关于方捆打捆机的研究应用与发展趋势分析
沈亮 冯艳辉 李景岩 徐俊 韩喜军
摘 要：? 结合国内外各类方捆打捆机的工作特点及应用现状，对方捆打捆机的性能进行分析。综合国内外方捆打捆机的特点研制德沃9YQ系列方捆打捆机。指出现有方捆打捆机的不足，预测未来方捆打捆机的发展趋势。
关键词：? 方捆打捆机;研究应用;现状;分析;发展趋势
中图分类号：? S225???? ?????文献标识码：? A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.010
0 引言
中国的秸秆资源非常丰富、数量巨大、种类繁多。据农业部统计数据显示：2015年，我国秸秆总量达9亿多t。其中，水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆分别占全国秸秆总量的25%、24%、12.73%;长江中下游区、黄淮海区、东北区、西南区秸秆总量分别占全国秸秆总量的25.63%、23.48%、17.19%、13.74%[1]。黑龙江是秸秆产出大省，2017年有1.37亿t各种作物秸秆，秸秆资源总量占全国1/8左右，占东北四省区1/2左右[2]。秸秆可直接还田增加土壤有机质培肥地力，但是近年还田的结果显示直接还田产生的病虫害较为突出。秸秆还可用于饲喂牲畜、发电、制作有机肥、用作工业原料等，但在收、储、运过程中存在比较松散、密度小、收获时间短、贮存运输困难等问题。解决这些问题，是提高秸秆综合利用率的关键。方捆打捆机作业效率高、压缩比大、作业后的方捆易于运输，被广泛应用于秸秆的收储过程。
1 国内外研究现状
1.1 国外方捆打捆机研究现状
欧美国家研究方捆打捆机较早，其生产的方捆打捆机技术先进、质量可靠，在国内有一定销量。具有代表性的方捆机生产厂家有爱科（麦赛福格森）、约翰迪尔、克拉斯、科罗尼以及纽荷兰等。
以爱科（麦赛福格森）公司的MF1840机型为例，见图1。
该机适合全作物的打捆作业。作业过程中，通过预压室预压、打捆室二次加压，促使草捆更加紧实、方正;高速活塞冲程和低能耗确保整机作业高效;加大的喂入空心搅龙，确保秸秆喂入流畅不堵塞;可选网筛及平板式机架，使得草捆中灰尘少，适用于作生物饲料;高强度钢骨架，优化的浮动结构，平顺的动力传输系统保证整机作业平稳、流畅。
约翰迪尔公司生产的L340大型方捆机，见图2。具有超大处理能力的直列式喂入辊将作物秸秆高效地传送到预压捆室，有效保证整机打包效率;重型的动力传动系统，使打压头以45击/min的次数压缩着作物秸秆，增加了单位时间内打捆的重量;带单叉的预压捆系统将作物秸秆送入打捆仓之前，先将其压缩，从而使打出的方捆更紧实。
纽荷兰研发的如BC5070方捆打捆机，见图3。该机独有的Super-Sweep（超级清扫）捡拾器使捡拾更干净、彻底;使用齿轮传动的打结器不会漏掉任何一个草捆的精美打结;独有的Power-PivotPTO（动力枢轴）使动力输入强劲有力。
1.2 国内方捆打捆机发展现状
我国于20世纪70年代末开始从国外引进捡拾式打捆机，经过几十年的不断研究，开发出适应我国国情的方捆打捆机。虽然目前国内研究方捆机的生产厂家较多，但是由于工艺、材质以及急于占领市场的心理因素导致产品质量有所欠缺，尚需进一步改进和完善。国内目前比较有代表性的厂家包括内蒙古华德、山东福田雷沃、湖北星光玉龙等企业。
其中内蒙古华德研究的9YFQ-1.9型跨行式方捆捡拾打捆机适应在小块或者是不规则的土地上工作，如图4。采用1.95 m幅宽的低平弹齿滚筒式捡拾器，捡拾器两侧配有仿形轮，降低草条漏捡的损失;该机由于减少了干草捡拾时的提升高度，草条很少紊乱，减少了花叶之间的揉搓脱落，特别适用于苜蓿等易掉花的豆科牧草的打捆作业。
福田雷沃公司研发的MF3040打捆机，见图5。独家采用双凸轮盘技术，保证了弹齿梁和滚轮等零部件受力均匀，提高了捡拾器使用寿命;该系统对弹齿强度和线速度进行了优化，使作物喂入更流畅、不堆积、不漏捡;喂入搅龙增加了作物秸秆防缠绕装置，使喂入效率提高20%以上。
湖北九宫玉龙牌YLYQ1950捡拾打捆机，该机破碎机构采取双滚筒式设计，令秸秆粉碎程度更彻底，揉搓粉碎后的秸秆含土量低，能够直接用于饲喂; 推刀盘轴承采用?密封防尘设计，材质选用特种钢材，使机器适应在风沙较大的恶劣环境中作业。
2 德沃公司研制的方捆打捆机
2.1 D型打结器的试制
D型打结器是方捆打捆机的核心部件，德沃公司采用逆向工程试制了一批。在试验台上的成结表现与进口打结器相比不相上下，但是装在整机上进行强度寿命测试中公司研发的打结器使用寿命约为进口打结器的1/4。经分析认为逆向的几何参数设计配置基本是过关的，但受制于国内金属材料的机械性能劣于进口材料，热处理技术不过关，零部件抗冲击载荷与耐磨性不足，导致了试制的失败。为保证产品质量，仍采用进口打结器进行打结。
2.2 秸秆过滤系统的研究
创新研发的秸秆过滤系统，见图6。可有效的将捡拾过程中带起的土壤进行过滤清除。综合考虑喂入量与孔径大小以及孔型的关系，先后试验了圆孔、长孔、圆孔长孔混合型筛网，根据试验筛选出孔径20 mm的圆孔筛比较适合大多数情况下的作业需要。长孔筛、圆孔长孔混合筛比较适合高速作业大喂入量的需求。用户可根据具体情况，配备不同的筛网。
2.3 样机试制
在总结国内外先进打捆机技术基础上，根据国内秸秆实际农艺和状态情况，结合我省秸秆特点，德沃公司成功研制了适合我省不同作物秸秆的9YQ系列方捆打捆机。该机设计为正牵引，具有对称纵轴线，行驶稳定性好，适应在各种不规则的地块上作业;秸秆从捡拾到形成方梱落地始终使物料在机体内沿纵轴线运动，物料运输、压捆工艺合理;往复拨草叉式喂入器，工作可靠，有利于提高活塞的往复频率，提高了生产能力;超长的压捆室，确保草捆的形状密度均匀紧实;打结器轴采用直径35 mm大轴径， 确保对玉米秸秆打捆时的高可靠性;机器设置了三道保险机构，在工作负荷过大时，机器会全自动切断安全螺栓，保证机器安全;有两种筛网供选配，降低草捆的含土量;改進型双轴打捆机，将秸秆经二次揉搓进一步切碎，提高了秸秆的细碎效果达到了直接入口饲喂的程度。经一个作业季的广泛田间试验，达到了预先的设计效果，获得了用户的一致好评。
3 存在的问题以及发展趋势
3.1 存在的问题
目前，由于我国方捆打捆机企业技术实力较弱，相关研究机构对方捆打捆机的研究也较少，与国外大型方捆机生产企业在技术实力及生产制造实力上还有很大的差距。尤其是核心部件D型打结器，几乎全部依赖进口。我国农机企业普遍的生产水平不高，产品的可靠性、稳定性较差。严重制约了国产方捆打捆机产业的健康发展。
3.2 发展趋势
随着农村劳动力的日益减少，以及农业生产对秸秆打捆的需求越来越大，提高方捆机的作业效率成为了方捆机未来发展的必然方向。
大方捆机的作业效率要远远大于市售主流方捆机，未来打捆机市场必将是大方捆机的天下。提升方捆机打出来的方捆的密度也是一条提升方捆机作业效率的途径，高密度大方捆必将是未来发展的方向。
由于我国农业生产普遍采取垄作模式，方捆机不容易将地面的秸秆收集干净，而为了收集干净又带来了方捆含土率高的问题，提高收净率、降低含土率也是方捆机亟待解决的问题。
打捆作业周期短、强度高，提高方捆机的可靠性显得尤为重要。在提高可靠性的基础上，未来人工智能技术的应用将实现机具的无人作业，从而实现昼夜不间断打捆作业，既延长了作业时间，又提高了打捆机的产能。
参考文献：
[1] ??李大鹏，刘向阳.饲草产业化与饲草打捆机的开发[J].饲料广角，2012（15）：10-12.
[2] ??刘伟林.黑龙江秸秆产业化受到业界广泛关注[DB/OL].[2018-03-27].http：//www.hljagri.gov.cn/nydt/nydtsn/201803/t20180327_745443.htm.
摘 要：? 结合国内外各类方捆打捆机的工作特点及应用现状，对方捆打捆机的性能进行分析。综合国内外方捆打捆机的特点研制德沃9YQ系列方捆打捆机。指出现有方捆打捆机的不足，预测未来方捆打捆机的发展趋势。
关键词：? 方捆打捆机;研究应用;现状;分析;发展趋势
中图分类号：? S225???? ?????文献标识码：? A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.010
0 引言
中国的秸秆资源非常丰富、数量巨大、种类繁多。据农业部统计数据显示：2015年，我国秸秆总量达9亿多t。其中，水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆分别占全国秸秆总量的25%、24%、12.73%;长江中下游区、黄淮海区、东北区、西南区秸秆总量分别占全国秸秆总量的25.63%、23.48%、17.19%、13.74%[1]。黑龙江是秸秆产出大省，2017年有1.37亿t各种作物秸秆，秸秆资源总量占全国1/8左右，占东北四省区1/2左右[2]。秸秆可直接还田增加土壤有机质培肥地力，但是近年还田的结果显示直接还田产生的病虫害较为突出。秸秆还可用于饲喂牲畜、发电、制作有机肥、用作工业原料等，但在收、储、运过程中存在比较松散、密度小、收获时间短、贮存运输困难等问题。解决这些问题，是提高秸秆综合利用率的关键。方捆打捆机作业效率高、压缩比大、作业后的方捆易于运输，被广泛应用于秸秆的收储过程。
1 国内外研究现状
1.1 国外方捆打捆机研究现状
欧美国家研究方捆打捆机较早，其生产的方捆打捆机技术先进、质量可靠，在国内有一定销量。具有代表性的方捆机生产厂家有爱科（麦赛福格森）、约翰迪尔、克拉斯、科罗尼以及纽荷兰等。
以爱科（麦赛福格森）公司的MF1840机型为例，见图1。
该机适合全作物的打捆作业。作业过程中，通过预压室预压、打捆室二次加压，促使草捆更加紧实、方正;高速活塞冲程和低能耗确保整机作业高效;加大的喂入空心搅龙，确保秸秆喂入流畅不堵塞;可选网筛及平板式机架，使得草捆中灰尘少，适用于作生物饲料;高强度钢骨架，优化的浮动结构，平顺的动力传输系统保证整机作业平稳、流畅。
约翰迪尔公司生产的L340大型方捆机，见图2。具有超大处理能力的直列式喂入辊将作物秸秆高效地传送到预压捆室，有效保证整机打包效率;重型的动力传动系统，使打压头以45击/min的次数压缩着作物秸秆，增加了单位时间内打捆的重量;带单叉的预压捆系统将作物秸秆送入打捆仓之前，先将其压缩，从而使打出的方捆更紧实。
纽荷兰研发的如BC5070方捆打捆机，见图3。该机独有的Super-Sweep（超级清扫）捡拾器使捡拾更干净、彻底;使用齿轮传动的打结器不会漏掉任何一个草捆的精美打结;独有的Power-PivotPTO（动力枢轴）使动力输入强劲有力。
1.2 国内方捆打捆机发展现状
我国于20世纪70年代末开始从国外引进捡拾式打捆机，经过几十年的不断研究，开发出适应我国国情的方捆打捆机。虽然目前国内研究方捆机的生产厂家较多，但是由于工艺、材质以及急于占领市场的心理因素导致产品质量有所欠缺，尚需进一步改进和完善。国内目前比较有代表性的厂家包括内蒙古华德、山东福田雷沃、湖北星光玉龙等企业。
其中内蒙古华德研究的9YFQ-1.9型跨行式方捆捡拾打捆机适应在小块或者是不规则的土地上工作，如图4。采用1.95 m幅宽的低平弹齿滚筒式捡拾器，捡拾器两侧配有仿形轮，降低草条漏捡的损失;该机由于减少了干草捡拾时的提升高度，草条很少紊乱，减少了花叶之间的揉搓脱落，特别适用于苜蓿等易掉花的豆科牧草的打捆作业。
福田雷沃公司研发的MF3040打捆机，见图5。独家采用双凸轮盘技术，保证了弹齿梁和滚轮等零部件受力均匀，提高了捡拾器使用寿命;该系统对弹齿强度和线速度进行了优化，使作物喂入更流畅、不堆积、不漏捡;喂入搅龙增加了作物秸秆防缠绕装置，使喂入效率提高20%以上。
湖北九宫玉龙牌YLYQ1950捡拾打捆机，该机破碎机构采取双滚筒式设计，令秸秆粉碎程度更彻底，揉搓粉碎后的秸秆含土量低，能够直接用于饲喂; 推刀盘轴承采用?密封防尘设计，材质选用特种钢材，使机器适应在风沙较大的恶劣环境中作业。
2 德沃公司研制的方捆打捆机
2.1 D型打结器的试制
D型打结器是方捆打捆机的核心部件，德沃公司采用逆向工程试制了一批。在试验台上的成结表现与进口打结器相比不相上下，但是装在整机上进行强度寿命测试中公司研发的打结器使用寿命约为进口打结器的1/4。经分析认为逆向的几何参数设计配置基本是过关的，但受制于国内金属材料的机械性能劣于进口材料，热处理技术不过关，零部件抗冲击载荷与耐磨性不足，导致了试制的失败。为保证产品质量，仍采用进口打结器进行打结。
2.2 秸秆过滤系统的研究
创新研发的秸秆过滤系统，见图6。可有效的将捡拾过程中带起的土壤进行过滤清除。综合考虑喂入量与孔径大小以及孔型的关系，先后试验了圆孔、长孔、圆孔长孔混合型筛网，根据试验筛选出孔径20 mm的圆孔筛比较适合大多数情况下的作业需要。长孔筛、圆孔长孔混合筛比较适合高速作业大喂入量的需求。用户可根据具体情况，配备不同的筛网。
2.3 样机试制
在总结国内外先进打捆机技术基础上，根据国内秸秆实际农艺和状态情况，结合我省秸秆特点，德沃公司成功研制了适合我省不同作物秸秆的9YQ系列方捆打捆机。该机设计为正牵引，具有对称纵轴线，行驶稳定性好，适应在各种不规则的地块上作业;秸秆从捡拾到形成方梱落地始终使物料在机体内沿纵轴线运动，物料运输、压捆工艺合理;往复拨草叉式喂入器，工作可靠，有利于提高活塞的往复频率，提高了生产能力;超长的压捆室，确保草捆的形状密度均匀紧实;打结器轴采用直径35 mm大轴径， 确保对玉米秸秆打捆时的高可靠性;机器设置了三道保险机构，在工作负荷过大时，机器会全自动切断安全螺栓，保证机器安全;有两种筛网供选配，降低草捆的含土量;改進型双轴打捆机，将秸秆经二次揉搓进一步切碎，提高了秸秆的细碎效果达到了直接入口饲喂的程度。经一个作业季的广泛田间试验，达到了预先的设计效果，获得了用户的一致好评。
3 存在的问题以及发展趋势
3.1 存在的问题
目前，由于我国方捆打捆机企业技术实力较弱，相关研究机构对方捆打捆机的研究也较少，与国外大型方捆机生产企业在技术实力及生产制造实力上还有很大的差距。尤其是核心部件D型打结器，几乎全部依赖进口。我国农机企业普遍的生产水平不高，产品的可靠性、稳定性较差。严重制约了国产方捆打捆机产业的健康发展。
3.2 发展趋势
随着农村劳动力的日益减少，以及农业生产对秸秆打捆的需求越来越大，提高方捆机的作业效率成为了方捆机未来发展的必然方向。
大方捆机的作业效率要远远大于市售主流方捆机，未来打捆机市场必将是大方捆机的天下。提升方捆机打出来的方捆的密度也是一条提升方捆机作业效率的途径，高密度大方捆必将是未来发展的方向。
由于我国农业生产普遍采取垄作模式，方捆机不容易将地面的秸秆收集干净，而为了收集干净又带来了方捆含土率高的问题，提高收净率、降低含土率也是方捆机亟待解决的问题。
打捆作业周期短、强度高，提高方捆机的可靠性显得尤为重要。在提高可靠性的基础上，未来人工智能技术的应用将实现机具的无人作业，从而实现昼夜不间断打捆作业，既延长了作业时间，又提高了打捆机的产能。
参考文献：
[1] ??李大鹏，刘向阳.饲草产业化与饲草打捆机的开发[J].饲料广角，2012（15）：10-12.
[2] ??刘伟林.黑龙江秸秆产业化受到业界广泛关注[DB/OL].[2018-03-27].http：//www.hljagri.gov.cn/nydt/nydtsn/201803/t20180327_745443.htm.
