4JB-2200型悬挂式棉秸秆拔取机的研制

石 鑫，牛长河，张佳喜，张 丽，蒋永新（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆　乌鲁木齐　830091）

4JB-2200型悬挂式棉秸秆拔取机的研制

石 鑫，牛长河，张佳喜，张 丽，蒋永新
（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆乌鲁木齐830091）

文中分析了目前我国秸秆回收利用情况，针对新疆棉花秸秆回收利用中存在的问题设计了4JB-2200型悬挂式棉秸秆拔取机，介绍了该机的结构、工作原理、特点及试验情况，在试验中发现问题，提出了改进意见，为今后的棉秸秆收获机的设计奠定了基础。

棉花秆；拔秆机；研制

0　引言

秸秆是指棉花、玉米等农作物收获后剩余的部分，秸秆中含有大量的有机质和氮、磷、钾、钙等养分，被作为重要的生产资源，可用作肥料、饲料、燃料、造纸等。据统计我国每年有7亿吨秸秆需要收集，其中大约有3%的秸秆直接作为农村生活燃料，10%用于牲畜的饲料，23%用作工业产品，其余大部分秸秆被就地焚烧，既造成了资源浪费，又污染了环境。随着国务院办公厅印发《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》，明确提出要积极推进农作物秸秆综合利用。

新疆是我国乃至世界最大的棉花种植基地，棉花种植面积和总产量占全国的二分之一。以往棉花收获后都是将棉秸秆直接粉碎还田，由于棉秆木质素含量高达36%（为其它作物秸秆的2倍以上），棉秆质地密实，粉碎腐解困难，还田措施不到位常常影响耕作质量和下茬作物播种出苗；同时新疆等棉花主产区，连作现象十分普遍。棉花秸秆中带有大量病原菌，粉碎还田的秸秆成为病原菌的寄生源，导致棉田土传病害增加。如果能利用丰富的秸秆资源，大力发展棉秆生物质成型燃料技术，既是保护环境的重要措施，也是充分利用废弃物、变废为宝的重要手段，符合发展循环经济的要求［1～4］。

目前对于棉花秸秆的收获一般还是采用人工手拔或简易机具采集，工人劳动强度大，工作效率低下，不能大面积、高速度采集棉秆。针对此问题，新疆农业科学院农业机械化研究所研制出了4JB-2200型悬挂式棉秸秆拔取机，该机结构简单、工作性能稳定、工作效率可达0.8 hm2/h，现该机已申请了国家发明专利，专利号：ZL201410329678.4［5～7］。

1　结构及工作原理

4JB-2200型悬挂式棉秸秆拔取机由机架、主传动箱、副传动箱、主动轴、主动夹持辊、从动轴、从动夹持辊、动力传递装置、压力调节杆、拔秆部件、牵引架等组成（图1）。主传动箱、副传动箱安装于机架上方，主传动箱通过动力传递装置与副传动箱连接；主传动箱和副传动箱的动力输出端联接主动轴，主动轴外套接主动轴套管，主动轴末端联接主动夹持辊；机架下方固接从动轴套管支座，用于铰接从动轴套管，从动轴套管内安装从动轴，从动轴末端联接从动夹持辊；主动夹持辊与从动夹持辊相互挤压构成1组拔秆部件。相邻两组拔秆部件之间由压力调节杆联接，通过调节压力调节杆的长度，调节主动夹持辊和从动夹持辊间的挤压力。副传动箱和从动轴套管支座的安装位置可调，适用于不同种植行距的棉花秸秆收获作业；机架上方安装牵引架［8～9］。

图1　4JB-2200型悬挂式棉秸秆拔取机结构

该机由拖拉机悬挂，拖拉机动力输出轴提供动力，经主传动箱将动力分配给副传动箱，主传动箱和副传动箱将动力传递给主动轴，主动轴带动主动夹持辊转动，主动夹持辊在摩擦力和挤压力的作用下带动从动夹持辊相对转动。作业前，根据秸秆种植行距调整副传动箱和从动轴套管支座的安装位置，使秸秆置于一组拔秆部件中心。拖拉机前进时，秸秆在主动夹持辊、从动夹持辊的摩擦力、挤压力和拖拉机前进力的共同作用下被拔出。不同作物、不同土壤环境拔除秸秆所需的力不同，可根据实地情况调整压力调节杆的长度，来调整主动夹持辊和从动夹持辊之间的挤压力和摩擦力的大小，适应不同秸秆的拔除。

2　主要技术参数

外形尺寸（长×宽×高，mm）2 200×965×1 420

配套动力（hp/kW）≥40hp/29.4kW

工作幅宽（mm）2 280

行走速度（km/h）≥3.5km/h

工作效率（hm2/h）0.8

秸秆收获率（%）85

3　特点

（1）该机结构简单、维修方便，价格低廉，适合中小型农场及农户使用。

（2）通过调节传动箱和从动轴套管支座的安装位置可适用于不同种植模式的棉花秸秆收获。

（3）通过调整压力调节杆的长度，可改变1组拔秆部件间的挤压力、摩擦力，可用于不同作物的秸秆收获，如玉米秆、小麦秆等。

4　试验情况、存在的问题及建议

2015年10月项目组在新疆农科院安宁渠试验场对该机进行了试验，试验基地棉花采用一膜六行68+8 cm机采棉种植模式，幅宽2 280 mm，每667m2约1.5万株棉秆，棉秆高度为70～95 cm。该试验将棉秆的拔净率作为唯评价指标，当拔净率大于95%时证明研制的机型收获质量较好。影响棉秆拔净率的因素是多方面的，主要因素有机具的前进速度、拔秆部件的转速、棉秆拔取角度、土壤坚实度、棉秆韧性等。由于试验次数有限，在试验中发现当机具前进速度≥3.5 km/h，拔秆部件的转速为450 r/min时，拔秆效率较好，但试验效果最好时棉秆拔净率只能达到85%，而且出现棉秸秆堵塞机具，以及棉秆被拔断的现象。通过试验证明该机具未达到设计要求。

存在的主要问题有：（1）新疆棉花采用双行种植模式，拔秆机收获棉秆时不能保证棉秸秆全部进入拔秆部件；（2）棉秸秆量大，拔取时棉秸秆易堵塞或者断裂；（3）拖拉机牵引机具前进的速度与拔秆部件旋转速度不匹配，还没找到最佳的匹配值；（4）没有确定最佳的棉秆拔取角度；。

改进思路：（1）加快农机与农艺的融合，以更好的发挥农机的作用；（2）对棉秆的物理特性进行分析，确定最佳的拔取时间；（3）通过试验确定最佳的机具前进速度与拔秆部件旋转速度相匹配；（4）通过试验找到最佳的棉秆拔取角度。

［1］张丽，张佳喜，张海春，喻晨，蒋永新 .棉秸秆生态化综合利用技术研究［J］.农学学报，2014，4（11）45～48.

［2］张佳喜，叶菲.我国棉花秸秆收获装备现状分析［J］.农机化研究，2011，33（8）241-244.

［3］吴杰.新疆棉花秸秆利用现状分析和探讨.中国棉花［J］. 2006，33（2）9～11.

［4］刘瑞伟．我国农作物秸秆利用现状及对策［J］.农业与技术，2009，29（1）：7～9.

［5］姚毛龙，陈纪康，屠小其.棉秸秆切碎还田效果与技术探讨［J］.安徽农学通报，2007，13（19）119～119.

［6］沈茂，张国忠，周勇，周明.我国棉柴机械收获技术现状综述［J］.农机化研究，2009（5）1～5.

［7］张佳喜，王学农，陈发，蒋永新，牛长河.新型多功能秸秆粉碎还田回收机的设计［J］.新疆农业科学，2008，45（02）145～148.

［8］中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册（上）［M］.北京：机械工业出版社，1988：183～185.

［9］唐遵峰，韩增德，甘帮兴，等．不对行棉秆拔取收获台设计与试验 ［J］．农业机械学报，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

科技厅新疆自治区公益性科研院所项目：棉秸秆揉丝粉碎机的研制（ky201402718）；优秀青年科技人才培养项目（2014721030）