編者按
甘蔗是亞熱帶地區禾本科多年生植物,是重要的制糖原料,在世界GDP中占有重要的比例。全球甘蔗種植面積在2000萬hm2(3億畝)左右,巴西是種植面積最大的國家,其次是印度,中國位居第三,種植面積較大的國家還有古巴、泰國、墨西哥、澳大利亞、美國、印度尼西亞和南非等。
甘蔗收獲是甘蔗生産過程中勞動強度最大、勞動量最多的環節,其機械化水平的高低對于甘蔗生産具有重要的意義。目前,國外一些産蔗大國,為了提高勞動生産率,都在積極發展收獲機械化。如澳大利亞、美國早已實現了甘蔗收獲機械化;古巴、巴西等國家的甘蔗收獲機械化水平也相當高。
為了促進我國甘蔗收獲機械化發展,農業機械雜志社與洛陽辰漢農業裝備科技有限公司共同組織了“甘蔗收獲機”專題,介紹國外甘蔗收獲機發展曆程、發展經驗,剖析我國甘蔗收獲機發展現狀、存在問題,并以典型企業為代表,介紹适合我國經營模式的甘蔗收獲機類型。
國外甘蔗收獲機演變史
國外的甘蔗收割機研究始于19世紀80年代。1888年,“實用的收割甘蔗工具”模型被提出來;1890年,世界上第一台甘蔗收割機面世,該機長27m,由蒸汽機驅動,收割系統很特殊:由一個長割刀安裝在機器前部的擺臂上,擺臂擺動帶動割刀完成甘蔗的收獲動作。
1894年,收割機構由輪子驅動的甘蔗收割機出現,其典型特征是收割機構由兩片鋸齒轉盤構成,并由兩個直徑1.5m的輪子驅動。1901年,馬拉甘蔗收割機出現,利用齒條傳動,将割下的蔗稈輸送到後面的挂車上,這種物料輸送動作為蔗稈的割後處理提供了原始功能模型。
國外甘蔗收割機到1930年才有重要進展,1930—1955年,出現了不同類型的全稈式收獲機。當時全稈收獲是甘蔗主要的機械化收獲方式,去梢、除葉技術也有了較快發展。不過,整稈式收獲機雖然對直立甘蔗收割得很好,但對嚴重倒伏和纏繞的甘蔗則不能收割。
甘蔗段
1955年,澳大利亞的麥賽福格森公司提出了“甘蔗切段收割”的思路,并于1966年制造了第一台切段式收割機樣機,該機主要由切梢器、分蔗器、底切割器、喂入輸送器、切段器及升運器等構成。不過這時的切段式甘蔗收割機是不帶動力的,側懸挂于拖拉機上,由拖拉機提供動力。
20世紀60年代是切段式甘蔗收割機技術不斷鞏固、熟化的階段。對于收割喂入困難的甘蔗、減少雨天泥土和莖葉堵塞底切割器的問題,以及增強在泥濘沼澤地區作業時牽引力和仿形等問題,都逐步得到解決。同時,這也是提高零部件可靠性的階段,如延長軸承和鍊條的使用年限、提高零件強度等。
然而随着懸挂式切段收割機可靠性的增加,使用者又要求收割機有更高的生産率。為了提高收割機生産率以及向糖廠提供更潔淨的甘蔗,要求有動力更大、操作性能更好的機器,而這是側懸挂式收割機達不到的。
于是,自走切段式甘蔗聯合收割機應運而生,這種機型能開割道,能從兩邊收割,同時能在12.5°的坡地上作業,機身比較窄,适合在甘蔗壟間作業,有足夠的動力,使機具在任何惡劣的田間條件下以最佳速度行駛時,都能收割到最幹淨的甘蔗。
到了20世紀80年代,切段式甘蔗聯合收獲機成為現代甘蔗收獲技術的主流,其工效高、功能齊全、自動化程度高和适應性強,是較為成熟和穩定的收獲機具,已在澳大利亞、美國和南美洲得到普遍應用。目前,世界著名的農機企業(迪爾、凱斯)都不斷地制造和推廣此類甘蔗收獲機,并不再生産其他機型。
競争格局及技術發展趨勢
凱斯A8000型甘蔗聯合收獲機
1. 競争格局
目前國外的甘蔗聯合收割機主要有兩種形式:一種是切段式,一種是整稈式。以切段式應用居多,是甘蔗收獲的主流技術;整稈式在少部分國家和地區應用,在一些國家有被切段式機型代替的趨勢。
(1)切段式甘蔗聯合收割機。世界上發達的産糖國家,由于土地資源十分豐富,甘蔗連片種植面積大,田園平整,便于機械化作業,同時,糖廠制糖工藝接受切段式原料蔗,加之高度重視發展機械化生産,因此,這些國家甘蔗收獲機械化水平高,大型切段式甘蔗聯合收割機得到了廣泛應用。如澳大利亞、美國、巴西、古巴等國,大型切段式甘蔗聯合收割機已成為甘蔗收獲機械技術發展的主要方向。
随着國外農機企業的不斷并購與重組,目前大型切段甘蔗聯合收割機生産廠商及主要機型有凱斯公司的A8000、7000型,約翰迪爾公司的CH570、3510型,以及德國克拉斯公司的CC3000型等;小型甘蔗聯合收割機代表機型有日本久保田公司的UT-70K型,松元機工株式會社的MCH-15型等。
(2)整稈式甘蔗收割機。該類收割機僅實現甘蔗的割倒、鋪放等工序,然後利用配套的剝葉機進行切梢、剝葉,經人工集堆後,機械裝載,再利用運輸車運到糖廠。該類機型也稱為分段式甘蔗收獲機械,适于丘陵地區小塊蔗田作業,目前在日本、菲律賓、印度尼西亞等國應用。
代表機型有日本文明農機株式會社生産的NB-11型、久保田公司生産的NB-11K型等,剝葉機有久保田公司生産的BMC-250型剝葉機等。該類機型經過30多年的改進與發展,技術上較為成熟和完善,但總的來說,其在世界主産糖國應用範圍還不廣泛。
2. 技術發展趨勢
(1)收獲技術不斷創新,結構不斷改進。扶蔗機構從單螺旋結構到雙螺旋結構,到目前新型的前端錐形螺旋扶蔗器,除了具有較好的扶蔗性能外,還增加了分蔗能力,使在地面上縱橫交錯的甘蔗扶起分開,便于機械行駛和收割。
斷梢機構從雙圓盤刀到增加雙傳動錐輥,可提高甘蔗梢的識别率,控制蔗梢長度誤差。砍甘蔗切割刀由單圓盤切割刀到雙圓盤切割刀,并由光刃刀口到鋸齒刃刀口等,達到宿根甘蔗割茬平整、破頭率低及保證宿根甘蔗來年的生長。
約翰迪爾CH570型甘蔗聯合收獲機
(2)大量采用液壓技術,實現無級變速和液壓控制。甘蔗收獲機的切梢、扶蔗、切割、喂入、切段、清選、升運、裝卸、行走系統都大量采用液壓馬達驅動和傳動,而且變速、升降等控制都應用了液壓操縱。
(3)智能化技術、信息技術大量應用。國外的大型甘蔗收割機逐步向智能化方向發展,傳感技術、遙控技術、GPS等信息技術不斷應用。利用這些信息技術,可以快速準确地掌握甘蔗品種、生長狀況、産量情況等信息,實現甘蔗收獲作業的動态協調管理,提高甘蔗收割效率。
對我國的啟示
人工收獲甘蔗
從甘蔗機械化水平較高國家的發展實踐,我們可以得到以下幾點啟示:
一是國外甘蔗收獲機械化的發展不是一蹴而就的,發展道路也是曲折的,比如在研發推廣切段式機型的過程中,也曾遭到制糖工業部門的抵制,後來在糖廠、種植戶、收割機生産企業之間找到平衡點,這種機型才得以快速推廣應用。因此,國外發展甘蔗機械化收獲,也是在不斷摸索與實踐中,逐步找到适合本國、本地區的發展模式和适用機型的。
二是種植集約化和生産機械化。甘蔗收獲機械化水平較高的國家,甘蔗種植都達到了高度集約化,而且其他環節如土壤耕作、種植栽培、田間管理等都實現了機械化,農藝比較規範,為機械化收獲打下了良好的基礎。因此,我國的甘蔗種植也應引導農戶适度規模經營。
三是加強政策支持。一些産糖大國的甘蔗機械化發展過程中,政府都給予了大力支持,鼓勵規模經營和農民購置機械。
四是引進與開發相結合。國外在發展甘蔗收獲機的過程中,也是引進與開發相結合,引進國外先進技術的同時,結合本國、本地區的實際情況,開發适合當地農藝的機型。
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