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秸秆饲料收获技术与智能装备研发

2020-08-28

 

秸秆饲料收获机械装备属高端农业设备,对于发展大型草食畜牧业具有重要的支撑作用。我国现有秸秆饲料收获机械装备作业效率相对较低,且可靠性不高,一些大型装备主要依靠进口,因而急需自主研发高端产品,实现秸秆饲料收获装备的技术升级。
为提高我国秸秆收获机械装备和智能化控制技术水平,新疆机械研究院股份有限公司牵头实施了国家重点研发计划“秸秆饲料收获技术与智能装备研发”项目,从共性技术、关键装备、重大产品及试验考核四个层面,设置“青贮饲料关键技术研究”“大型青贮饲料收获技术与装备研发”“棉秸秆收获打捆技术与装备研发”“稻麦及玉米秸秆收获技术与装备研发”“青贮缠网裹膜与秸秆压缩成型技术及装备研发”5个课题,通过开展关键技术攻关和关键装置研发,开发能收获高矮杆的大型智能青贮饲料收获机、自走式棉秆收获机、玉米及稻麦秸秆收获机、青贮缠网裹膜及高密度压缩成型装备等12种重大装备。
该项目由新疆机械研究院股份有限公司牵头,参与单位包括甘肃省机械科学研究院、东北农业大学、中机美诺科技股份有限公司、山东理工大学、甘肃农业大学、新疆中收农牧机械有限公司、新疆农业大学、农业农村部南京农机化研究所、中国农机院呼和浩特分院、唐山鑫万达实业股份有限公司、甘肃省机械科学研究院、新疆农垦科学院、中国农业大学等。在项目单位的共同努力下,现已完成项目中期各项任务。在突破秸秆饲料化收获关键共性技术的基础上,研制出13种秸秆饲料收获装备,5种产品已实现成果转化并列入农机购置补贴目录,此外,参与制定国家标准1项,制定行业标准1项,主持制定地方标准1项,团体标准2项,备案企业标准2项。授权发明专利1项(草捆暂存装置,ZL201610827655.5)、实用新型专利20余项(一种箱体焊接专用胎具,ZL201621194665.1;一种青贮机割台变速箱,ZL201621194719.4等)。形成了较完善的秸秆饲料收获及贮运配套技术方案,为秸秆饲料产业化提供了先进的技术路径和装备。
 
1 解决的关键技术及取得的成果
1.1 基于总线的智能控制技术
项目组以提升机具作业可靠性、秸秆饲料的品质以及作业效率为目标,建立了割台损失、堵塞报警、金属异物探测停机、切碎刀具自磨刃控制、捆密度、青贮缠网调控等多参数监测和故障诊断及收获机各工作部件转速调整的自适应调控策略,集成在线传感器和控制器,形成秸秆饲料收获智能控制方案。
1.2 青贮饲料高效高质收获技术及装备
突破齿盘辊式玉米籽粒破碎、多刀片V型排列切碎滚筒、液压驱动夹持喂入,金属磁感应、割台结构刚度优化及轻量化、自动清堵及过载保护关键技术,基于CAN总线控制的作业参数监测、控制、报警的智能控制系统,研制出作业幅宽4.5米的可折叠卧式圆盘锯齿型的自走式青贮饲料收获机,实现玉米籽粒破碎、切碎长度无级可调、金属异物自动瞬间停机、报警和反转、割台堵塞报警和反转,研制出大型青贮饲料收获机,开展了田间试验,提出了玉米籽粒破碎试验方法和性能指标,收获损失率比标准指标降低了67%,玉米籽粒破碎率达93%以上,收获的秸秆饲料品质得到了显著提升。
1.3 农作物秸秆饲料高质高效低成本收获技术
提出棉秸秆选择性收获技术,仅收获适于牧畜饲喂的棉侧枝和棉铃壳等,对于木质素较多的棉主杆不收获,实现了低成本高品质收获;研制了不同的收获工艺,实现作业过程中秸秆不落地、二次清洗除尘等,提高了秸秆饲料的清洁度;攻克不同含水率秸秆低功耗、均质化揉搓难题,研发了揉搓破节、揉丝技术,改善了秸秆饲料喂入品质,破节揉丝合格率达85%以上。上述三项关键技术的研发,实现了对农作物秸秆如棉杆、玉米秸杆、稻麦秸秆和其他作物秸秆的高品质低成本收获,清洁度较高,秸秆收获成本低,作为粗饲料饲口性良好,为农作物秸秆饲料化利用提供了重要的技术支持。
1.4 秸秆高品质高效率收集贮运技术
高密度成型方面,研究了秸秆在田间不同打捆形状时的压捆密实技术及场地秸秆高密度压实成型技术,降低了秸秆收集运输成本,提高了秸秆饲料利用率,捆密度达到300kg/m3以上;研究了打捆缠网裹膜一体化集成与匹配技术,实现青贮饲料缠网打捆裹膜一体化作业;提出青贮缠网打捆技术,解决了高水分、高细碎料挤压成型、缠网打捆、生物菌剂添加等难题,减少了缠网过程的损失,确保压实打捆,捆密度达600kg/m3以上;提出裹膜密封可靠技术,解决了膜拉伸率、膜重叠度对裹膜密封可靠性的影响问题,提高了裹膜效率和质量。
1.5 秸秆饲料收获及贮运配套技术方案
提出青贮饲料收获技术方案,包括青贮玉米切碎收获、随车或场地进行青贮缠网打捆、青贮裹膜贮运等流程;提出农作物秸秆饲料化收获技术方案,围绕切割+方捆/圆捆/揉丝/粉碎装袋、捡拾收获+方捆/圆捆收获工艺,研制出适应不同区域、不同作物秸秆收获需求的秸秆饲料收获机新产品8个;提出秸秆收集贮运方案,在突破高密度压缩成型技术的基础上,研制出秸秆清洁化高密度压缩打捆生产线,可提高秸秆饲料品质,降低运输成本。
 
2 预期社会经济效益
该项目的实施,为农作物秸秆饲料化利用提供了多种技术装备和收获工艺路线,可满足不同区域不同作物秸秆饲料化收获需求,提升收获机械装备的作业效益和质量水平,对我国秸秆离田饲料化应用、改善秸秆焚烧造成的大气污染以及推进我国农业产业结构调整和牧畜产业发展均具有重要意义。
该项目在研发秸秆饲料收获技术与智能装备的同时,注重培养与国际先进研究水平接轨的饲料收获机械装备研究团队,对我国秸秆饲料收获技术进步具有积极的推动作用。