三类秸秆打捆机的性能特点及展望(2)

　　2. 2 国外圆捆打捆机发展现状。
　　
　　国外于1960年后开始研究圆捆机.1961年，前苏联科研人员开始研究圆捆机，并在1963 年成功研制出具有捡拾功能的圆捆打捆机，虽然该机器的结构相对简单，但打捆后的圆秸秆捆重高到400kg;之后，德国Vermeer 公司研制出长胶带内缠绕式圆捆机，该机型在市场上拥有较高的占有率，不仅提高了整机的操作性能，而且具有较高的工作效率.欧美等国家的农机公司通过分析、研究长胶带内缠绕式圆捆机的工作原理，成功研制了链式圆捆机和固定圆捆机。1974年，德国 Weiger 公司成功研制出成捆室外径固定的外缠绕式圆捆机，该机型所打的秸秆捆密度外紧内松，具有良好的透气性[8].
　　
　　20 世纪 90 年代后，为了符合市场的需求，开始研究包捆方面的技术，为秸秆的青贮提供便利，而且圆捆机的结构、性能不断地改进和完善以适应不同种类的物料。
　　
　　2. 3 国内圆捆打捆机发展现状。
　　
　　我国在 1975 年开始对圆捆机进行研究。辽宁省鞍山农机厂成功研制出短皮带外卷式的9JY - 1. 8型圆捆机，虽然圆捆机的生产率、可靠性高；但存在动力消耗大、皮带磨损严重等问题。2007 年，王春光等人成功研制出 9YG -1. 2 型钢辑外卷式圆捆机和 9YD -1. 2型短胶带式圆捆机，并详细分析了这两种机型工作原理、性能参数；同期，王德福等人为了提高青贮圆捆机的适用性，改进了打捆机的成捆室，该成捆室的入口采用2 组短胶带式，解决了秸秆堵塞的问题，同时在成捆室的入口添加喷嘴，在秸秆打捆过程中添加各种添加剂，为后续的青贮作业提供便利.2008年，王琛等人合理改进了圆捆机的机架及捡拾机构等，并研制出工作稳定、操纵便利的 9YY - 550 型捡拾圆捆机，该机可实现固定打捆和行走打捆。2009 年，丛宏斌等人对圆捆机的自动控制系统进行设计，可实现自动送料、绕绳、割绳及开闭仓门等功能，并通过实验验证控制系统的可行性。2010 年，王德福等人在钢辊式圆捆机的成捆室内增设了喂入对辊，并通过仿真、试验分析得出喂入对辊的详细参数，增加喂入对辊后的圆捆机可以有效地解决秸草打捆时的堵塞问题.
　　
　　中机美诺科技股份有限公司研制的 5120 圆捆机可以打捆多种软秆作物，该机型具有打捆直径可调、秸秆捆密度高及可实现自动卸捆等特点.2011 年，金诚谦、唐宗义等人成功研制出国内第一台实现秸秆收割、打捆一体化的联合收割打捆机，不仅增加牵引机构、喂入软管等，而且改进了圆捆机的部分工作机构，虽然联合收割打捆机的打捆机构需要单独提供动力，但是第一次实现秸秆不落地打捆；同期，王春光等人设计一种成捆室具有预压缩功能的钢辊式圆捆机，其所打的圆秸秆捆圆周密度更紧，实用性更强.2012年，徐鹏云等人设计一种由三相交流电机作为动力的打捆机，该机可以满足不同秸秆湿度及打捆密度的要求.
　　
　　2015 年，雷军乐等人对圆捆机旋转草芯的形成过程进行深入地研究分析，通过试验优化了钢辊材料、捡拾器弹齿端点线速度等参数，保证了圆捆机打捆的顺利工作；同期，高东明等人设计了对数螺线式的成捆室，改进后的圆捆机，不仅解决了青贮作业时秸秆在成捆室内堵塞的问题、降低了圆捆机的共振现象，而且避免了圆秸秆捆离开成捆室时出现打滑的现象。2016年，王德福等人通过仿真试验，优化改进了圆捆机的捆绳机构，秸秆捆膨胀率和捆绳消耗量有所降低。
　　
　　近些年，我国通过引进国外圆捆打捆机先进生产技术并在自主圆捆机型上加以改进并利用，取得了较大进步，产品品种不断增加、性能也不断改进。我国部分农机企业在产品开发过程中为降低成本，缩短了样机试验周期，造成整机可靠性偏差、秸秆成捆率偏低等方面问题。
　　
　　3 方捆机打捆机。
　　
　　3. 1 方捆打捆机工作原理。
　　
　　方草捆打捆机由捡拾机构、喂入输送机构、压捆室、打捆机构、草捆长度控制装置、曲柄连杆机构、传动机构和牵引装置等组成[22 - 24],如图 4 所示。
　　 　　
　　工作原理：由拖拉机给方捆打捆机提供动力，通过方捆机的传动系统将动力传递到各个工作部件；经捡拾机构拾取后的秸秆在喂入拨叉的驱动下被送进喂入机构，在活塞推程时喂入机构将秸秆送入压捆室内，活塞回程时压捆室内的止回机构防止秸秆层的松回；作往复运动的活塞在曲柄连杆机构的带动下将秸秆压缩成方捆；当秸秆捆长度达到预设值后，打捆机构开始工作并自动完成打结，秸秆捆在后续秸秆不断推送下，从压捆室出口滑落.方捆打捆机的重要特点是不停 机 连 续 作 业，所 以 生 产 率 高，经 济 效 益 显着[22 - 24].
　　
　　3. 2 国外方捆打捆机发展现状。
　　
　　1930 年，欧美等国在成功研制出了小型方捆机，这个时期的方捆机可以自动完成秸秆的捡拾、输送、喂入和压缩等工序；但关键的打捆工序需由人工完成。1976 年，美国惠斯顿公司成功研制出大型方捆机，该机型改进了喂入机构、打结器等工作部件，在工作效率、成捆率、草捆密度等方面有大幅度提高；同时推出 4600 型方捆机，该机采用正牵引、跨行作业方式，相比传统L 型方捆机可以保留大部分秸秆的枝叶，提高秸秆捆的营养价值。德国的克拉斯公司在方捆机捡拾机构后面添加割刀组，提高打捆机对物料的适应性。
　　
　　20 世纪 80 年代后，欧美等国的农机公司开始向方捆机多功能化、智能化、节能化、高生产率等方面发展；美国纽荷兰、约翰迪尔等着名的农机公司经过几十年发展，其生产的方捆机在机械结构、动力配套及控制系统等方面取得了较大的成就。
　　
　　3. 3 国内方捆打捆机发展现状。
　　
　　我国在 20 世纪 70 年代末开始研究捡拾方捆机但主要集中在小型方捆机的研究上.1980年，我国成功研制出捡拾方捆机并将其进行推广使用。2006 年，我国制出结构紧凑的9YFQ - 1. 9 型跨行式捡拾方捆机，该机釆用了一体机架、正牵引、跨行式的工作方式，在整个打捆过程中，秸秆的运动更加顺畅，生产率得到进一步提高.2009 年，4ZSK - 2000 型自走式方捆机在西新城农机厂成功研制，此机自带动力，只需一个人操作就可完成秸秆收集、打捆、放出等工序。2009年，王风德等人通过实验分析，不仅改进了捡拾喂入机构的参数与控制系统，而且采用二级预压缩技术，提高秸秆捆的密度与成捆率，增加了方捆机的适用性；同期，万其号等人建立了四杆穿针机构的三维模型，通过仿真分析得到关键位置的运动参数，完善了方捆机打捆机构的机理.2012年，刘祥鹏等人利用建模仿真软件，设计并优化了方捆机的压缩机构，通过仿真分析确定活塞的最大压缩力及曲柄最大转矩等参数.2014 年，刘军等人通过仿真分析与试验，优化改进了9YFQ - 1. 8 型方捆机的捡拾传动机构，解决了方捆机在田间作业时出现传动皮带打滑、停滞等问题，在提高整机生产效率、可靠性的同时也增加了方捆机对田地的适用性.2015 年，刘绿朋研制出一种自走式方捆打捆机，初步实现了方捆机与农用机械的联合作业，相比传统牵引式方捆机有较高的生产效率，但样机的稳定性还须进一步提高.
　　
　　科研人员经过几十年的不断努力，成功研制出可打高密度秸秆捆的方捆机，但是产品的质量不稳定，机具部件的可靠性还需进一步提高。