采棉机的研究现状及关键技术_杨潇

采棉机的研究现状及关键技术

杨 潇

（新疆机械研究院股份有限公司 830013 乌鲁木齐）

【摘 要】：对国内外机械化采棉技术的研究现状进行了综述。在棉花收获中采用机械化作业，实现棉花采摘的自动化和智能化,是我国棉花产业的发展方向，研究和开发机械化采棉技术对解放劳动力、提高劳动生产效率、降低生产成本、保证新鲜棉花品质等方面都有着重要的意义。而采摘头是采棉机的核心部件，其性能好坏直接影响到采棉机田间作业的采净率和含杂率。总结了两种采摘技术的特点和关键技术。

【关键词】：采棉机；采摘头；棉花采摘技术；

引言

2O世纪8O年代以来，我国已成为世界上棉花生产的大国，种植面积稳定在533.33万hm左右，皮棉产量达到580万吨。其中，长江、黄河和新疆棉区是我国棉花3大优势产区。

我国最大的商品棉基地一新疆， 每年采棉季节，除动员学生、干部一起参加抢收外，还要从外省雇佣数十万劳动力抢收棉花，仅人工费用就高达8亿元，且往往因劳动力不足延长了采棉期，影响了棉花的质量，妨碍了秋耕灌溉和来年的春耕生产。机械采棉是解决上述问题的重要途径, 因此对采棉机的核心部件 采摘部件的研究至关重要, 其性能好坏直接影响到采棉机田间作业的采净率和含杂率。根据采棉机采摘头的工作原理和采收特点，可分为选收机( 采摘头摘锭有选择性的采收) 和统收机( 采摘头摘锭无选择性的采收，也称摘铃机) 两类。其中，选收机以水平摘锭采棉机和垂直摘锭采棉机为主要代表; 统收机主要有滚筒结构和指杆结构的采机。

从1850年美国开始研究采棉机算起，至今已有150年的发展历史，从我国1952年新疆兵团购进前苏联C 舣一48型和CMX_48M型单行采棉机算起，至今也有50多年的发展历史。1996年，机采棉试验项目在兵团正式立项，1997年开始进行农艺试验、设备购置、机采棉轧花厂的建立等工作，同时进口美国几种型号的采棉机进行小面积采收试验。2001年大面积推广机械采棉。随着我国加入wTO，国家对棉花经营权的放开，新疆原棉生产具有直接的国际竞争力，棉花生产全程机械化的实现追在眉睫，各级领导和科研生产部门将目光聚焦在对适合新疆棉区的国外采棉机的引进和国产采棉机的研制，以及机采棉的相关农艺配套技术和清理加工技术的探讨，使机采棉技术迅速推广应用。目前，国内使用的大部分采棉机都是由美国约翰公司进口的水平摘锭式采棉机，由于其水平摘锭结构复杂、加工难度大、价格昂贵，一台5行采棉机价格在180万元左右(国产价格稍低)，棉花生产企业难以承受，导致短期内采棉机数量不可能大幅度增加。此外，我国三大棉区之一的新疆棉区属于陆地早熟棉区，尤其北疆无霜期较短，在长期的植棉实践中，探索出棉花“矮、密、早”的栽培模式，采用60cm + 30cm 宽窄行配置，棉田光热资源利用合理。在这种栽培模式下使用水平摘锭采棉机暴露出采摘效率不高、采净率较低以及落地棉多等问题，导致采收成本较高。

1 机械化采棉研究现状和发展趋势

1.1国外机械采棉概况

美国是最早开始从事棉花采摘机试验研究的国家，其工作可以追溯到1850年；但到1949年，棉花收获机械化的作业面积仅达到当时棉花种植面积的6％。这期间许多人试验了不同的方法来进行棉花采摘，具体包括采用真空吸力抽吸棉花，采用静电吸力采摘棉花，采用机械收割型将棉花整棵切断再将纤维分离，采用采摘型机器人直接对棉花进行采摘等 。到了1970年，美国棉花收获机械化程度达到95％，居世界第一位。原苏联也从1924年开始开展了机械化采棉的研制工作， 目前棉花较集中的乌兹别克共和国机械采棉率达90％以上。

1.2 国内机械采棉现状和趋势

目前，我国棉花生产的棉田耕整、播种(直播)、植保、排灌等环节已基本上实现了机械化作业。机械制钵、机械移栽和机械拔棉秆等环节已研制出多种机型，处于试验完善阶段。而在收获环节，现除新疆棉区承担“九五” 国家攻关专项项目引进美国John Deere公司和Case IH公司价值1．66亿元的104台摘棉机，使新疆摘棉机的总保有量达到200余台外，其它棉区基本尚无机械化棉花采摘收获机械。即便如此， 由于新疆当地人少地多，棉花收获仍成为主要的难题 。除了引进国外先进采棉机械外，我国也大力开展了自主研发工作。1996年，自走式采棉机研制被列入国家科技部“九五” 重点科技攻关项目，从此我国开始正式进行国家级棉花采摘收获机的研究。该项目由中收农机股份有限公司为主持单位，新疆农科院、兵团农科院、新疆农大为协作单位组成联合设计组，并且在1999年5月通过4MZ一3型自走式采棉机科研成果及新产品鉴定，这标志着我国真正意义上的自走式采棉机的诞生。该机为自带动力系统的棉花收获机械， 以现有国产谷物联合收割机自走式底盘的成熟部件为基础，研制了采棉机的专用底盘；采用前悬挂式采摘工作台，翻转式棉箱，液压机械混合式传动，可采摘宽窄行距棉花。然而，应当指出的是，直到目前为止，尽管该项目得到国家财政的大力支持，但是其产业化效果并不理想。采棉机在推广使用中存在的困难，概括起来主要有4个方面：一是机采棉的质量不高，含杂质较多；二是交花时，被扣除的杂质比例太高；三是使用机采作业成本过高；四是用人工采棉的标准来评定机采棉的等级，造成棉农收人下降

2滚筒式软摘锭采摘头的基本结构与工作原理

2.1滚筒式软摘锭采摘头结构。

采摘头如图2主要由采摘系统、传动系统、风力输送系统、仿形机构等部分组成。作业时，动力由拖拉机后动力输出轴输出，经过变速箱变速变扭，由万向节传入采摘头顶部变速箱换向，后带动采摘头动力系统实现作业。

2.2软摘锭采摘头的主要功能

软摘锭采摘头的主要功能为：能用于背负式采棉机和自走式采棉机的装配。整机产品用于田间棉花的机械化采收，针对成熟情况良好的机采棉种植模式种植的棉花进行采收，并保证较高的采净率，较小的落地棉率。

2.3工作原理

滚筒式采棉机采摘头的摘锭是由一定直径的滚筒和其上按一定形式排列安装的数百个钢棒组成的。工作时，滚筒与地面成一定角度，自棉花根部向上转动对棉株进行击打，棉花在钢棒的打击下从棉株中被带出，带出的棉花被甩入采摘头的侧面风道，由风力通过采摘头后部的集棉管道输送到集棉箱，完成棉花的采摘。

2.4主要技术参数：