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青饲料收获机技术发展和需求趋势分析
摘要:近年来,国家出台的不少政策与青饲料收获机械密切相关。近几年来,青贮饲料的使用率逐渐提升,大型奶牛养殖场加大青贮饲料的使用量;在过去,肉牛以及肉羊饲养一般以黄贮饲料或牧草为主,但近几年使用青贮饲料的比重逐渐增大。随着规模化养殖和青贮饲料种植面积的提高,对青饲料收获机的需求将逐步提升。
关键词:青饲料收获机;技术要求;发展趋势
引言
近年来,青贮玉米在饲料中的使用率逐歩提升,大型奶牛养殖场基本使用青贮玉米作为主饲料。以前,肉牛及肉羊饲养一般以黄贮玉米或牧草为主,但近几年使用青贮玉米的比例逐渐增大。随着规模化养殖和青贮玉米种植面积的提高,青饲料收获机的需求将逐步提升。
1青贮饲料收获机关键结构与原理
青贮饲料收获机的主要工作部件包括割台技术、喂入装置、切碎装置、抛送装置和籽粒破碎装置,能实现对多种不同农作物的青贮饲料收获工作。
1.1割台技术
(1)圆盘式割台。圆盘式不分行割台主要由圆盘式切割器、带齿圆盘、导禾杆、喂入轮和中间辅助喂入轮、小分禾器等组成,机器前进时,横向一字形排列多个圆盘式切割器用来切割玉米等高秆作物,用带齿圆盘与导禾秆的配合来夹持输送作物,作物流不断从两边多个通道通过中间辅助喂入轮和各种导禾秆对作物夹持输送,逐步汇集成两条作物流,最后由左右两个喂入轮将两条作物流汇集成一条作物流到喂入装置。(2)往复式割台。往复式不分行割台主要由分禾器、拨禾轮、切割器、链板输送器和螺旋输送器等部件组成。机器前进时,分禾器实现茎秆的分离,分禾器上的切刀可以切断难以分开的作物或杂草,拨禾轮将玉米秆拨向后部,随着机器的前进,切割器接触玉米秆并切断,随着拨禾轮继续向后拨动玉米秆,玉米秆进入链板输送器,当茎秆被输送到螺旋输送器时,靠近割台两边的茎秆被螺旋输送器收集向中心,通过螺旋输送器中间的拨板输送到喂入装置。该类割台特点是割茬低、防杂草能力强。(3)链式割台。链式割台主要由链式动刀、定刀、链式扶禾齿、导禾杆、喂入轮等组成。机器前进时,由两边垂直于前进方向的轨道式高速运动动刀与定刀的相互作用,类似于剪刀将茎秆切断,在导禾秆的夹持下,通过链式扶禾齿带动作物向中间运动,快到中间时链式扶禾齿带动作物向后运动,交接到割台两边的喂入辊继续向后输送到喂入装置。该类割台优点是割茬能基本保持一致,动定刀片具有自动磨刃功能且易于更换,结构较简单,制造成本较低,作物喂入均匀有序根部向后喂入。目前幅宽最大可达10.5m,为满足运输需求,可以实现折叠。该割台在两端安装有对地的距离传感器,通过控制实现割茬高度的一致;在割台中间安装了两个传感器及感应臂,可以探测割台中间与相邻两行之间的距离,通过主机控制实现自动对行收获。
1.2喂入装置
喂入装置的作用是可靠的引导并将秸秆喂入收获机中,现阶段对于饲料和高粱的喂入装置多采用四辊压缩式喂入结构,通过喂入辊的相对旋转根据不同的作物特点,现阶段市场上常用的喂入辊包括了刀齿辊、沟齿辊、星齿辊和光辊四大类,实际生产中的喂入装置会选择其中2~3类组合进行喂入工作。其中刀齿辊的喂入能力最强,其次是沟齿辊和星齿辊,光辊喂入能力较弱,通常只作为下喂入辊,而刀齿辊、沟齿辊、星齿辊多作为上喂入辊使用,由于部分机型需强化喂入能力,也可将沟齿辊、星齿辊设计为下喂入辊。四辊喂入结构设计有两个主要的喂入齿辊,即为上喂入辊,为保证良好的喂入质量,必须使喂入齿辊的间隙可调,以适应不同品种作物的特点。
1.3切碎装置
切碎装置是决定青贮饲料品质的重要装置,切碎装置通常采用圆盘刀盘切割或滚刀式切割。由于滚刀式切割器存在能耗高、冲击力大的缺点,现阶段使用量逐渐减少。而圆盘刀盘切割的形式则应用逐渐增多。圆盘刀切割器上安装有切刀及刀架,切刀刀片采用螺栓安装,当破损时能够及时便捷的更换,切刀刀片的形状多为梯形,要求刀片具有较高的耐磨性,且刀刃的磨角合理,通常磨角在18°~25°之间为宜。切碎装置在设计时结构比较紧凑,工作中的转速通常在800~1200r·min-1,由于采用了固定式结构,切割过程中的振动较少,有利于收获农作物的良好切碎品质,且粉碎的程度更为均匀。
1.4抛送装置
抛送装置主要是将切碎装置切割后的饲料进行输送的装置,能够将切碎的茎秆等输送至籽粒破碎装置中。其关键部件是抛送叶片,抛送叶片是饲料抛送的动力源,抛送叶片位于切碎器刀架的一侧。每个切碎刀架上均安装有一个抛送叶片,其作用类似于叶轮,通常情况下,应将抛送叶片设计的直径尽量大些,以保证切碎的秸秆和果穗能顺利被抛出。在将碎段抛离叶板时,碎段速度应大于气流的速度,同时切碎装置的切割能力与抛送装置的抛送能力应匹配,以保证资源的最佳化利用并避免因作物过长时间停留在切碎装置中导致粉碎过渡问题出现。
1.5籽粒破碎装置
破碎辊外圆带有类似锯齿形的尖齿,两个破碎辊之间的间隙较小,一般为1~6mm,破碎辊的旋转转速很高、以相反的方向旋转,两辊的转速有差异可以对物料产生揉搓作用。其工作原理:切碎装置输送来的切段物料通过两个平行、间隙较小且线速度不同的破碎辊中间后,物料籽粒被压破或揉破、茎秆被撕裂。近年来已出现带有揉丝功能的破碎辊,可将茎秆揉成丝状。当有大量物料突然进入破碎辊中间时,为防止堵塞,破碎辊安装有扩大间隙的缓冲装置,一般使用弹簧结构。破碎辊使用一段时间后会出现磨损,造成破碎辊间隙变大影响籽粒破碎效果,一般机型上都安装有间隙调整装置,其结构有手动调节、液压同步缸调节、电机调节等。如果收获大麦、黄贮玉米等作物不需要使用籽粒破碎时,一般可将籽粒破碎装置移开,更换上替换筒即可。
1.6 多输出分动装置
多输出分动装置是在分动箱壳体内的一侧设有输入轴,另一侧分布有多个输出轴,输入轴上的主齿轮通过中间传动齿轮与输出轴上的从动齿轮传动连接,所述输入轴的两端穿出壳体,其中一端与发动机连接,另一端设有皮带轮,在输入轴侧的壳体外部设有铰接支架,所述分动箱通过其壳体一侧的铰接支架安装在车体机架上,并由绕设在皮带轮上的皮带牵拉形成悬置结构。分动箱内部采用偏置式布局,将输入轴设置在壳体内的一侧,皮带不干涉另一侧空间从而能够布置更多的输出端口。利用分动箱内部的齿轮传动机构将输入动力直接分为多路输出,与另外通过皮带分配动力相比,节省了空间,并且传动效率更高。分动箱的安装采用一侧铰接支撑的悬置式支撑结构,利用分动箱的重量平衡皮带的侧向牵拉力,使其整体支撑结构更为稳定
2青饲料收获机市场现状
2.1刚性需求大
畜牧业的快速发展为青饲料收获机的发展提供了强大支撑。一方面,在国家政策大力扶持下,中小型牧场快速崛起,青饲料收获机需求量不断增加;另一方面,国内农机生产企业加快技术研发步伐,突破了许多技术瓶颈,青饲料收获机械产品进入成熟期,市场迎来机遇期。
2.2投资收益增加
调研发现,近几年,新疆、河北、山西、河南等地青饲料收获机投资用户都获得了较好的收益。机具每天作业收入约为1万元/台,年作业时间15~20天,年收入15万~20万元/台。跨区作业收益更高,年作业收入可达40万元/台。不少用户1~2年即可收回购机成本。用户作业收益的大幅度提升,激活了潜在市场,也成为推动市场销量增长的一个至关重要的因素。
2.3需求结构调整
整体来看,市场主流机型依然是自走式机具(占七成以上),但市场需求结构变化较大,突出表现为背负式机具销量大幅度增长。背负式机具销量大幅度增长的主要原因如下:一是2021年销量不足千台,为2022年销量增长设置了低门槛;二是用户对青饲料收获机作业收益低估,新增用户投资较为谨慎和保守,倾向于选择低端廉价的背负式机具。自走式机具销量虽然也出现增长,但增幅较小。市场调查数据显示,2022年前三季度我国共进口二手青饲料收获机500台左右。这些机具均属于大型自走机,购买者多为中小养殖场。进口二手机挤掉国产品牌的较大一块市场。二是产业分化。国产自走式青饲料收获机主供中小型养殖场。近几年,我国养殖业出现分化,部分中型养殖场转型进入大型现代养殖场行列,部分较小的养殖场转行退出养殖领域,直接导致中小型养殖场数量减少,国产机具市场需求量随之下降。
3青饲料收获机优化措施
3.1做好机具的选型和改进工作
在选择青贮饲料收割机时,可以引进适宜的青贮饲料播种机械、中耕机械和收割机械,可以更好的满足生产的要求。当前有一些机型,例如2BM-2A型播种机,在具体运行的时候发现了很多问题,如开沟圆盘和覆土地方的固定螺丝仍然采用单螺丝来固定,播种机在运用时开沟圆盘和覆土圆盘就会发生一定的改变,对覆土盖膜操作效率产生非常大的影响。所以相关的部门对于此类的问题必须进行整合,保证往后同类型的播种机引入的过程中其应用稳定性可以得到有效地提升,还能提高作业的质量。做好宣传和培训工作。当前,在推广机械化技术的过程中,相关的部门应当通过各大多媒体渠道对一些重点乡县等地技术工作人员开展宣传和培训工作。其次,相关部门还可以组织专业的技术工作者结合河南当地目前的生产现状对青贮饲料的生产技术要求以及播种机械等内容展开培训。通过设置层次不同的培训内容,不仅可以有效提高技术工作者的服务质量,同时还能够保证青贮饲料机械化的生产技术可以全面的执行。
3.2符合当地地区的产业政策
青贮饲料的营养比较丰富,且生物性产量也比较高,可以实现大规模种植。近几年,随着相关政策和资金的扶持,青贮饲料的种植规模也在不断地扩大,已经引入了豪丰2BMF-12/6Y饲料免耕播种机、中联重科FS80青贮机、4QZ-18A青贮机等等,不仅实现了青贮饲料的机械化生产,还获得了较好的生产效益。伴随科学技术高速发展,河南地区青贮饲料的播种收割机械化水平以及生产能力也有了较大的提升。
3.3引进包膜的技术
在实现青贮饲料的机械化收割过程当中,青贮饲料的播种生产也存在着诸多不足的地方,例如,青贮饲料的销售市场不是很通畅,再加上这一类饲料实际的存贮时间比较短,无法进行有效的运输以及市场化销售,使广大种植人员的经济效益就受到了影响。再加上包膜饲料青贮材料具体保存的时间比较长,对周围的环境就不会造成严重的污染,不仅方便运输,还能够从技术方面有效解决青贮秸秆以及饲料中的运用问题,从而提高广大种植人员对青贮饲料栽培的积极性,推动河南区域青贮饲料种植可以长远的发展。此外,青贮饲料的收割机械化技术要求比较高,并且投资建设成本也比较大,现阶段在拟定畜牧产业发展规划的时候,应加强部门之间的沟通与协作,研制出更多地适应河南区域青贮饲料收割的农机机型。
4青饲机发展趋势
随着国家政策、市场需求等相关因素的发展,笔者认为,国内青饲料收获机械将在机型和性能等方面有所变化。经济的发展和对饲料品质的要求提高,牵引式和悬挂式机型难以满足要求,只是在落后地区和小地块条件下还有少量需求。因此,牵引式和悬挂式青饲料收获机将减少,而自走式青饲料收获机需求将增加。受土地承包、地块平整度、地块大小、作物成熟期等方面因素影响,大、中、小型自走式青饲料收获机将共存。每种机型都有各自适合的作业区域,如大型机在小块地作业工作效率就难以发挥。目前大型青饲料收获机基本为进口,其工作性能好、可靠性高,售价也较高,国内美诺等厂家已开始小批量生产或研发,将直接与国外产品竞争争夺市场,因此需要提高产品的技术水平、智能化程度、可靠性,利用价格和服务优势抢占进口机市场。国产大型自走式青饲料收获机将迎来发展。用户对饲料质量的要求越来越高,首先需要保障饲料的感官和营养品质,要求高的干物质含量,因此适合收获的时间变短,也就要求机器的生产效率和可靠性高。在物理指标方面,要求饲料长度可调、切段整齐、无拉丝、无玉米皮、玉米籽粒破碎率高等。青饲料收获机要优化喂入装置、切碎装置和籽粒破碎结构,满足饲料切段长度多级可调,具有自动磨刀和自动对刀功能,籽粒破碎装置变为标配。就割台类型而言,往复式割台将淘汰。该类割台收获时因有容易将土带进饲料、喂入时玉米杂乱造成饲料切段长度不均匀、割幅宽时无法折叠等劣势,将较快被圆盘式割台代替。国外进口的大型主力机型基本采用圆盘式割台,国内该类机型销量增长也较快,其优点是能够实现有序喂入、达到合格的饲料质量要求。国内现有青饲料收获机一般只配置玉米割台,随着种植作物的多样化,也为了扩大机器的使用范围,将来需要配置收获大麦等矮秆青饲料的矮秆割台、收获在田间铺放的苜蓿等青饲料的捡拾割台、收获柠条等作物的柠条割台、收获构树等能源林的树木割台、收获菌草类作物的草类割台等。另外,国内机型的自动化、智能化水平需提升。需要组织力量进行金属和石块探测及急停反转技术、饲料切段长度精细可调、切碎滚筒自动磨刀与对刀、籽粒破碎辊可靠性提升、割台与地面自动仿形、抛送筒自动检测与调控跟车、收获自动对行行驶、自动计算收获量和收获面积、发动机负荷与收获效率自动调控、故障检测预警诊断、机电液一体化智能控制等技术攻关,研制成智能型青饲料收获机,使技术水平、主要工作性能和可靠性接近国外先进水平,打破国外品牌的垄断地位,直接与国际知名农机企业竞争。
结束语
随着新技术的发展,青饲料收获机的发动机横向布置技术、不分行的宽幅折叠圆盘割台技术、带金属探测的喂入技术、高效省工的V型切碎技术、圆辊式籽粒破碎技术、抛送一体的抛送技术、偏置式多输出分动技术和散热结构后置技术都应用在洛阳辰汉、中机美诺等大中型青饲料收获机上,为我国在收获青饲料机械行业中奠定了技术基础。
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