導(dǎo)語：機(jī)電一體化秸稈旋切滅茬裝置研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1項目背景

隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，糧食產(chǎn)量大幅提高，秸稈數(shù)量也迅速增多，據(jù)統(tǒng)計，我國每年的作物秸稈產(chǎn)出量約為7~8億噸。由于目前農(nóng)村中燒煤、用電和液化氣的普及，農(nóng)村中使用秸稈生火做飯、取暖的做法已微乎其微。由于秸稈在短期內(nèi)不易腐解，利用率低，尤其是小麥秸稈，農(nóng)民更不愿意回收利用，在小麥?zhǔn)斋@后，田地里總有大量秸稈剩余。為了不影響下茬耕作，以往的做法都是就地焚燒，由此引起嚴(yán)重的環(huán)境污染和有機(jī)資源的浪費，操作不慎時，還經(jīng)常發(fā)生燒壞鄰邊的莊稼、樹木及人身傷亡等現(xiàn)象，給國家和個人財產(chǎn)造成不應(yīng)有的損失，給社會穩(wěn)定也帶來不利因素，由田間焚燒秸稈而引起的大氣污染、地表生態(tài)環(huán)境破壞、交通出行受阻等間接經(jīng)濟(jì)損失無法估量。據(jù)統(tǒng)計，2015年前，全國用作還田和有機(jī)肥料的作物秸稈僅占總量的20%左右，田間直接焚燒的占50%以上。秸稈焚燒的另一后果是：消防工作壓力巨大。據(jù)統(tǒng)計：2014至2015年，全國因焚燒秸稈發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)12萬起，燒壞莊稼近百萬畝，燒傷燒死一千余人，燒壞民房、樹木不計其數(shù)。消防部門出警近15萬次，直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元。1.12015年安徽省出臺秸稈禁燒零容忍辦法，嚴(yán)禁秸稈焚燒。為了有效禁燒秸稈，就必須對秸稈的處理及綜合利用提出切實可行的方案，變“堵”為“疏”，在不影響農(nóng)民耕作播種的前提下，讓農(nóng)民朋友自覺不燒，這樣才能把禁燒工作長久、平穩(wěn)、有效地開展下去。目前我國對秸稈處理的方式大致有兩種方法：秸稈粉碎還田和秸稈打包離田。秸稈粉碎還田是在小麥?zhǔn)崭詈?，采用甩刀式粉碎機(jī)對小麥留茬部分和聯(lián)合收割機(jī)脫粒后拋撒的秸稈進(jìn)行粉碎，然后用旋耕刀旋起約5厘米左右的薄土覆蓋秸稈。這種方法的優(yōu)點是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作成本低、工作周期短。缺點是：1.1.1粉碎效果不好：尤其是在早晚田間有露水，秸稈比較潮濕的情況下，粉碎后的秸稈長度過長，留在土地中容易纏繞農(nóng)機(jī)具，影響下茬播種機(jī)工作。1.1.2覆土掩埋的深度不夠：由于粉碎后秸稈量比較大，覆土厚度太薄，大面積的秸稈不能很好掩埋，露在地表上面，影響下季播種、出苗和打藥、追肥等田間管理。1.1.3秸稈暴露在地表層上面，不能在短期內(nèi)腐熟，前茬遺留的病菌、蟲卵附著在秸稈上，轉(zhuǎn)移給下茬作物，對下茬作物的生長產(chǎn)生不利影響。1.1.4越來越多的農(nóng)業(yè)專家和農(nóng)民擔(dān)憂：用這樣的方法使秸稈還田，長期下來，秸稈不能很快腐熟轉(zhuǎn)化成有機(jī)肥料，田地里未腐熟的秸稈總量不斷增多，土壤的生物結(jié)構(gòu)不平衡，也會給作物生長帶來負(fù)面影響。1.2秸稈打包離田是在小麥?zhǔn)崭詈?，將剪切下來的秸稈用機(jī)械撿拾起來后打包成捆，然后運出發(fā)電或堆漚肥。秸稈打包離田的優(yōu)點是：地表干凈整潔，有利于下茬耕作；秸稈送去發(fā)電或集中堆漚肥等，秸稈可以再次利用，發(fā)揮效益。缺點是：1.2.1收割機(jī)的工作效率嚴(yán)重降低。因為不再對小麥留茬部分進(jìn)行粉碎，為便于下茬耕作，一般要求留茬高度不高于10厘米，這樣就使收割機(jī)的工作負(fù)荷增大，工作效率嚴(yán)重降低。因為小麥秸稈越靠近底部，直徑越粗，硬度也越大，同時枯萎垂落的葉片也越多，收割機(jī)的往復(fù)式刀片剪切起來就非常吃力。剪切后的小麥秸稈經(jīng)輸送裝置全部送入脫粒機(jī)脫粒，因為秸稈量增大，收割機(jī)的輸送裝置經(jīng)常阻塞，皮帶燒壞屢屢發(fā)生，故障頻發(fā)。脫粒機(jī)的工作負(fù)荷也隨之增大，整個收割機(jī)的工作效率下降約一倍左右，本來1小時可以收割8畝左右的，因為留茬高度不能超過10厘米，1小時只能收割4畝左右，收割機(jī)手抵觸情緒非常大，有時是拒絕下地收割。有時遇到陰雨天氣即將來臨的關(guān)口，農(nóng)民為了搶收糧食，也不愿意因為考慮留茬高度而耽誤收割，他們情愿留茬高度高一點，也要把糧食搶收上來。1.2.2能耗增加。因為需要多切除秸稈，就要多耗費刀片動力，這樣使收割機(jī)單位時間內(nèi)的工作效率下降，單位能耗隨之增加。秸稈在輸送和脫粒的過程中，需要消耗大量動力，這些動力的消耗，對秸稈的粉碎和回收，沒有任何作用，純粹是無用功，還在一定程度上影響機(jī)械的使用可靠性，增加維修費用，浪費資源。同時秸稈碎片進(jìn)入糧食之中，使糧食含雜率增高，需要進(jìn)一步清理，又再一次消耗能源。1.2.3打捆機(jī)撿拾作業(yè)不干凈。經(jīng)收割機(jī)脫粒后小麥秸稈，成團(tuán)成堆地拋撒在地面。打捆機(jī)撿拾時，因為秸稈分布不均勻，厚的地方太厚，撿拾爪通過時，一次旋轉(zhuǎn)不能全部摟起，往往撿拾不干凈，地面留有大量秸稈，既浪費資源，又影響農(nóng)民耕種。

2本項目的研發(fā)方向和擬解決的關(guān)鍵技術(shù)

針對以上存在問題，按照國家政策要求，結(jié)合農(nóng)民和收割機(jī)手的利益訴求，蚌埠市龍?zhí)┫烙邢薰狙邪l(fā)部在2015年初組織研發(fā)人員開展了“機(jī)電一體化秸稈就地旋切滅茬裝置”項目的研究工作。通過大量調(diào)研、走訪、論證、比對，我們最終確定了研發(fā)方向及技術(shù)路線：2.1研發(fā)方向：秸稈切割、打捆離田該方向既符合國家政策，又使田地整潔，沒有上茬作物遺留的病菌蟲卵等，有利于農(nóng)民根據(jù)墑情及時播種和后期管理，符合農(nóng)民耕種要求。秸稈離田后可送去發(fā)電廠發(fā)電，也可留作農(nóng)民生產(chǎn)有機(jī)肥，均符合環(huán)保要求。2.2關(guān)鍵要求：收割機(jī)留茬高度不大于10厘米。為了保證收割機(jī)工作效率，在關(guān)鍵時刻把農(nóng)民糧食收割上來，同時減少能耗，減少污染和浪費，需要采取二次切割的方案，即：2.2.1收割機(jī)原有的往復(fù)式剪刀提高收割高度，只剪切麥穗以下20厘米左右的長度，剪切后的留茬高度約在60厘米左右。2.2.2在收割機(jī)下部適當(dāng)?shù)牟课涣硗獍惭b一組旋切式刀具，專門切削往復(fù)式剪刀剪切后的小麥秸稈，留茬高度不大于10厘米。剪切后的小麥秸稈擺放基本整齊有序，便于打捆機(jī)撿拾。2.3技術(shù)路線2.3.1采用機(jī)電一體化設(shè)計，直流電機(jī)直接帶動刀片，工作效率高，剪切效果好，能完全滿足收割機(jī)整體收割需要。收割機(jī)采用二次切割的辦法，在收割小麥時，每小時能提高工作效率30%以上。2.3.2采用刀片分組裝配、整機(jī)并聯(lián)的方法，工作幅寬可以根據(jù)需要任意組合調(diào)整，通用性好。

3結(jié)構(gòu)特點和工作原理

本裝置由機(jī)架、傳動軸、傳動軸皮帶輪、軸承座、發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)皮帶輪、牽引軸、間隔套、提升桿、旋切架、尾輪、尾輪軸、直流電機(jī)、調(diào)整墊片、旋切刀片、避障架、整流器、控制開關(guān)等組成。機(jī)架和四輪拖拉機(jī)通過懸掛機(jī)構(gòu)相連接，拖拉機(jī)輸出軸和該裝置傳動軸相連接，傳動軸通過軸承座固定在機(jī)架上，發(fā)電機(jī)固定在機(jī)架上，通過傳動軸皮帶輪，皮帶和發(fā)電機(jī)皮帶輪相連接，旋切架前端套在牽引軸上用間隔套隔開并固定在機(jī)架上，直流電機(jī)通過調(diào)整墊片固定在旋切架上，旋切刀片固定在直流電機(jī)輸出軸上，避障架固定在最下面直流電機(jī)輸出軸套管上，尾輪通過尾輪軸固定在旋切架的尾部，發(fā)電機(jī)輸出通過電纜后和整流器連接，整流后接控制開關(guān)，再從開關(guān)連接到各直流電機(jī)。上述設(shè)計的有益效果是：通過發(fā)電轉(zhuǎn)換，解決了機(jī)械方法難以實現(xiàn)的多個活動部位高速旋轉(zhuǎn)裝置，能夠?qū)κ崭詈蟮拇筇锝諚U進(jìn)行就地快速粉碎，也可對大田秸桿就地快速收割回收，可適應(yīng)任何高低不平地塊。和現(xiàn)有的其他滅茬裝置比較，在相同功率的情況下，該裝置可提高效率30%以上。工作原理：四輪拖拉機(jī)通過輸出軸及懸掛機(jī)構(gòu)和該裝置連接后，通過皮帶傳輸帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)出電再經(jīng)過整流器整流后進(jìn)入控制開關(guān)，然后進(jìn)入各直流電機(jī)。帶動刀片以90M/S左右的線速度高速旋切。本裝置采用四組旋切架，每組裝有三個旋切刀片，三個旋切刀片的高度差可根據(jù)需要粉碎的長度，通過固定直流電機(jī)調(diào)整墊片調(diào)整，為了防止兩組相鄰的刀片間距過近造成擦碰，兩組兩相鄰的刀片前后軸線間距設(shè)計相差1/2刀片直徑，為防止最下面離地較近的刀片被大的異物損傷，刀片前裝有避障架，秸桿留茬高度可通過改變尾輪和旋切架之間的上下位置確定。各組旋切架通過尾輪和地面高度變化自動上下活動。在行駛路途或地頭轉(zhuǎn)彎，拖拉機(jī)通過液壓懸掛機(jī)構(gòu)將該裝置機(jī)架升起，在提升桿的作用下各旋切架將同時升高。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，高效節(jié)能，對較濕潤和較軟的秸桿有著很好的切割效果，可適應(yīng)各種不同平整度的田塊，本裝置不但對秸桿能夠就地粉碎還田，而且在只使用底刀的狀態(tài)下，可對秸桿進(jìn)行旋切回收利用，有利于廣泛推廣使用。

4設(shè)計的創(chuàng)新點

4.1采用機(jī)電一體化設(shè)計，直流電機(jī)直接帶動刀片，工作效率高，剪切效果好，能完全滿足收割機(jī)整體收割需要。收割機(jī)采用二次切割的辦法，在收割小麥時，每小時能提高工作效率30%以上。4.2本機(jī)械采用刀片分組裝配、整機(jī)并聯(lián)的方法，工作幅寬可以根據(jù)需要任意組合調(diào)整，通用性好。4.3本機(jī)械的每組刀片均能根據(jù)地面情況隨機(jī)調(diào)節(jié)工作高度，能切實保證刀片在工作時留茬高度完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，又能使刀片在遇到硬物時有效保護(hù)自己不被碰壞。4.4本機(jī)械的每組刀片數(shù)量可以根據(jù)需要增加或減少。如果下道工序是撿拾打捆，那么一根刀桿只需要在最下部安裝一個刀片；如果下道工序是腐熟還田，那就可以根據(jù)需要每間隔一段距離裝一個刀片，多塊刀片分層切割，不受秸稈水分高低的影響，切割后的秸稈長度一致，便于腐熟和耕種管理。4.5本機(jī)械還可以根據(jù)需要安裝在播種機(jī)的前部。如果小麥留茬高度低于20厘米，切茬后不需要回收打捆，而不切茬又影響播種和出苗后的田間管理時，可以使用本機(jī)械在切除秸稈后直接播種，這樣可以大大提高工作效率，減少機(jī)械反復(fù)下地作業(yè)對農(nóng)田土壤的碾壓侵害。

5使用特點

5.1與小麥聯(lián)合收割機(jī)配套使用時5.1.1將收割機(jī)原有的往復(fù)式剪刀裝置提高，只剪切麥穗以下20厘米左右的長度，剪切后的留茬高度約在60厘米左右。5.1.2在收割機(jī)下部安裝本旋切式秸稈切茬裝置，專門切削往復(fù)式剪刀剪切后的小麥秸稈，留茬高度不大于5厘米。剪切后的小麥秸稈擺放基本整齊有序，便于打捆機(jī)撿拾。5.2與打捆機(jī)配套時：在打捆機(jī)或播種機(jī)的前部安裝本旋切式秸稈切茬裝置。本裝置與打捆機(jī)的踩壓裝置直接通過輸送裝置相連，去除打捆機(jī)的撿拾裝置，也就是說，秸稈切茬后不落地，直接送入打捆機(jī)打捆。這樣即減少了動力消耗，簡化了機(jī)械機(jī)構(gòu)，又使地表面更加干凈，利于農(nóng)民播種和田間管理。

6試驗情況

我公司研發(fā)人員自2015年午收以來，已經(jīng)對該產(chǎn)品在小麥秸稈上的切割效果反復(fù)進(jìn)行了田間試驗，積累了大量數(shù)據(jù)。試驗證明：6.1切割效率高：旋切式刀具切割小麥秸稈，不受秸稈高低、干濕、粗細(xì)等條件的限制，完全能滿足割副寬度2.5米的收割機(jī)1小時收割10畝以上的技術(shù)要求。6.2切割效果好：因為采用機(jī)電一體化設(shè)計和旋切式刀具，切割長度和留茬高度可以根據(jù)要求隨意設(shè)定。切割后地面干凈、整潔，有利于農(nóng)民耕種和田間管理。6.3采用直流電機(jī)直接帶動刀片的方法，極大地簡化了傳輸裝置，與采用機(jī)械傳動方式相比，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，節(jié)約能源在30%以上。6.4裝置底部設(shè)計有防硬物保護(hù)裝置，確保刀片在高速工作狀態(tài)下不受損壞，機(jī)械故障率低，使用可靠性好。7結(jié)論本機(jī)械的安裝使用，雖然本身消耗了一些動力，但因為調(diào)整了收割機(jī)的收割高度（穗下20厘米），實行二次切割，大大降低了收割機(jī)原有模式的動力消耗，兩相比較，總體上完全起到了能耗降低的作用。同時減少了收割機(jī)的故障時間，減少了收割機(jī)的維修費用，提高了收割機(jī)的工作效率，滿足了農(nóng)民在三夏期間搶收搶種的根本需求。最重要的是在秸稈禁燒方面，徹底解決了因為強(qiáng)行禁燒而產(chǎn)生的一系列矛盾，有效地解決了禁燒和播種之間存在的問題，變“堵”為“疏”，使國家和我省的禁燒政策能有效地得到貫徹落實，使各地的禁燒工作能有條不紊、全面深入地開展下去，同時對資源的回收利用，對環(huán)境保護(hù)，對社會穩(wěn)定，都有非常重要的經(jīng)濟(jì)效益和深遠(yuǎn)的社會效益。

作者:王偉 盧思迪 左振 王哲 單位:安徽省蚌埠市龍?zhí)┫烙邢薰?/p>