圆捆打捆机研究现状与发展趋势

圆捆打捆机研究现状与发展趋势

作者：操子夫赵婉宁杨雨林潘世强

来源：《农业与技术》2014年第11期

摘要：该文在对相关文献整理分析的基础上，对近几年秸秆打捆机的发展现状归纳总结，文章介绍了圆捆秸秆打捆机的工作原理，阐述了圆捆秸秆打捆机捡拾器、喂入机构、打捆室、缠网包膜装置、卸载装置等主要工作部件的设计研究现状及当前研究中存在的问题，为进一步研究和开发秸秆打捆机具提供参考。

关键词：秸秆;打捆机;捡拾器：研究现状;发展趋势

中图分类号：S22 文献标识码：A

引言

在我国，秸秆资源非常丰富。据统计，根据2010年统计年鉴[1]和秸秆产量/经济产量[2]估算中国2009年主要作物秸秆总量约6.46亿t，其中以玉米、稻谷的秸秆为主，约占总体的

2/3。本文主要探讨干草和玉米秸秆打捆机械的研究发展现状。作物秸秆用途广泛，在畜牧业可制成青贮饲料喂养牲畜;在新能源方面可以用于发电、制造燃料乙醇、发酵后生产沼气;作为液化发生灶原料;栽培食用菌等。随着国家相关环保政策的实施和农业产业结构的调整，秸秆的综合利用问题得到了很高的重视。由于人工收储秸秆费时费力，越来越多的人参与到秸秆收储机械的设计研究中。圆捆打捆机以其机型体积小、适应性强、操作简单、造价低廉等特点，在我国农牧业饲草收集设备中仍占主要地位[3-4] 。因此，本文主要以圆捆秸秆打捆机为主要研究对象。

1 圆捆打捆机各工作单元研究现状

图1 圆捆打捆机工作顺序流程图

图1所示为圆捆打捆机工作顺序流程图，每个环节都对应着一个工作单元发挥作用，圆捆秸秆打捆机一般按结构分，可分为传动系统、牵引装置、捡拾器、喂入机构、成捆室捆绳机构、液压系统、卸草器等。本文按照各工作单元顺序，探究各部分研究发展现状。

1.1 捡拾器

捡拾器是圆捆打捆机的主要工作部件之一，其作用是将铺放在地上的秸秆拾起，传送给喂料机构。针对打捆机在捡拾过程中有遗失的问题，王春光[5]等人设计了偏心轮控制弹齿运动的弹齿滚筒式捡拾器的圆捆打捆机，且增加了捡拾器宽度，并在两端添加了螺旋输送器增加物

料的横向喂入。NEWHOLLAND公司在BR7000系列打捆机上装配了XtraSweep型[5]草料捡拾机，该捡拾器由双凸轮式操纵机构和112或128个呈弓形捡拾齿组成。由于齿与齿之间的间距较小，所以秸秆可以轻松被拾起。该捡拾器具有较高的作业可靠性，即使输送大量草料，也能保证草料在压制室内形成均匀和平整的草料层。

1.2 喂入机构

圆捆机自身的结构决定了喂入机构的存在，其作用是填补在捡拾器与成捆室之间的距离，使秸秆物料能顺利进入打捆室。王春光[5]等人设计的圆捆打捆机，采用的是曲柄摇杆机构，在工作的时候，按照链轮带动曲柄摇杆转动，曲柄摇杆带动喂入拨叉运动，从而秸秆被强制送入打捆室内，完成喂入过程。喂料过程中有时会出现物料堆积、起拱使物料堵塞。针对这一问题，刘希锋[7]等人在设计的玉米青贮饲料打捆机中采用了固定料斗和摆动料斗相结合的形式，且设置多个拨料辊，同时在料斗设计成皮带输送机，这样不仅增加了喂料口的尺寸，同时解决了物料在喂料斗内堵塞的问题。法国KUHN公司研制的FB2130型打捆机上安装了OPTIFEED喂入机构，该机构是将大直径、重负载的搅龙叶片直接整合到转子的两侧端面，称之为整体转子技术。这种简单、免维护、短距离的喂入系统进料均匀，不受作物差异的影响。有了这种系统，即使是最重的作物也能被强行喂入至进料口，从而确保机器高速前行，在效率提高的同时还减少了作物损失。

1.3 打捆室

程联社[8]等人设计了一款玉米整秆打捆机，该打捆机主要由2根方轴和2组打捆圆弧齿组成，每根方轴上面有6个打捆圆弧持。打捆时，方轴作方向相反的旋转，方轴带动2组圆弧，对玉米秸秆进行压缩，从而实现秸秆的打捆。该设备结构简单，适于我国广大玉米种植地区，且项目所需人力财力少，动力也只需40kW，另外打捆规格标准化，便于运输。王德福[9]等人对稻秆圆捆打捆机进行了改进，其采用2组短胶带和6个钢辊组合的结构与胶带间增大了稻秆的摩擦系数，使稻秆更容易导入打捆室上部，形成很强的圈困作用而使后续稻秆迅速进入打捆室形成稻秆捆，而不易致堵塞，并在打捆室入口配置喷嘴，实现了对青贮稻秆的调水及调质作业。王春光[5]等人将打捆机设计成螺旋线型。此改进进一步提高了圆草捆的密度，较之整圆结构的打捆机提高近20%且使整机的受力合理，打出的圆草捆外围物料更加密实，这样更有利于防雨，圆捆外观质量更好。NEWHOLLAND公司[6]在BR7000系列打捆机上安装了Bale Command P1usTn型打捆系统。Bale Command P1usTn系统可以对压力室左右室的草料分布进行管理控制，使草料在压制室内均匀分布，对打捆绳线的循环也能够控制。尽管田间面积较大，BR7000系列打捆机依然可以提高其草料打捆的作业效率。

1.4 缠网包膜机构

该机构作用是在打好的圆草捆外包裹一层丝网或膜，这能够保证草捆紧密，不松散脱落，以便于草捆的储存。缠网包膜机构影响着打捆质量的好坏，是打捆机重要组成部分之一。打捆

机在实际操作中存在下网、切网不够准确等问题。高东明[10]等人设计了一种圆草捆自动缠网装置。凸轮机构用作传动和控制机构，摆动连杆机构作为凸轮从动件，能够实现对圆草捆缠网、记录缠网圈数和切网的自动作业。意大利人C.Bisaglia[11]等以意大利黑麦草和苜蓿为研究对象，对在打捆机上用聚乙烯膜打包代替网打包做了对比试验，从打捆机的工作效率、青贮饲料的微生物特性、草捆保存质量等方面做了分析，结果表明在制作青贮饲料时，相比于网打包，聚乙烯膜打包方式要好于网打包方式。KUHN公司的IntelliWrapTM 缠膜机构是缠膜和打捆技术的领军者，该机构采用精密的电子和液压技术监控缠膜过程，并对膜重叠率进行不间断地控制，实现了整体的灵活性。根据当地环境、作物条件和存储周期，可以方便地调整膜层的数量。采用IntelliWrapTM系统打包，可排空捆包内大量空气，使长期存放的捆包可以保持原来的形状。

1.5 卸载装置

徐云鹏[12]等人研究的电动推杆卸载装置，可以根据检测两侧箱体缝隙的变化量，来判断秸秆的压实程度。若满足要求，则箱体打开，释放圆捆。王琛[13]等人在其研制的9YY-550型小型秸秆捡拾圆捆机上安装了由自由辊、小型旋转探测器组成的探测报警器。当打捆室的秸秆达到一定量后，自由辊在草捆摩擦力的作用下匀速旋转，从而旋转探测器报警来提醒操作者停止加料。马清艳[14]等人设计出一种小型打捆机，需手动将玉米秸秆放倒打捆机上，通过脚踏板带动拉杆，从而达到夹紧玉米秸秆的目的，然后手工将打好捆的秸秆取下。其相对于全自动的打捆机而言具有结构简单、成本低等优点，适合山区农民小规模家庭使用等优点。

2 圆捆秸秆打捆机发展趋势

国外很多著名的圆捆机研制公司，在自动化操作、液压系统、电子监控及报警系统技术上代表了国际领先水平。我国打捆机的研究设计还处在发展阶段，市场上的打捆机在功能、作业效率及可靠性等方面还有许多要改进的地方。

国外圆捆机技术成熟，更高的作业效率、可靠性和更好的适用性将是圆捆打捆机的主要发展方向。

我国由于地形复杂和种植方式的差异，良好适用性圆捆打捆机的研究是国内圆捆机发展的重点方向之一。

国内制造业落后于发达国家，在田间作业时机具易发生故障，因此提高打捆机的可靠性是国内相关企业和设计者设计发展的一个方向。

3 总结