秸稈。

推廣鑒定內(nèi)容和別的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品一樣，也是分為一致性檢查、安全性評(píng)價(jià)、適用性評(píng)價(jià)和可靠性評(píng)價(jià)4個(gè)大部分。但是由于秸稈揉絲機(jī)是場(chǎng)上作業(yè)機(jī)械，且在性能試驗(yàn)中需要大量物料，所以在其具體鑒定內(nèi)容方面，會(huì)和常規(guī)產(chǎn)品有所區(qū)別。因此需要引起鑒定部門和生產(chǎn)企業(yè)注意。

（二）鑒定有關(guān)要求和注意事項(xiàng)

1.物料準(zhǔn)備

根據(jù)大綱要求，所用物料可為玉米秸稈或者稻草，干秸稈含水率要求為15%～25%之間，青秸稈含水率要求為55%～65%之間。物料含水率是十分重要的指標(biāo)，直接影響到機(jī)具的生產(chǎn)率、千瓦小時(shí)產(chǎn)量、噸料電耗等重要指標(biāo)。正確的含水率測(cè)量方法是利用專業(yè)的烘干箱，在所用物料中，均勻抽取3個(gè)部位的樣品，每次取樣不少于50g，烘干箱溫度定在105℃，連續(xù)對(duì)物料進(jìn)行烘烤至重量不再減少為止，測(cè)定3次取其平均值，從而得到正確的物料絕對(duì)含水率。申報(bào)鑒定的企業(yè)往往會(huì)提前囤積一些物料，在山東多以玉米秸稈為主，囤積時(shí)，由于物料表層和底層干燥程度不同，會(huì)造成很大差異，而且受到場(chǎng)地面積、天氣等影響，加大了囤積難度。并且秸稈揉絲機(jī)性能試驗(yàn)需要作業(yè)3個(gè)批次，每個(gè)批次不小于15分鐘，以一臺(tái)青秸稈生產(chǎn)率10噸/小時(shí)的秸稈揉絲機(jī)為例，性能試驗(yàn)最少需要7.5噸的青玉米秸稈，這么大量的秸稈囤積，要保證含水率達(dá)到鑒定要求，難度可想而知。在囤積時(shí)，企業(yè)要經(jīng)常翻堆，避免霉變，時(shí)刻測(cè)量秸稈含水率。

2.輔助條件

秸稈揉絲機(jī)推廣鑒定試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，電源電壓一般為380V交流電，企業(yè)應(yīng)盡量控制電源電壓不能波動(dòng)太大，不能太高也不能太低，波動(dòng)幅度在5%以內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)，電機(jī)負(fù)荷程度要求在85%～110%之間，故而企業(yè)應(yīng)預(yù)先測(cè)定試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)的耗電量以確定電機(jī)的負(fù)荷程度，確保在要求范圍內(nèi)。企業(yè)要準(zhǔn)備好萬(wàn)用表和電度表，測(cè)量在空載及負(fù)載作業(yè)時(shí)秸稈揉絲機(jī)的電壓、電流和電耗，單位時(shí)間內(nèi)電耗過(guò)高或者過(guò)低，都會(huì)不符合試驗(yàn)條件。電耗過(guò)低，證明喂入量太小，電機(jī)負(fù)荷不夠；電耗過(guò)高，證明喂入量過(guò)大，電機(jī)負(fù)荷超標(biāo)。安全性能中由于要測(cè)量工作噪聲，秸稈揉絲機(jī)盡可能在室外空曠位置安裝，不得有外界噪聲干擾，機(jī)器周圍2m不得有障礙物，否則會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果。中大型秸稈揉絲機(jī)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高，會(huì)產(chǎn)生較大噪聲，企業(yè)應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行降噪處理。此外，企業(yè)還需提前確認(rèn)轉(zhuǎn)子軸承座緊固螺栓的尺寸，準(zhǔn)備好相應(yīng)的套筒用以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量緊固螺栓的扭緊力矩。

3.零部件準(zhǔn)備

秸稈揉絲機(jī)需要大量物料進(jìn)行試驗(yàn)，而且物料無(wú)法反復(fù)使用，故而區(qū)別于其他農(nóng)機(jī)產(chǎn)品可靠性評(píng)價(jià)中的18小時(shí)生產(chǎn)查定，其可靠性評(píng)價(jià)采取主要零部件檢驗(yàn)的方式進(jìn)行。對(duì)于秸稈揉絲機(jī)來(lái)講，主要零部件為錘片和轉(zhuǎn)子。錘片檢驗(yàn)質(zhì)量差和表面硬度，轉(zhuǎn)子檢驗(yàn)不平衡量。

（1）測(cè)定錘片質(zhì)量差

在試驗(yàn)樣機(jī)上或者已經(jīng)裝配好的合格轉(zhuǎn)子上拆卸徑向相對(duì)的兩組錘片，每組分別稱重，計(jì)算徑向相對(duì)的兩組錘片質(zhì)量差，取最大值。最大值不應(yīng)大于A值。A值確定見公式1。這就需要企業(yè)提前要準(zhǔn)備好安裝調(diào)試好的帶有錘片的轉(zhuǎn)子以便于拆卸錘片。

公式1：（A-1）·a＜[Mn·r]≤A·a

其中：A為正整數(shù)；a為6.5×10-6，單位為kg·min/r·mm；M為轉(zhuǎn)子上的錘片總質(zhì)量，單位為kg；n為轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)每分（r/min）；r為轉(zhuǎn)子最大工作半徑（包含錘片），單位為mm。

舉例：如果M=12，n=1960，r=290，則[Mn·r]=2.11×10-5，那么A值可以確定為4。也就是說(shuō)，在這種參數(shù)狀態(tài)下，徑向相對(duì)的兩組錘片質(zhì)量差不應(yīng)大于4g。錘片質(zhì)量分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生較大的不平衡量和振動(dòng)，對(duì)于轉(zhuǎn)子軸承的可靠性影響較大。

（2）測(cè)量錘片工作表面硬度

在測(cè)定完錘片質(zhì)量差后，從這些錘片中任意抽取3個(gè)錘片，分別測(cè)量其工作表面硬度。錘片硬度測(cè)定點(diǎn)（見圖2），具體尺寸（見表1）。

從圖2可以看出，錘片硬度測(cè)定點(diǎn)在淬火區(qū)2個(gè)，非淬火區(qū)2個(gè)，相對(duì)分布。錘片如采用10或20號(hào)鋼經(jīng)過(guò)表面滲碳處理后，滲碳區(qū)域內(nèi)硬度為56HRC～62HRC之間；如采用65Mn材質(zhì)鋼材經(jīng)過(guò)淬火熱處理后，淬火區(qū)硬度應(yīng)為50HRC～57HRC之間；非淬火（滲碳）區(qū)硬度不應(yīng)大于28HRC；錘片如采用碳化鎢堆焊工藝，堆焊層硬度不應(yīng)大于60HRC。

由于零部件檢驗(yàn)需要在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，所以企業(yè)要有能夠檢驗(yàn)硬度的洛氏硬度計(jì)，并且保證狀態(tài)良好，必要時(shí)要提供出第三方檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)出具的洛氏硬度計(jì)檢定或校準(zhǔn)證書以備查驗(yàn)。

（3）檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子平衡

轉(zhuǎn)子在加工過(guò)程中難免會(huì)存在質(zhì)量分布不均的情況，如果質(zhì)量分布不均較為嚴(yán)重，則會(huì)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生較大的不平衡離心力矩，對(duì)轉(zhuǎn)子軸和軸承產(chǎn)生較大的壓力和振動(dòng)，影響關(guān)鍵零部件壽命。轉(zhuǎn)子平衡分為單面平衡和雙面平衡，單面平衡檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子一個(gè)端面的不平衡量，所需設(shè)施為靜平衡臺(tái)架；雙面平衡檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子2個(gè)端面的不平衡量的矢量和，所需設(shè)施為動(dòng)平衡臺(tái)架。對(duì)于秸稈揉絲機(jī)而言，當(dāng)鍘切機(jī)構(gòu)與揉絲機(jī)構(gòu)分別固定在兩根主軸上時(shí)，應(yīng)分別檢驗(yàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)子的平衡精度。用于檢驗(yàn)平衡精度的轉(zhuǎn)子應(yīng)不包含刀片或錘片，轉(zhuǎn)子工作直徑大于450mm，且轉(zhuǎn)子寬度與轉(zhuǎn)子工作直徑比大于0.2時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子的雙面平衡即轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，其余情況檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子的單面平衡即靜平衡。

轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡和靜平衡檢驗(yàn)都需要企業(yè)提供專用的試驗(yàn)臺(tái)架，動(dòng)平衡機(jī)是專用設(shè)備臺(tái)架，需要在檢定或校準(zhǔn)有效期內(nèi)；靜平衡臺(tái)架種類有多種，可以企業(yè)自制，但是要確保準(zhǔn)確可靠。一般農(nóng)業(yè)機(jī)械允許出現(xiàn)的不平衡量品質(zhì)級(jí)別為G16，允許不平衡量U（單位：g·mm）的計(jì)算方法為U=1000×（16×m/ω），其中m為轉(zhuǎn)子質(zhì)量（kg），ω為轉(zhuǎn)子工作角速度，ω=2πn/60，n為轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速（r/min）。例如，轉(zhuǎn)子質(zhì)量為20kg，n為500 r/min，則允許不平衡量U=1000×[16×20/（2π×500/60）]=6120g·mm。以單面平衡即靜平衡為例，如果在轉(zhuǎn)子端面處測(cè)得10g不平衡質(zhì)量，轉(zhuǎn)子半徑為250mm，則該轉(zhuǎn)子的不平衡量為10×250=2500 g·mm，2500＜6120，則該轉(zhuǎn)子平衡等級(jí)不低于G16級(jí)。

三、結(jié)論與展望

秸稈揉絲機(jī)作為畜牧養(yǎng)殖行業(yè)重要的飼草加工機(jī)械，作業(yè)效率高、絲化率好，大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度及養(yǎng)殖成本，提高了養(yǎng)殖行業(yè)收益。近年來(lái)，一些青（黃）飼料收獲機(jī)和撿拾打捆機(jī)也增加了秸稈揉絲工作部件，作業(yè)時(shí)直接將地里站立或者倒伏的秸稈進(jìn)行收獲切割和揉絲處理，減少了將秸稈運(yùn)送至場(chǎng)上進(jìn)行揉絲作業(yè)的環(huán)節(jié)，提高了勞動(dòng)效率。這種機(jī)械在一定程度上擠占了傳統(tǒng)秸稈揉絲機(jī)的整存空間，但是我國(guó)目前牛羊等畜牧養(yǎng)殖仍然處于相對(duì)較為分散、小型的養(yǎng)殖模式，特別是在丘陵山區(qū)等一些不便于開展大型青（黃）飼料收的地方，秸稈揉絲機(jī)仍然發(fā)揮較大作用。撿拾打捆機(jī)雖然具備了秸稈揉絲功能，但是收獲的秸稈含土量較多，如果不加以處理，不適合于直接喂養(yǎng)。所以秸稈揉絲機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧業(yè)生產(chǎn)中，目前依然發(fā)揮不可完全替代的作用。生產(chǎn)廠家要注重提升產(chǎn)品質(zhì)量，特別是重點(diǎn)關(guān)注鍘切刀片、揉搓錘片的材質(zhì)和熱處理工藝，嚴(yán)格控制關(guān)鍵部件的加工、組裝質(zhì)量，控制好鍘切機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子和揉搓機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子的不平衡量，選用較為可靠的安裝軸承，且要在產(chǎn)品綜合品質(zhì)提升、節(jié)能降耗這方面多多探索和研究。在日趨競(jìng)爭(zhēng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，生產(chǎn)出先進(jìn)、安全、可靠、適用的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，方能得到用戶的滿意和認(rèn)可，也能得到農(nóng)機(jī)推廣鑒定部門的支持和推廣。