现行主流秸秆打捆机的核心构件的结构设计分析

季立仁，李乐，李布青，乔亚

（1.安徽省合肥市庐江县生态能源局；2.安徽迪万科技有限公司；3.安徽省农业科学院农业工程研究所；4.科大智能，安徽 合肥 230000）

1 前言

党的十九大提出“实施乡村振兴战略，加快推进农业农村现代化，是对‘三农’工作的重大决策部署”。《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》第七篇“坚持农业农村优先发展全面推进乡村振兴”提出：“加强大中型、智能化、复合型农业机械研发应用，农作物耕种收综合机械化率提高到75%”“推进秸秆综合利用和畜禽粪污资源化利用”。

随着我国农业的发展和进步，农作物产量逐年增长，作物秸秆的产量也随之提升，秸秆处理成为一大难题。我国农作物秸秆资源丰富，是最具潜力的生物质资源，但是，秸秆松散、密度小，收集、运输困难，实现商品化转化和工业化利用的原料收储运较难。根据实际需要，把秸秆打成高密度的捆后再储存或运输，是降低秸秆原料收集储运成本、促进秸秆综合利用的关键。秸秆打捆机是将作物秸秆捡拾、打捆的机械。高效的秸秆打捆机能有效提高我国的农业生产效率。但是，由于秸秆本身的复杂性，对打捆机的要求各不相同。北方玉米、小麦秸秆回收时含水率低、易破碎，加之地块大、无泥脚，回收转运较为便利；南方水稻秸秆含水率高、韧性强，且作业地块相对较小、泥脚深，回收、转运都不方便且成本高。各式各种的打捆机，为农户提供了很大便利。但是，针对于现行主流的秸秆打捆机的核心构件的结构设计分析，却一片空白，从而造成了农户在选择和使用秸秆打捆机的困难。笔者从事农业农村可再生能源建设和秸秆综合利用工作多年，亲身接触和使用秸秆打捆机，结合自身多年的工作经验以及结构设计经验，为读者分析几款现行主流的秸秆打捆机的核心构件的结构设计。

2 收割构件的结构设计分析

现行的秸秆打捆机的收割构件，主要分为两种结构，一种是多槽口链式收割构件，另一种是滚轮式收割构件。这两款收割构件在结构设计以及适用场景方面均有差异。

多槽口链式收割构件，其主要结构是由分割架、槽口、链式传动机构、切割刀以及卡勾组成。其结构设计为：每相邻的两个分割架之间为一个槽口，分割架的下方安装有链式传动机构；链式传动机构的传动链上安装有卡勾，便于抓取与固定秸秆；链式传动机构的下方安装有切割刀，在秸秆送至槽口的尾部时，将其切断。在实际应用中，在操作人员的操作下，秸秆打捆机开始向前运动，由于分割架的作用，使秸秆打捆机前方的秸秆分为若干个区域。另外，由于相邻的分割架之间的槽口为倒三角形，从而使秸秆在其特殊的形状下，逐渐收缩，并逐步向切割刀靠近。此时，分割架底部的链式传动机构开始运转，链式传动机构通过其传动链上安装的卡勾，抓取并固定秸秆，使秸秆有序进入切割刀的工作范围。在秸秆进入切割刀的工作范围后，切割刀将秸秆切断，然后，秸秆被传送至打包构件中。

多槽口链式收割构件，主要适用于高大的农作物以及茎部较硬的农作物的收割工作，其主要工作地貌为较为平坦的平原地貌。但是，针对较为低矮的农作物以及茎部较弱的农作物，难以使用。针对这些缺陷，另外一款收割构件，展现了其独特的魅力，解决了这些问题。它便是滚轮式收割构件。

滚轮式收割构件，其主要结构是由一号滚轮、二号滚轮、螺旋刀片和传送机构组成。其结构设计为：一号滚轮的外表面上焊接有多个细长圆柱体，且细长圆柱体均匀的布局在一号滚轮的外表面上，便于抓取地面上的秸秆；一号滚轮的后方位置安装有二号滚轮，二号滚轮的外表面焊接有螺旋刀片，便于收纳及传送秸秆；二号滚轮的下方安装有传送机构，便于传送秸秆。在实际应用中，操作人员启动秸秆打捆机，秸秆打捆机开始向前运动，随后一号滚轮开始启动，随着一号滚轮的快速旋转，带动一号滚轮外表面焊接的细长圆柱体快速旋转，细长圆柱体将地面上的秸秆以及前方的秸秆快速打断，并传送至秸秆打捆机内部的后上方。紧接着，二号滚轮开始运转，二号滚轮带动螺旋刀片进行旋转，对飞溅的秸秆进行收纳并传送至下方的传送机构中，也可将秸秆直接传送至后方的打包构件。在传送机构启动后，传送机构使用自身的传送带将秸秆传送至打包构件中，从而完成秸秆打捆机的整套收割动作。

滚轮式收割构件，主要适用于较为低矮的农作物、茎部较弱的农作物以及切断后的农作物秸秆。其主要工作地貌为较为平坦的平原地貌。

对比多槽口链式收割构件和滚轮式收割构件，由于这两种构件的结构设计的不同，其针对的农作物对象也不同。多槽口链式收割构件，主要适用于高大的农作物以及茎部较硬的农作物的收割工作，其主要工作地貌为较为平坦的平原地貌。滚轮式收割构件，主要适用于较为低矮的农作物，茎部较弱的农作物以及切断后的农作物秸秆。农户在挑选秸秆收割机时，需要根据秸秆的具体种类，对秸秆打捆机进行合理选择。

3 打包构件

在秸秆打捆机收割结束后，需要对秸秆进行收纳。现行的主流打包构件为箱式打包构件与圆筒式打包构件。

箱式打包构件，主要根据其内部的挤压机构，将秸秆在方形箱体内，进行挤压成型，从而大大减少秸秆体积，另外，挤压结束后的秸秆，通常为矩形块，极大地方便了运输需求。其主要缺点是箱式打包构件的体力太大，机械机构较为复杂，维修成本高，保养成本高，售价高。

相对箱式打包构件，圆筒式打包构件的结构设计简单，维修成本较低，保养成本较低，售价较低。圆筒式打包构件，通过传送带以及内部的帆布挤压机构，可以轻松地将秸秆打包成型。但是，圆筒式打包构件的秸秆块，相比同体积的箱式打包构件的秸秆块，其重量轻于同体积的箱式打包构件的秸秆块。另外，在后期的秸秆块的运输过程中，圆形秸秆块，不方便运输，其运输成本较高。

4 结语

综上所述，秸秆打捆机的结构设计依然存在很大的提升空间，结构设计的改进任重而道远。我国现阶段打捆机的发展与国外发达国家的水平还有一定的差距，核心技术上还缺乏竞争力。因此，要加强我国的自主创新能力，研制适合我国国情的打捆机，以满足我国地域多样性、作物多元化、农艺复杂性对秸秆打捆机装备的需求。

（1）吸取国外先进的设计经验与技术手段。根据我国具体的国情和生产作业的具体情况，设计出适合的打捆机。

（2）我国的科研人员要提高自主创新能力，在保证打捆机的可靠性和安全性的同时，还要降低生产成本。