程敬春

（鐵建重工新疆有限公司，新疆 烏魯木齊 830009）

0 引言

棉花是主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，也是重要的戰(zhàn)略物資，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。2020年我國棉花種植面積已達(dá)到3.17×106hm2，產(chǎn)量達(dá)5.91×106t，其商品率達(dá)到95%以上。隨著我國科技水平的不斷提升和勞動(dòng)力成本的不斷提高，棉花機(jī)械化采收水平逐步提升。由于我國棉花收獲機(jī)技術(shù)較歐美地區(qū)起步較晚，采棉技術(shù)落后于歐美地區(qū)。面對(duì)當(dāng)前疫情形勢(shì)及國際形勢(shì)的變化，我國棉花采收行業(yè)及棉花收獲機(jī)技術(shù)發(fā)展受到國外制約，導(dǎo)致我國棉花的機(jī)械化采收作業(yè)依舊高度依賴于國外棉花收獲機(jī)。

根據(jù)我國棉花產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局、土地流轉(zhuǎn)政策調(diào)整、種植農(nóng)藝要求和市場(chǎng)的需求等，我公司開發(fā)研制了4MZD-3型采棉打包機(jī)。該機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性高、作業(yè)效率高、故障率低等特點(diǎn)，適合農(nóng)場(chǎng)運(yùn)營使用、農(nóng)機(jī)戶自運(yùn)營使用等。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

4MZD-3型采棉打包機(jī)是在4MZ-6型自走式箱式采棉機(jī)和4MZD-6型采棉打包機(jī)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，通過采用系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、功能模塊化升級(jí)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局等技術(shù)手段研發(fā)、試制攻關(guān)并推向市場(chǎng)的一款智能棉花收獲機(jī)。該機(jī)可一次完成棉花采摘、清雜、打包成型及放包等功能，可實(shí)現(xiàn)不停車放包卸棉，大大提高了采收效率。

1.1 結(jié)構(gòu)

4MZD-3型采棉打包機(jī)主要由采棉頭、懸掛架系統(tǒng)、風(fēng)送系統(tǒng)、集棉箱、打包系統(tǒng)、覆膜系統(tǒng)、托面架、底盤行走系統(tǒng)、集中潤(rùn)滑系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成，整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 4MZD-3采棉打包機(jī)結(jié)構(gòu)示意

1.2 工作原理

本機(jī)具有3個(gè)采棉頭，可同時(shí)采收3行棉花，適合行距760 mm。采棉頭上安裝有電子仿形機(jī)構(gòu)，可根據(jù)地面起伏情況自動(dòng)調(diào)節(jié)采收高度，以保證低枝花的采凈率。在采收作業(yè)時(shí)，棉株經(jīng)分禾器分行后進(jìn)入采棉頭內(nèi)，采棉滾筒中高速轉(zhuǎn)動(dòng)的摘錠將棉花從棉株上摘下，經(jīng)由脫棉盤機(jī)構(gòu)將采摘的棉花從摘錠上脫下，再通過風(fēng)送系統(tǒng)將棉花送至集棉箱內(nèi)。當(dāng)集棉量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，棉花被喂入系統(tǒng)送入打包系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)由打包系統(tǒng)壓實(shí)成型、覆上包膜后，棉包自動(dòng)降落到托面架上。駕駛員可在適合的位置將棉包放下，以便轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸。

2 部件及整機(jī)參數(shù)

2.1 打包箱體的設(shè)計(jì)

打包箱體作為4MZD-3型采棉打包機(jī)的核心部件之一，其主要組成部分有前箱體、后箱體、打包帶、打包輥及液壓電器元件等（結(jié)構(gòu)示意如圖2），其作用是由打包帶、打包輥將棉花壓實(shí)、成型為圓形棉捆，在棉捆外包覆上打包膜而形成棉包，打包完成后自動(dòng)將棉包放到托面架上。打包后的棉花便于搬運(yùn)，同時(shí)避免了棉花二次落地夾雜。在綜合考量整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，充分考慮采收作業(yè)時(shí)提高打包膜利用率、減少油耗、提高整機(jī)靈活性等因素的前提下，將棉包直徑設(shè)計(jì)為500mm～2000mm，棉包寬度為2000mm，棉包重量為190kg～1500kg，棉包密度≥200kg/m3。

圖2 打包箱體結(jié)構(gòu)示意

2.2 整機(jī)參數(shù)

4MZD-3型采棉打包機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

3 技術(shù)創(chuàng)新及特點(diǎn)

（1）采用符合國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的294 kW發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力充沛，能夠滿足各部件的功率需求，同時(shí)減少了有害氣體的排放量；

（2）采用集成式手柄、按鍵式自動(dòng)換擋、自動(dòng)對(duì)行系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單、便于維修保養(yǎng)，提高了作業(yè)效率、降低了駕駛員的疲勞度；

（3）配備采棉頭電子自動(dòng)仿形系統(tǒng)、采摘速度智能匹配系統(tǒng)、重點(diǎn)工位可視檢測(cè)系統(tǒng)、故障預(yù)警系統(tǒng)以及安全保護(hù)系統(tǒng)等，降低了設(shè)備的故障率、提高了設(shè)備的安全防護(hù)性能；

（4）配備采收畝數(shù)計(jì)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采收畝數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)量功能；

（5）實(shí)現(xiàn)棉花采收、打包一體功能，避免二次操作影響棉花質(zhì)量的可能性，可有效控制采收棉花質(zhì)量的一致性。

4 試驗(yàn)及結(jié)論

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)、測(cè)定整機(jī)性能，2021年多臺(tái)4MZD-3型采棉打包機(jī)分赴胡楊河市、奎屯市、喀什市及新湖農(nóng)場(chǎng)等多地展開采收作業(yè)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)作業(yè)得出結(jié)論：4MZD-3型采棉打包機(jī)作業(yè)質(zhì)量符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及鑒定大綱的相關(guān)要求（采凈率≥93%、籽棉含雜率≤11%、撞落棉率≤2.5%,棉包密度≥190 kg/m3），滿足設(shè)計(jì)和使用要求。棉包測(cè)量參數(shù)見表2。

表2 棉包測(cè)量參數(shù)表