石 鑫，牛長河，張佳喜，張 麗，蔣永新（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所，新疆　烏魯木齊　830091）

4JB-2200型懸掛式棉秸稈拔取機的研制

石 鑫，牛長河，張佳喜，張 麗，蔣永新
（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所，新疆烏魯木齊830091）

文中分析了目前我國秸稈回收利用情況，針對新疆棉花秸稈回收利用中存在的問題設(shè)計了4JB-2200型懸掛式棉秸稈拔取機，介紹了該機的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點及試驗情況，在試驗中發(fā)現(xiàn)問題，提出了改進意見，為今后的棉秸稈收獲機的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。

棉花稈；拔稈機；研制

0　引言

秸稈是指棉花、玉米等農(nóng)作物收獲后剩余的部分，秸稈中含有大量的有機質(zhì)和氮、磷、鉀、鈣等養(yǎng)分，被作為重要的生產(chǎn)資源，可用作肥料、飼料、燃料、造紙等。據(jù)統(tǒng)計我國每年有7億噸秸稈需要收集，其中大約有3%的秸稈直接作為農(nóng)村生活燃料，10%用于牲畜的飼料，23%用作工業(yè)產(chǎn)品，其余大部分秸稈被就地焚燒，既造成了資源浪費，又污染了環(huán)境。隨著國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加快推進農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》，明確提出要積極推進農(nóng)作物秸稈綜合利用。

新疆是我國乃至世界最大的棉花種植基地，棉花種植面積和總產(chǎn)量占全國的二分之一。以往棉花收獲后都是將棉秸稈直接粉碎還田，由于棉稈木質(zhì)素含量高達36%（為其它作物秸稈的2倍以上），棉稈質(zhì)地密實，粉碎腐解困難，還田措施不到位常常影響耕作質(zhì)量和下茬作物播種出苗；同時新疆等棉花主產(chǎn)區(qū)，連作現(xiàn)象十分普遍。棉花秸稈中帶有大量病原菌，粉碎還田的秸稈成為病原菌的寄生源，導(dǎo)致棉田土傳病害增加。如果能利用豐富的秸稈資源，大力發(fā)展棉稈生物質(zhì)成型燃料技術(shù)，既是保護環(huán)境的重要措施，也是充分利用廢棄物、變廢為寶的重要手段，符合發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的要求［1～4］。

目前對于棉花秸稈的收獲一般還是采用人工手拔或簡易機具采集，工人勞動強度大，工作效率低下，不能大面積、高速度采集棉稈。針對此問題，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所研制出了4JB-2200型懸掛式棉秸稈拔取機，該機結(jié)構(gòu)簡單、工作性能穩(wěn)定、工作效率可達0.8 hm2/h，現(xiàn)該機已申請了國家發(fā)明專利，專利號：ZL201410329678.4［5～7］。

1　結(jié)構(gòu)及工作原理

4JB-2200型懸掛式棉秸稈拔取機由機架、主傳動箱、副傳動箱、主動軸、主動夾持輥、從動軸、從動夾持輥、動力傳遞裝置、壓力調(diào)節(jié)桿、拔稈部件、牽引架等組成（圖1）。主傳動箱、副傳動箱安裝于機架上方，主傳動箱通過動力傳遞裝置與副傳動箱連接；主傳動箱和副傳動箱的動力輸出端聯(lián)接主動軸，主動軸外套接主動軸套管，主動軸末端聯(lián)接主動夾持輥；機架下方固接從動軸套管支座，用于鉸接從動軸套管，從動軸套管內(nèi)安裝從動軸，從動軸末端聯(lián)接從動夾持輥；主動夾持輥與從動夾持輥相互擠壓構(gòu)成1組拔稈部件。相鄰兩組拔稈部件之間由壓力調(diào)節(jié)桿聯(lián)接，通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)桿的長度，調(diào)節(jié)主動夾持輥和從動夾持輥間的擠壓力。副傳動箱和從動軸套管支座的安裝位置可調(diào)，適用于不同種植行距的棉花秸稈收獲作業(yè)；機架上方安裝牽引架［8～9］。

圖1　4JB-2200型懸掛式棉秸稈拔取機結(jié)構(gòu)

該機由拖拉機懸掛，拖拉機動力輸出軸提供動力，經(jīng)主傳動箱將動力分配給副傳動箱，主傳動箱和副傳動箱將動力傳遞給主動軸，主動軸帶動主動夾持輥轉(zhuǎn)動，主動夾持輥在摩擦力和擠壓力的作用下帶動從動夾持輥相對轉(zhuǎn)動。作業(yè)前，根據(jù)秸稈種植行距調(diào)整副傳動箱和從動軸套管支座的安裝位置，使秸稈置于一組拔稈部件中心。拖拉機前進時，秸稈在主動夾持輥、從動夾持輥的摩擦力、擠壓力和拖拉機前進力的共同作用下被拔出。不同作物、不同土壤環(huán)境拔除秸稈所需的力不同，可根據(jù)實地情況調(diào)整壓力調(diào)節(jié)桿的長度，來調(diào)整主動夾持輥和從動夾持輥之間的擠壓力和摩擦力的大小，適應(yīng)不同秸稈的拔除。

2　主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸（長×寬×高，mm）2 200×965×1 420

配套動力（hp/kW）≥40hp/29.4kW

工作幅寬（mm）2 280

行走速度（km/h）≥3.5km/h

工作效率（hm2/h）0.8

秸稈收獲率（%）85

3　特點

（1）該機結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，價格低廉，適合中小型農(nóng)場及農(nóng)戶使用。

（2）通過調(diào)節(jié)傳動箱和從動軸套管支座的安裝位置可適用于不同種植模式的棉花秸稈收獲。

（3）通過調(diào)整壓力調(diào)節(jié)桿的長度，可改變1組拔稈部件間的擠壓力、摩擦力，可用于不同作物的秸稈收獲，如玉米稈、小麥稈等。

4　試驗情況、存在的問題及建議

2015年10月項目組在新疆農(nóng)科院安寧渠試驗場對該機進行了試驗，試驗基地棉花采用一膜六行68+8 cm機采棉種植模式，幅寬2 280 mm，每667m2約1.5萬株棉稈，棉稈高度為70～95 cm。該試驗將棉稈的拔凈率作為唯評價指標(biāo)，當(dāng)拔凈率大于95%時證明研制的機型收獲質(zhì)量較好。影響棉稈拔凈率的因素是多方面的，主要因素有機具的前進速度、拔稈部件的轉(zhuǎn)速、棉稈拔取角度、土壤堅實度、棉稈韌性等。由于試驗次數(shù)有限，在試驗中發(fā)現(xiàn)當(dāng)機具前進速度≥3.5 km/h，拔稈部件的轉(zhuǎn)速為450 r/min時，拔稈效率較好，但試驗效果最好時棉稈拔凈率只能達到85%，而且出現(xiàn)棉秸稈堵塞機具，以及棉稈被拔斷的現(xiàn)象。通過試驗證明該機具未達到設(shè)計要求。

存在的主要問題有：（1）新疆棉花采用雙行種植模式，拔稈機收獲棉稈時不能保證棉秸稈全部進入拔稈部件；（2）棉秸稈量大，拔取時棉秸稈易堵塞或者斷裂；（3）拖拉機牽引機具前進的速度與拔稈部件旋轉(zhuǎn)速度不匹配，還沒找到最佳的匹配值；（4）沒有確定最佳的棉稈拔取角度；。

改進思路：（1）加快農(nóng)機與農(nóng)藝的融合，以更好的發(fā)揮農(nóng)機的作用；（2）對棉稈的物理特性進行分析，確定最佳的拔取時間；（3）通過試驗確定最佳的機具前進速度與拔稈部件旋轉(zhuǎn)速度相匹配；（4）通過試驗找到最佳的棉稈拔取角度。

［1］張麗，張佳喜，張海春，喻晨，蔣永新 .棉秸稈生態(tài)化綜合利用技術(shù)研究［J］.農(nóng)學(xué)學(xué)報，2014，4（11）45～48.

［2］張佳喜，葉菲.我國棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析［J］.農(nóng)機化研究，2011，33（8）241-244.

［3］吳杰.新疆棉花秸稈利用現(xiàn)狀分析和探討.中國棉花［J］. 2006，33（2）9～11.

［4］劉瑞偉．我國農(nóng)作物秸稈利用現(xiàn)狀及對策［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2009，29（1）：7～9.

［5］姚毛龍，陳紀(jì)康，屠小其.棉秸稈切碎還田效果與技術(shù)探討［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報，2007，13（19）119～119.

［6］沈茂，張國忠，周勇，周明.我國棉柴機械收獲技術(shù)現(xiàn)狀綜述［J］.農(nóng)機化研究，2009（5）1～5.

［7］張佳喜，王學(xué)農(nóng)，陳發(fā)，蔣永新，牛長河.新型多功能秸稈粉碎還田回收機的設(shè)計［J］.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，45（02）145～148.

［8］中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊（上）［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1988：183～185.

［9］唐遵峰，韓增德，甘幫興，等．不對行棉稈拔取收獲臺設(shè)計與試驗 ［J］．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2010（10）：80～85．

Developing of 4JB-2200 direct-connected cotton straw pulling machine

SHI Xin，NIU Chang-he，ZHANG Jia-xi，ZHANG Li，JIANG Yong-xin
（Institute of Agricultural Mechanization Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China）

Aim at the present recycling situation of cotton straw and base on the existing problems，we developed 4JB-2200 direct-connected cotton straw pulling machine，thistext introducesthe structure，operation principle，characteristicsand test situation of this machine，and offers improving advices aim at the problems which are found out during the test，these adviceswill lay foundationsfor the further optimal design.

Cotton straw；Straw pulling machine；Developing

1007-7782（2015）06-0005-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.06.001

S225.912

A

2015-12-28

科技廳新疆自治區(qū)公益性科研院所項目：棉秸稈揉絲粉碎機的研制（ky201402718）；優(yōu)秀青年科技人才培養(yǎng)項目（2014721030）