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我國甘蔗收獲機械化開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展建議

2008年09月27日 09:54來源: >>進入該公司展臺人氣:1050


 我國甘蔗生產主要依賴人畜力作業(yè),甘蔗成本高達110~150元/噸。澳大利亞、巴西等蔗糖生產大國因機械化程度高,甘蔗的生產成本僅為70~80元/噸。與之相比,我國甘蔗生產成本要高近1倍,這使得我國制糖業(yè)缺乏市場競爭力。降低甘蔗成本的關鍵是采用機械化生產。甘蔗收獲機械化是zui重要問題。

  甘蔗收獲機械化是我國熱帶地區(qū)農業(yè)機械的熱點、難點問題之一。懸掛式甘蔗收獲機已列入“十一五”國家支持項目之一,不少科研單位都在進行研究或引進相關技術與設備。部分國營農場、民營企業(yè)也自投巨資進行研究開發(fā)工作。

  甘蔗收獲機械的種類與機型

  甘蔗生產全程機械化包括耕整地、種植、中耕施肥、植保、收獲、裝運等工序,而收獲包括切梢、切割、清理和裝運等作業(yè)工序,其工作量zui多,也zui為艱苦,約占生產甘蔗總作業(yè)量的55%。其中各工序的時間比例為:收割占17.0%,剝葉占59.3%,清理打捆占10.9%,裝運占12.8%。

  甘蔗機械收獲按收獲方式分有分段式收獲和聯(lián)合收獲兩種,其中分段式收獲機械包括甘蔗割鋪機、甘蔗剝葉機、甘蔗裝載機等類型,多數(shù)屬于整桿式收獲機械;而甘蔗聯(lián)合收獲機包括整桿式聯(lián)合收獲機和切段式聯(lián)合收獲機兩大類型。國內外已研制的甘蔗收獲機械的機型及主要性能參數(shù)。

  甘蔗割鋪機甘蔗割鋪機多數(shù)為自走式的小型割鋪機或配套中小型輪式拖拉機,較為方便在甘蔗田間轉移作業(yè),配套動力多數(shù)為4 kW~25 kW,一般由圓盤切割刀、帶撥指的鏈式扶蔗器和鋪放裝置等組成。作業(yè)時扶蔗器把倒伏的甘蔗植株扶起來,同時蔗根被圓盤切割刀切斷后經鋪放裝置橫向鋪放在地面上。其結構特點:一般安裝地面仿形機構,割臺高低可調。代表機型如日本久保田公司生產的NB-11K型,中國農機研究院研制的前置式甘蔗割鋪機等。

  甘蔗剝葉機多數(shù)為小型自走式剝葉機或手扶拖拉機作為配套動力式,以方便在蔗田間移動作業(yè),適應橫向鋪放成堆的甘蔗剝葉作業(yè)。剝葉元件的使用壽命,剝葉效果是剝葉部件設計的關鍵,也是甘蔗收獲機械設計的難點。過去國內外研制的剝葉機均采用橡膠剝葉部件,由于橡膠部件易磨損,壽命短,且對于彎曲、大小不均的甘蔗植株適應性差而未能大面積應用。而近年研制的剝葉機通過采用尼龍絲狀和剝刷總成等剝葉部件,綜合性能有所提高。廣西大學研制的4ZB-6A型甘蔗剝葉機,采用上、下剝刷總成結構,其主要技術指標已達到國外同類機型的水平。

  甘蔗裝載機甘蔗裝載機主要有3種型式:一是料斗式裝載機,安裝在拖拉機上可升降的料斗,緊隨著甘蔗剝葉機一起前行,承接削葉機構切斷后的甘蔗段,裝滿后卸入地邊的包裝袋中。二是抓吊式裝載機,安裝有升降機構,可把成堆的甘蔗抓吊入運輸卡車。三是提升式裝載機,采用雙鏈式提升結構,多數(shù)是移動式,配置小型柴油機,可安裝在手扶拖拉機上,方便轉移,也有由電動機驅動的固定式。廣西南寧市農機化技術推廣站研制的5S-15型手扶拖拉機式甘蔗提升裝載機。

  甘蔗聯(lián)合收獲機切段式收獲時,必須在24小時內到達糖廠進行壓榨,否則會引起原料變質和含糖量損失。其工藝過程主要有分蔗、扶蔗、切梢、切蔗根、輸送蔗株、除雜、切段、輸送蔗段并篩除泥沙、風選除雜、蔗段裝車等。作業(yè)時,切梢圓盤刀切斷甘蔗梢并將其拋向已切割地面,割臺兩側的螺旋扶蔗器把甘蔗植株導入割臺。甘蔗植株被機架推向前傾斜,根部被底部的圓盤刀切斷,蔗株經提升輥和上下輸送輥送到切段裝置,被切成25~40毫米的甘蔗段先后經2個軸流風機吸除輕雜物,較重雜物在升運器的底板孔中排出機外,甘蔗段則由升運器拋送入平行行駛的裝運車中。動力配套147~245千瓦,生產效率zui高可達50噸/小時。代表機型為凱斯-7000型切段式甘蔗聯(lián)合收獲機、廣西農機研究院的切段式甘蔗聯(lián)合收獲機。

  整桿式收獲時,甘蔗斷口少,可儲存較長時間,且損失少,收獲和裝運可分開進行,但收獲的甘蔗由于車廂利用率低而不便于裝運,并對嚴重倒伏的甘蔗適應性較差。整桿式甘蔗聯(lián)合收獲機工藝過程一般為分蔗、扶蔗、切梢、切蔗根、剝葉、集堆等。作業(yè)時集梢桿將蔗梢引入切梢圓盤刀,切下的甘蔗梢由撥梢輪拋向已切割地面,甘蔗植株被推梢桿推向前傾斜,由雙圓盤切割刀切斷甘蔗根部,并倒伏于切割刀盤上。在切割刀盤面、喂入撥輪和提升輥的共同作用下,喂入剝葉裝置進行剝葉作業(yè),將葉清出機外,甘蔗送入機后的裝運車內。代表機型是廣西農機研究院研制的KALTOR-80型。

  甘蔗收獲機械的研究開發(fā)現(xiàn)狀

  對甘蔗收獲機械技術,人們進行了各種嘗試。對扶蔗機構從單螺旋結構到雙螺旋結構,到型的前端錐形螺旋扶蔗器。除了使其具有較好的扶蔗性能外,還增加了分蔗的能力,使在地面上縱橫交錯的甘蔗扶起分開,便于機器行進、收割甘蔗。切梢采用雙圓盤刀到增加雙傳動錐輥,提高甘蔗梢的識別率,控制蔗梢長度誤差。甘蔗切割刀由單圓盤到雙圓盤刀,刀刃由光刃到鋸齒刃口,使宿根甘蔗割茬平整,以保證宿根甘蔗來年的生長。

  國外甘蔗收獲機械在十九世紀80年代開始研制。zui初的收獲機械并沒有剝葉機構,只是在有必要時才用附加裝置除葉和尾梢。1932年發(fā)展起來的切斷式甘蔗收割機是通過在其上部設置吹風系統(tǒng)以達到分離去雜的目的。20世紀50年代以后,整桿式收獲成為主要收割方式,去梢、除葉技術有了較快發(fā)展。20世紀80年代,切段式甘蔗聯(lián)合收獲機成為現(xiàn)代甘蔗收獲技術的主流。其工效高、功能齊全、自動化程度高和適應性強,是較為成熟和穩(wěn)定的收獲機具,已在澳大利亞、美國、南美洲得到了普遍應用。迪爾、凱斯公司制造和推廣此類甘蔗收獲機,不再生產其他機型。

  各國甘蔗收獲機械化的發(fā)展有所不同。澳大利亞1979年實現(xiàn)甘蔗收獲機械化,巴西在2005年80%的甘蔗實現(xiàn)了機械化收獲,古巴達到73%。泰國1996年應用切段式甘蔗聯(lián)合收獲機,2004年達到250臺。我國甘蔗收獲仍然是主要是人工砍蔗,機械裝運方式。

  提高甘蔗收獲機械的適應性、通用性及可靠性。由于螺旋扶蔗的兩螺旋間距離不能改變等因素影響,對于種植行距小于1.4米和倒伏嚴重的,切段式甘蔗聯(lián)合收獲機工效低。凱斯-7000型在美國、澳大利亞等國家作業(yè)工效為0.76公頃/小時,我國試驗實際工效僅0.60公頃/小時。這是影響切段式甘蔗聯(lián)合收獲機應用zui主要zui直接的原因。整桿式甘蔗聯(lián)合收獲機對于彎曲和倒伏嚴重的,則存在扶蔗困難、損失率高等問題。

  全面提高切割質量和改善收獲性能。甘蔗收獲切割質量差主要表現(xiàn)在是甘蔗破頭率高和切割損失率大。由于割臺仿形性差,使甘蔗破頭率在濕土條件作業(yè)高達20%,降低了來年甘蔗發(fā)芽率,影響來年產量。切梢裝置調整不便,對高低不齊的甘蔗難于控制合理的切梢長度,使切割損失率大,尤其是對于倒伏嚴重的甘蔗,損失率高達7%。

  降低動力消耗,進行經濟性分析研究。大型甘蔗聯(lián)合收獲機配置動力較大,zui大為245千瓦,對農業(yè)生產力相對落后時期推廣有相當困難。尤其是對于地形復雜、田塊小,種植規(guī)模小的,收獲效率低下,以致機械收獲成本高于人工收獲。如何降低動力消耗和作業(yè)成本需深入研究。

  向智能化數(shù)字化收獲機械方向全面發(fā)展澳大利亞甘蔗收獲系統(tǒng)通過GPS進行科學調度,可保證原料在16小時內加工完畢,糖廠內沒有一根多余甘蔗積存,確保收割和運輸有序,取得較大進展,值得進一步深入研究和推廣應用。

  發(fā)展我國甘蔗收獲機械的建議

  甘蔗作為我國熱帶、亞熱帶地區(qū)zui大宗作物,尤其是當前經濟結構調整,甘蔗種植南移,主要集中在廣東省粵西地區(qū)、廣西西南部、云南省南部和海南省等優(yōu)勢地區(qū)。然而,隨著城市化進程的加快和經濟的發(fā)展,農業(yè)人口逐年減少,農業(yè)勞動力越來越緊缺,致使收獲甘蔗的費用逐年上升。因此應積極推進甘蔗收獲機械化進程。實現(xiàn)甘蔗收獲機械化是一項系統(tǒng)工程,農業(yè)、機械、加工這3個子系統(tǒng)必須協(xié)調和相互適應。

  加強農機與農藝的相結合研究,推行寬行種植。我國甘蔗種植行距多數(shù)為0.4~1.2米,與收獲機械輪距不吻合,致使機具不能下地作業(yè),即使能下地作業(yè),也造成損失率大及不方便操作。因此必須改革目前的種植工藝,推行適當?shù)膶捫谢驅捳蟹N植。

  進行蔗田的綜合整治與規(guī)劃,推行規(guī)?;N植。良好的蔗田環(huán)境條件是推廣應用甘蔗收獲機械化的前提和基礎。我國目前種植戶經營面積小而分散,有的一片甘蔗地由幾戶種植,種植時間、規(guī)格也不一致,很不利于機械收獲作業(yè)。應該使蔗田盡可能面積大而平整,并搞好蔗田機耕道建設,推行適度規(guī)?;?、集約化。

  引進國外關鍵技術與設備,進行適應性示范試驗。國外不少國家甘蔗收獲機械技術較為成熟,并向大型、方向發(fā)展。我國蔗區(qū)因自然條件、人員及管理水平的限制,若全部依賴引進國外甘蔗收獲機械,顯然投資大,不切合實際。有選擇地引進關鍵技術與裝備,進行示范試驗,做好技術消化吸收,可大大加快我國甘蔗收獲機械化的發(fā)展。

  實行階段性推進,先小后大,先易后難,逐步提高。實行以分段式中、小型和聯(lián)合收獲機并舉,逐漸過渡到以切段式甘蔗聯(lián)合收獲機為主體。目前,國外應用多數(shù)是切段式甘蔗聯(lián)合收獲機。其優(yōu)點是無論植株彎曲或倒伏,均能較好地完成收獲作業(yè)。我國目前農業(yè)生產力相對落后,蔗農收入普遍較低,以分段式中、小型作業(yè)和甘蔗聯(lián)合收獲機并舉的模式仍將會持續(xù)一段時間。甘蔗收獲機械化未來將會以率、適應性強的切段式甘蔗聯(lián)合收獲機為主體,整桿式中、小型分段式收獲機為輔。目前,甘蔗收獲機械化技術攻關重點是:改進與中型輪式拖拉機配套的整稈收獲機結構,開發(fā)由割鋪機、剝葉機、小型提升裝載機等組成的小型甘蔗收獲機體系,發(fā)展大中型切段甘蔗聯(lián)合收獲機,重點是開發(fā)研究收獲倒伏甘蔗的機械化技術。

  改造制糖前處理技術與設備,推行計劃收獲。制糖企業(yè)現(xiàn)有制糖前處理設備均采用平帶輸送,只適應整條甘蔗的輸送和喂入。必須改造原料輸送系統(tǒng),并增加水洗除雜設備等,以適應切段式甘蔗收獲的需要。目前,甘蔗到達糖廠后幾天甚至幾十天才進行壓榨。若切段式收獲,則會造成甘蔗原料變質和含糖量損失。所以,糖廠多適宜采用整桿收獲,且要求甘蔗含雜率要求過高,僅為0.8%。國外各類甘蔗收獲機械,其損失率和含雜率共為14%,余下作業(yè)工序則由糖廠原料前處理系統(tǒng)來完成,這為甘蔗收獲機械的應用提供了較好的條件。

  建立健全的社會化服務體系,推行流動作業(yè)方式。目前我國農戶擁有大型甘蔗聯(lián)合收獲機械,太不現(xiàn)實。可行的方法是提供農機作業(yè)報務,可以以農機專業(yè)戶的形式或互相合作形式推廣應用甘蔗收獲機械。如小麥、玉米等收獲機具一樣,實行流動作業(yè),甚至是跨區(qū)作業(yè)。也可以建立制糖企業(yè)與農戶相結合形式,由制糖企業(yè)提供機具服務,達到統(tǒng)一種植與統(tǒng)一收獲。

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