第５０卷第５期 农业装备与车辆工程 ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２０１２年５月 Ｍａｖ ２０１２ Ｖ ｎ１．５Ｏ Ｎｏ．５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—３１４２．２０１２．０５．０１４ 山东省棉花秸秆收获机械使用情况的调查研究 徐淑芬’，高炳标 ，李震 ，江秋生 （１．２５０１００山东省济南市，山东省农业机械科学研究所；２．２５００１３山东省济南市，山东省医疗器械研究所） ［摘要］棉花是山东省的重要经济作物，棉花秸秆的收集和前期处理已经成为棉花种植和棉花秸秆利用中的瓶 颈环节 对山东省的棉花种植情况和棉花秸秆收获机械的使用情况进行调查，发现，小型的拔柴机、切碎机仍是 市场上普遍使用的前期处理机械，联合收获机也有应用．未见有大型机具出现。对使用中的机具进行了技术总 结．并对棉花秸秆收获机械的发展趋势进行了预测。 ［关键词］棉花秸秆收获机；拔柴机；联合收获；趋势 ［中图分类号］￥２２５．９１＇２ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７３—３１４２（２０１２）０５—００５４—０３ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｃｏｔｔｏｎ Ｓｔｒａｗ Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ＸＵ Ｓｈｕ－ｆｅｎ ．ＧＡＯ Ｂｉｎｇ－ｂｉａｏ ．Ｕ Ｚｈｅｎ２，ＪＩＡＮＧ Ｑｉｕ－ｓｈｅｎｇ （１．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｎａｎ Ｃｉｔｙ，Ｓｈａｎｄｎｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ２５０１００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｊｉｎａｎ Ｃｉｔｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ２５００１ ３，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｃｏｔｔｏｎ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｒｏｐ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ａｎｄ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔｒａｗ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｅ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｈａｓ ｂｅ— ｃｏｍｅ ａ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｔｔｏｎ ｃｕｌｉｔｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔｒａｗ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ａｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔｒａｗ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ，ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｓｍａｌｌ ｓｔａｌｋ—ｐｕｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ｓｈｒｅｄｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｒｅ ｓｔｉｌｌ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ａｓ ｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅ ｈａｒｖｅｓｔｅｒ，ｎｏ ｌａｒｇｅ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔｒａｗ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｉｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｃｏｔｔｏｎ ｓｔｒａｗ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ；ｓｔａｌｋ－ｐｕｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ；ｃｏｍｂｉｎｅ ｈａｒｖｅｓｔｅｒ；ｔｒｅｎｄ ０引言 山东是全国的三大产棉区之一．棉花种植面 １ 省内主要技术和机型 目前我省现有的棉花秸秆收获技术主要有提 积巨大，棉秆资源十分丰富。然而一直以来由于缺 乏合适的机械，棉花采摘后的秸秆处理已经成为 农民十分头疼的问题，焚烧秸秆的现象仍然十分 拔式拔秆、捡拾粉碎技术和联合作业技术两种。提 拔式拔秆、捡拾粉碎技术是目前山东市场上使用 的主要技术，使用的机器主要是拔秆式棉花秸秆 收获机和捡拾粉碎机。拔秆式棉花秸秆收获机是 用起拔机构把棉花秸秆从土壤中提拔出来，按起 严重『Ｉ］。 ． 近年来，随着国家对环境保护和可再生资源 利用等方面的重视．以及我国农业机械化水平的 拔器的形状和结构又分为辊式、夹式和链杆式三 种。辊式起拔器分圆柱辊、半圆柱辊、圆锥辊、圆柱 提高，农民对棉花秸秆收获机械的需求不断增加， 国内对棉花秸秆收获机的研究逐步深入．市场上 出现了大量的棉秆收获机产品。针对这种现状，笔 圆锥综合辊等：夹式起拔器分平动夹式、钳链式夹 式、盘夹式；链杆式起拔器分为单链杆式、双链杆 者对山东省内市场上的棉花秸秆收获机产品进行 了调查。了解用户的需求和购买意愿，总结了产品 的结构特点。分析了其优势和局限性，力求为棉花 秸秆收获机械化的发展和收获机械的研制提供资 料和依据。 式、齿盘链杆式和链抓式等，主要是各地农机研发 单位根据本地地域条件和棉花生长特点进行初步 试制的机型。该类机型中最具代表性的是４ＭＧ一２ 型齿盘式拔棉秆机，是目前山东棉花秸秆收获机 械市场的主流产品，已有多家厂家进行生产．各种 产品的结构大致相同，主要由锯型齿圆盘、机架、 联接架、限深轮、分禾器、上下放铺辊、悬挂架等部 收稿日期：２０１２—０２—０２ 第５Ｏ卷第５期 徐淑芬等：山东省棉花秸秆收获机械使用情况的调查研究 ５５ 分组成。在拖拉机的推动下．限深轮带动锯齿圆盘 旋转，圆盘上的三角刃槽把棉秆钳住，圆盘的旋转 与施拉机的行走形成差速．拔下的棉秆达到一定 量时，通过铺放辊将棉秆堆积成堆。捡拾粉碎技术 是在棉花秸秆经拔出或割倒后，在拖拉机牵引下， 捡拾辊将秸秆喂人粉碎滚刀，一次性完成捡拾、切 碎和收集作业，其代表机型是洛阳生产的４ＪＱ一８０ 型秸秆捡拾切碎机．在山东市场上有一定的推广 应用。提拔式拔秆、捡拾粉碎技术主要是与小型拖 拉机配套的机型，在山东主要的棉花产区有一定 范围的应用，但是该技术的收获效率受到，中 间处理环节多，后续作业仍然费时费力，无法满足 规模化收集的需要。另外产品故障率较高，维修保 养费用高也是用户反映最大的问题。 联合收获式技术也有出现，例如中国农机院 ４ＭＧ一２７５型自走式棉秆联合收割机：这一机型可 以实现棉花秸秆的直接切断收割、切碎、集箱、自 卸一体化作业。通过选配割台，也可实现棉花秸秆 的捡拾、切碎、集箱、自卸一体化作业。但是这种机 型没有解决留茬的问题，另外受种植规模和收获 成本的制约此技术没有在山东得到大规模推广。 综上。目前省内的秸秆收获加工技术多为拔 秆和粉碎分开，所使用的收获机械多为拔柴机、切 碎机，将棉花秸秆收获分步进行，从收获到利用需 要二次运输。且过程中仍需消耗大量的人力。这不 仅增加了收获步骤，更使收获成本大量增加：省内 使用的棉花秸秆联合收获机械较少。而且未解决 收割留茬的问题，因此难以得到大规模的推广。 ２我省棉花秸秆收获技术及其机械发展特 点和趋势的研究 为满足棉秆工业化利用的需求，加快我省棉秆 综合利用产业的发展，大型高效规模化收集技术装 备必将成为主导。作为一种可再生物质资源，棉花 秸秆规模化增值加ｌＴ利用需求迫在眉睫，因此深入 开发适合我省棉花主产区种植模式和棉花生长特 点的秸秆收获成套设备．形成联合收获和分段收获 两大作业体系．实现棉花秸秆田间收获机械化作 业。为棉花秸秆资源规模化工业利用提供原料收集 技术装备，成为必然趋势，且前景广阔。 总结国内外技术发展．今后一个时期，我省的 棉花秸秆收获将呈现以下特点： ２．１技术研究是基础 我省棉花种植面积大、品种多，加上各地的自 然条件和栽培制度也各不相同，棉秆的长势有高 有低，有粗有细，枝权的长短多少也有不同，所以 对棉秆收获机械的农艺要求也千差万别，这就要 求棉秆收获机械的外形、质量、工作部件及行走装 置等能够适应当地的农艺要求＿２］．目前，我省棉秆 收获存在基础理论研究不够深入、现有棉秆收获 机存在着效率低、漏拔率和拔断率高等问题．迫切 需要深入进行棉秆收获技术研究。结合当前我省 棉花生产全程机械化形式。着重开展棉秆拉拔阻 力、起拔机构及各部件的协调配套关系、棉秆联合 收获技术和棉秆适时收获条件的研究．加快我省 棉秆收获机械化的发展。 ２．２多样化机型是需要 根据我省棉花种植地域的特点，开发多样化 棉花秸秆收获机型．以适应不同种植规模和种植 模式的需求。我省虽然拥有较大的棉花种植面积。 但是大部分为散户种植，单户的种植面积相对较 少，难以应用大型的棉花秸秆收获机械。与小型拖 拉机配套的棉花秸秆机收获机的收获规模、作业 能力和收获成本等适应棉花散户种植的需要．将 继续发展并作为市场的补充长期存在。规模化种 植是农业发展的必然趋势，改进完善并适时推广 大型自走式棉花秸秆联合收获机势在必行。 ２．３联合收获机是趋势 采用拔秆后再收集粉碎的工艺和设备增加了 设备投入和工作量．也不适用于现代化农业发展 的要求。近年来受国家引导等因素的影响，我 省各农业区的耕地逐渐集中，大型农场不断出现， 结合国外发展经验，这必将成为一种发展趋势，因 此虽然各种机型在我省还将长期存在，但必将被 适应大型农场化种植的联合收获设备所代替。开 发、改进完善并适时推广适合于规模化作业的集 拔秆、捡拾喂入、切碎、抛送、装箱、卸料为一体的 大型联合收获设备是必然趋势。 ３结语 目前，我省棉花秸秆作为重要的可再生资源， 其综合利用虽取得一定成效。但仍存在利用率低、 产业链短和产业布局不合理等问题。据了解，产生 这些问题的原因有很多。其中棉花秸秆收获机械 （下转第５８页） ５８ 农业装备与车辆工程 ２０１２拄 由于Ｄｙｎａｆｏｒｍ自身的建模功能不足，为了提 高效率，先在三维软件中进行工艺补充。首先根据 经验在ＵＧ中进行模具结构的设计，然后再将需 螺栓拴住可上下滑动。待成形之后将零件打出，另 外它与成形凹模之间的缝隙起到排气的作用。 为了保证零件的质量，除合理地设计模具结 构外，还需选择较佳的模具材料和热处理工艺，以 要分析的部分建好数学模型用ｉｇｅｓ的格式导出， 再导入ｄｙｎａｆｏｒｍ中检查是否存在破面，若没有破 面再划分网格等相关操作，最后用（ＤＦＥ）模块中的 Ｄｉｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｈｅｃｋ进行可行性分析和相关数据求 解，如图４所示。 保证模具零件的使用寿命。为了降低模具成本，在 要求较高的地方采用较好材料的镶件，其他部分 采用可满足其性能的一般材料。 ２．２模具的工作过程 ２模具的工作原理 ２．１模具的结构 模具安装好之后。首先将坯料放在落料凹模 上定好位，在冲压机的作用下，上模向下移动落 图５为复合模具的组装简图。设计过程中考虑 了诸多因素，由于模具的结构复杂，为了维修方便 料。凸模与毛坯接触将其剪下，完成落料工序。同 时，托料环与成形凹模将料夹住继续向下移动，在 成形凸模的作用下使其进入成形凹模中，完成成 形工序。接着冲孔凸模进入冲孔凹模完成冲孔工 序。在机床作用下上模向上移动，卸料板把套在凸 模上的料推出，同时打料块将零件打出。 采用诸多镶件，如冲孔凹模、冲孔凸模及落料凸模 都是采用分体式的。成形凹模与落料凸模分开采 用浮动的形式，用螺丝和弹簧将其锁住可在落料 凸模中滑行，在落料之后与托料环相互作用防止 落下的料移动。此处应选择合理的压边力，强压边 力情况下会使材料流入速度很慢，影响凸缘部分 的材料产生径向流动转移到冲件的侧壁，过强的 压边力冲件将会产生拉薄和局部拉裂，压边力不 ３结论 经实际生产验证零件尺寸合格；模具结构合 理：生产效率得到提高；降低了生产成本。所以在 此类产品中使用复合模具是提高效率降级成本的 有效途径。 参考文献 足将会使冲件产生起皱、翘曲缺陷，还需要后期整 形处理ｌ５Ｊ。打料块是从成形凹模分出的一小块，用 ［１］数字化手册编委会．２００８机械设计手册（新编软件版）［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００８． ［２］卢涛．锁具设计与制造工艺新技术及质量监控实用手册［Ｍ］． 合肥：安徽文化音像出版社，２００３． ［３］ 曾乐，邓子玉．矩形盒装拉深成形有限元模拟［Ｊ］．锻压技术， ２００６，－３１．（１）：３－５． ［４］ＰＡＲＫ Ｋｅｕｎ，ＣＨＯＩ Ｓａｎｇ－Ｒｙｕｎ．Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｏｔｏｒ ｃｏｔｅ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔａｃｋｉｎｇ ｄｉｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００２：４７７—４８１． ｌ戚形凸模冲孔凹模２．落料凹模３．落料凸模４．成形凹模５．打料 ［５］揭小平，叶建雄，袁有录．盒形件拉深成形工艺的数值模拟ｆＪ］． 锻压技术．２００８． 块６．冲孔凸模７．卸料板８．橡皮９．托料环 图５模具结构简图 Ｆｉｇ．５ Ｄｉｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ 作者简介张献文（１９８３一），男，硕士研究生，研究方向：模具设计。 （上接第５５页） 机械化水平不高就是其中之一。因此，提高我省的 棉花秸秆收获机械化水平，对于发展我省的产业 结构，实施农业可持续发展战略，减少环境污染， 参考文献 ［１］王俊友，懂世平，吕黄珍等．国内外棉花秸秆收获技术发展 状况［Ｃ】．北京：中国农机学会，２００８． 增加农民收入等方面具有重要的意义。我们必须 提高认识，采取切实可行的措施，努力提高我省的 棉花秸秆收获机械化水平。 ［２］ 张凤元，程建莹．我国棉秆收获机械的农艺要求及类型［Ｊ１．农 机与食品机械，１９９９，２５９（１）：６，１０． 作者简介徐淑芬（１９８４一），女，助理工程师，主要从事农业机械 产品的研究与检测。
