新型农作物秸秆一体化收集机研究*

尚莉莉，李海金，王 为，王 友

（1.荆门市土壤肥料工作站，湖北 荆门 448000；2.湖北文理学院机械工程学院，湖北 襄阳 441053）

我国农作物产量和秸秆可收集量大，每年可获得农作物秸秆量为3.5亿吨~4.0亿吨。若农作物秸秆不能被及时收集，会影响下一季农作物的种植，浪费可再生资源，甚至会出现随意抛弃、焚烧等行为，造成严重的环境污染。然而，我国农作物多为复季种植，土壤恢复期短，农作物秸秆存在可收集量大、收集时间短、易受天气影响等特点，亟待推行农作物秸秆收集的机械化作业。因此，秸秆搂草与打捆一体化农机设备的开发具有重要现实意义与广泛应用前景[1-2]。

1 设计思路

根据我国农田现状，设计了一种新型农作物秸秆一体化收集机，通过在现有打捆机的牵引拖拉机的前端安装搂草机，利用其富余动力推动搂草机捡拾秸秆，从而实现田间农作物秸秆搂草集拢与捡拾打捆一体化作业，装置示意图如图1所示。该机无需额外配置拖拉机，在秸秆收集作业中将减少机具的重复行驶，有利于保护农田不受到损坏性碾压，同时减少配套机具购置费用，降低使用成本[3-5]。

图1 一体化收集机示意图

2 工作原理

搂草机悬挂在拖拉机的前部，作业时大臂呈V字形展开，由拖拉机推动行走进行作业，搂草轮随地面滚动，前排搂草轮滚动将地面农作物秸秆运送至第2排搂草轮，再由第2排指轮运送至中间集拢成行，拖拉机同步牵引打捆机进行捡拾打捆，如图2所示。前置式指盘搂草机进行田间转移或道路运输时，油缸将大臂升起与地面垂直，呈平行收缩状，便于转移或行走，如图3所示。

图2 搂草机作业状态

图3 搂草机运输状态

3 结构设计

搂草机由悬挂架、大臂、指盘轮臂、指盘搂草轮、高度仿形轮、作业幅宽调整机构、升降机构等构成。悬挂架连接在拖拉机的前悬挂架上，左右大臂呈V字形，通过铰链固定在悬挂架上；作业幅宽调整机构和升降机构的一端连接在左右大臂上，另一端固定在悬挂架上；指盘轮臂通过铰链固定在左右大臂的前部，两组指盘搂草轮分别通过铰链安装在指盘轮臂上；高度仿形轮设置在左右大臂前端的下部。搂草机如图4所示。

图4 搂草机示意图

3.1 高度调节装置

该装置用于搂草轮与地面切合度的调整，保证弹齿指轮搂草盘的捡拾作业高度。通过仿形限高地轮高度调节臂的上下调整，升高或降低高度仿形地轮的位置，保证搂草轮随地面高度变化仿形运动，实现搂草轮与地面的最佳切合高度和捡拾作业高度，防止搂草盘在回转过程中将土块带入集拢后的秸秆内，进而一起被打捆机捡拾打捆，如图5所示。

图5 高度调节装置图

3.2 幅宽调整装置

该机可根据田间农作物秸秆单位可收集量和打捆机喂入量调整集拢搂草的作业幅宽。通过幅宽调整装置带动左水平回转臂与右水平回转臂水平展开或收缩，左侧大臂带动左侧搂草轮弯臂来变化左侧前搂草轮与左侧后搂草轮的展开角度，右侧大臂带动右侧搂草轮弯臂来变化右侧前搂草轮与右侧后搂草轮的展开角度，同时通过左侧大臂幅宽调节固定装置和右侧大臂幅宽调节固定装置进行固定，实现搂草机作业的幅宽调整。幅宽调整装置如图6所示。

图6 幅宽调整装置图

3.3 液压升降机构

该机进行田间转移或道路通行时，控制右提升油缸带动右侧大臂通过右侧垂直提升铰链将水平位置转换成垂直位置，控制左提升油缸带动左侧大臂通过左侧垂直提升铰链将水平位置转换成垂直位置，右侧大臂和左侧大臂收拢呈平行状态悬挂在拖拉机前部，便于田间和道路通行，实现前置式弹齿指轮搂草机的作业与运输。液压升降机构如图7所示。

图7 液压升降机构图

4 结论

为促进环境保护和节能减排，国家推出了农作物秸秆综合利用和农作物秸秆禁烧等政策。针对我国农艺要求以及农作物秸秆可收集量大、收集时间短、易受天气干扰等特点，设计了前置式弹齿指轮搂草机，实现搂草与打捆一体化作业，可解决现有搂草机与打捆机各需配备动力、运行费用高、对土壤反复碾压等问题。

1）前置式弹齿指轮搂草机实现了搂草与打捆一体化作业，可提高作业效率，降低运行成本和机具购置成本，减少对土壤的反复碾压，保护土壤，有利于下一季农作物正常生长。该项技术在国内外尚无应用，申请了4项国家专利。

2）设计了作业幅宽调整装置，可根据田间单位面积内农作物秸秆可收集量和配套打捆机的喂入量来调整幅宽。

3）设计了高度可调的仿形地轮，保证搂草轮与地面保持一定距离，防止秸秆卷入土块，提高搂草作业质量。

综上所述，新型农作物秸秆一体化收集机根据我国农作物收获特点和我国地形而设计，填补了国内农作物秸秆搂草与打捆一体化作业的空白，具有良好的市场前景和推广价值。