中國機械化制糖設備

-.z.中國制糖摘要:種植是甘蔗生產(chǎn)過程中勞動強度最大和最重要的環(huán)節(jié)之一，我國現(xiàn)階段甘蔗的收割還是主要以手工為主，即使用到的甘蔗收割機在構(gòu)造和性能上也不完善。甘蔗收獲機械技術(shù)一直未得到很好的解決，也成為制約甘蔗生產(chǎn)全程機械化的一大因素。因此，甘蔗收獲技術(shù)的研究，是解決甘蔗高效收割的需要，是農(nóng)業(yè)全面機械化的需要。自動化、高效化的甘蔗收割機成了種植甘蔗的農(nóng)民的熱切期盼。本文分析了我國自行研制和引進的甘蔗種植機技術(shù)和其應用情況。結(jié)合我國種植農(nóng)藝要求，指出種植機存在的一些關(guān)鍵技術(shù)問題，并提出相應的解決方案。引言甘蔗是生產(chǎn)食糖和生物乙醇的重要原料。種植作業(yè)是甘蔗生產(chǎn)過程中勞動強度最大也是最重要的的環(huán)節(jié)之一，種植作業(yè)質(zhì)量直接影響了新植和宿根蔗的產(chǎn)量[1]。世界主要產(chǎn)糖國如澳大利亞、巴西、古巴等已根本實現(xiàn)了機械化種植，所用的種植機主要有整稈式、實時切種式和預切種式三種型式。整稈式甘蔗種植機將蔗種整稈地擺放在由開溝器開出的溝內(nèi)；實時切種式種植機作業(yè)時，整稈蔗種被喂入切種器，切成蔗段后擺放在開出的溝內(nèi)；預切種式甘蔗種植機采用預先切好的蔗段，喂入和擺種機構(gòu)將蔗段擺放在溝內(nèi)。而我國甘蔗種植目前主要還處于機械〔或畜力〕開溝、人工擺種作業(yè)階段，也有一些自主研發(fā)的機型和進口機型在推廣使用。國務院國發(fā)〔2021〕22號文件"關(guān)于促進農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機工業(yè)又好又快開展的意見"提出，到2021年"根本解決甘蔗種植、收獲機械化關(guān)鍵技術(shù)問題。〞所以，分析我國現(xiàn)有甘蔗種植機技術(shù)，總結(jié)其存在的關(guān)鍵技術(shù)問題并提出相應解決方案，將對我國甘蔗種植機的研發(fā)具有指導意義。正文§1-1甘蔗收割機研究背景農(nóng)業(yè)的根本出入在于機械化，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化不但是為了有效的解決"三農(nóng)〞問題，減輕農(nóng)民的負擔，加速建立我國社會主義現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，緩和參加WTO之后我國蔗糖業(yè)所受到的嚴重沖擊，而且對于推進生產(chǎn)力的開展，加快世界工業(yè)化進程，都有著十分重要的意義。當今世界機床業(yè)已經(jīng)有了很大的開展，無論是C系列還是加工中心，世界上的裝備業(yè)已經(jīng)具備了相當?shù)乃健９I(yè)機械的飛速開展，小麥收割機、水稻收割機等谷物聯(lián)合收割機的更新?lián)Q代，大大的推進了當今世界工業(yè)化的進程，這也同樣使得甘蔗聯(lián)合收割機的創(chuàng)造研究成為十分的必要與迫切。一、農(nóng)業(yè)機械概況〔一〕農(nóng)業(yè)機械的類型農(nóng)業(yè)機械分固定作業(yè)和田間作業(yè)兩大類。固定作業(yè)的農(nóng)業(yè)機械在作業(yè)過程中位置固定不動，其工作部件由內(nèi)燃機、電動機或由拖拉機的動力輸出裝置驅(qū)動，如各種農(nóng)產(chǎn)品加工機械等。田間作業(yè)的農(nóng)業(yè)機械有自走式及由拖拉機牽引、懸掛、半懸掛等幾種類型。〔二〕對農(nóng)業(yè)機械的一般要求農(nóng)業(yè)機械以土壤、作物、牲畜以及水、肥、農(nóng)藥等各種物料為工作對象。農(nóng)業(yè)機械應能適應各種不同的條件和不同的農(nóng)作制，滿足各項農(nóng)業(yè)技術(shù)要求。農(nóng)業(yè)機械的設計還必須考慮到在使用新的農(nóng)業(yè)機械以后，能夠通過提高勞動生產(chǎn)率，搶趕農(nóng)時季節(jié)，改良作業(yè)質(zhì)量等途徑作到增產(chǎn)增收，提高農(nóng)產(chǎn)品的商品率。同時還要盡可能減輕操作人員的勞動強度，改善勞動條件，保證操作平安。在經(jīng)濟合理的前提下考慮使用農(nóng)業(yè)機械能夠綜合利用，一機多用。與一般機械產(chǎn)品相比，農(nóng)業(yè)機械具有工作條件惡劣多變，使用分散，保管條件差，工作部件易磨損等特點。因此要求農(nóng)業(yè)機械作到鞏固耐用，平安可靠，使用維修方便。在滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求的前提下，盡可能提高產(chǎn)品和零部件的標準化、系列化和通用化程度。二、甘蔗生長狀況甘蔗是熱帶和亞熱帶地區(qū)的一種多年生宿根作物。一年收獲一次，是制糖工業(yè)的主要原料之一。世界甘蔗主產(chǎn)國有巴西、印度、古巴和中國等。1994年中國甘蔗種植面積達90.67萬公頃．總產(chǎn)量為5402萬噸，占世界甘蔗總產(chǎn)量的5％．居世界第四位。我國的甘蔗生產(chǎn)主要集中在**、**、**、**、**等省區(qū)。我國是世界甘蔗生產(chǎn)大國，2002年種植面積為146萬公頃。尤其在**，作為開展蔗糖業(yè)自然條件最優(yōu)越的地區(qū)，蔗糖業(yè)開展很快，已形成了**經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，糖產(chǎn)量已占全國產(chǎn)量的一半以上。蔗糖業(yè)是**農(nóng)民最重要的經(jīng)濟收入來源，也是許多地方財政收入的重要來源。蔗糖業(yè)的開展直接影響到**1600多萬蔗農(nóng)的生計和社會的穩(wěn)定。我國已參加WTO,正面對原糖進口配額和關(guān)稅變化對蔗糖業(yè)的沖擊，市場競爭十分劇烈。就**總體來說，目前蔗糖生產(chǎn)本錢過高、糖價在國際市場沒有任何優(yōu)勢。提高甘蔗生產(chǎn)技術(shù)水平，是亟待解決的問題，這個問題的關(guān)鍵是推廣良種和采用先進的耕作管理技術(shù)。實現(xiàn)先進的耕作管理技術(shù)的一個重要方面——就是實現(xiàn)甘蔗生產(chǎn)全程機械化，而成熟的甘蔗收獲機械技術(shù)一直未得到解決，成為制約甘蔗生產(chǎn)全程機械化的瓶頸?！?-2甘蔗收獲機械的現(xiàn)狀分析傳統(tǒng)的甘蔗收割方法都是都是基于人的繁重勞動來完成的。人工收割甘蔗，一個工作日〔農(nóng)村按10－12個小時〕最強的勞動力最多也只能收到700公斤。由于受到收割季節(jié)的限制，收割工作勞動強度大、生產(chǎn)效率低，農(nóng)民大都需要雇請外來勞動力才能完成。隨著消費觀念的轉(zhuǎn)變，富裕起來的農(nóng)民迫切需要改變這種工作方式。因此，大多數(shù)應用手工收割綠甘蔗的本錢是很不經(jīng)濟的。比照能夠有效的利用甘蔗收割方法改善的地區(qū)，勞動力收割甘蔗的方法顯得困難和不合理。目前在國際上擁有甘蔗聯(lián)合收割機的國家，有巴西、澳大利亞、美國、古巴等產(chǎn)糖大國。一、我國甘蔗收割機械技術(shù)現(xiàn)狀我國從60年代開場研制甘蔗收割機和甘蔗剝?nèi)~機，由于多方面的原因，進展緩慢，直至70年代中期才有大規(guī)模的研究活動，目前，除了耕整地外大多數(shù)仍依賴人畜作業(yè)，勞動費用在生產(chǎn)本錢中占了最大的比重。總體而言，我國甘蔗收割機機型可以分為以下兩類：1、切段式甘蔗收割機該類機型是仿照國外大型甘蔗聯(lián)合收割機改良而成。通過改造中馬力輪式拖拉機的輪系，抬高拖拉機的離地間隙，以適應甘蔗壟作和原料蔗輸送。割臺懸掛于拖拉機尾部，以拖拉機后退方向為收割前進方向，可一次性完成：切梢、扶倒、切割、喂入、切段、輸送、清選、裝載等工序。由于切段原料蔗不受糖廠歡送，該類機型沒有得到推廣應用。2、整桿式甘蔗收割機整桿式甘蔗收割機的收獲方式為整桿全青采式，有兩種主要型式：一種為收割與剝?nèi)~聯(lián)合式，另一種為收割與剝?nèi)~分段式。聯(lián)合式整桿甘蔗收割機可一次性完成：切梢、扶倒、切割、輸送、清選、剝?nèi)~等工序。分段式整桿收割機可一次性完成扶倒、切割輸送、鋪放〔或打捆〕等工序。配上剝?nèi)~機和運輸車，就可實現(xiàn)甘蔗收獲分段式機械化作業(yè)。以上機型，有的已停產(chǎn)；有的經(jīng)試驗說明，技術(shù)路線是正確的，適應性、可靠性有待提高，正在開發(fā)試驗改良中。由于技術(shù)上的因素，目前均沒有大量推廣使用。二、國外甘蔗收割機械技術(shù)現(xiàn)狀目前，在國際上大規(guī)模種植甘蔗的國家有古巴，巴西，澳大利亞，美國等產(chǎn)糖大國，這些國家一些大莊園已經(jīng)開場涉及到甘蔗收割機來減輕自己的勞動。從甘蔗收獲機械的角度來看，國外甘蔗收獲機械主要有兩種型式：一種為切段式甘蔗聯(lián)合收割機，一種為整桿式甘蔗收割機。1、切段式甘蔗收割機世界上興旺的產(chǎn)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(yè)。同時，糖廠制糖工藝承受切段式原料蔗，加上他們高度重視開展機械化生產(chǎn)，因此，甘蔗收獲機械化水平高，大型切段式甘蔗聯(lián)合收割機得到了廣泛應用，如巴西已有80%的甘蔗生產(chǎn)實現(xiàn)了機械化收割，古巴也到達了72%。目前，在巴西、澳大利亞、古巴等產(chǎn)糖興旺國家，大型切段式甘蔗聯(lián)合收割機是甘蔗收獲機械技術(shù)開展的主要方向。這些大型甘蔗聯(lián)合收割機具有功率大、作業(yè)效率高、功能齊全、自動化程度高、含雜率低等特點，是全程機械化生產(chǎn)中成熟、穩(wěn)定的收獲機具。能夠在作業(yè)時一次性完成：扶倒、切梢、收割、切段、清選、裝載、蔗葉切碎還田等工序。加上與收割機作業(yè)配套使用的運輸車、加油車、維修車等，就實現(xiàn)了甘蔗收獲環(huán)節(jié)的全程機械化。2、整桿式甘蔗收割機這類收割機只實現(xiàn)甘蔗的割倒、鋪放等工序，再利用配套的剝?nèi)~機進展切梢、剝?nèi)~，人工集堆后，機械裝載，再用運輸車運到糖廠。因此，也稱為分段式甘蔗收獲機械。這種機型適于丘陵地區(qū)小田塊蔗田作業(yè)，目前在日本、菲律賓、印度尼西亞等國應用。該類機型較小，采收方式為整桿青采式。其構(gòu)造特點是：以手扶拖拉機底盤為動力和行走裝置，安裝有地面仿型裝置，割臺可調(diào)程度高等?？偟膩碚f，該類機型在世界主產(chǎn)糖國應用范圍不是很廣泛。三、甘蔗收割技術(shù)存在的問題我國目前現(xiàn)有的甘蔗收獲機根本上是整桿式聯(lián)合收獲機，它們雖然能一次完成切梢、砍頭、剝?nèi)~、清理、集堆等工序，工作效率高，但機器龐大，構(gòu)造復雜，所需配套動力大，機動性差，轉(zhuǎn)彎不靈活，在小地塊蔗田里并不能發(fā)揮作用，且不能收獲嚴重倒伏的甘蔗。也就是說適合生產(chǎn)實際應用的成熟、穩(wěn)定機型根本上還沒有?，F(xiàn)有機型主要存在以下問題?！惨弧城卸问铰?lián)合收割機存在的問題1、采收的切段蔗不符合糖廠要求。由于甘蔗切段后，必須在16小時內(nèi)開榨，否則甘蔗會產(chǎn)生變化，造成糖分下降，影響出糖率，而目前糖廠的生產(chǎn)模式不能保證在此時間內(nèi)開榨。2、整機構(gòu)造對收獲適應性差。首先，由于采用輪式拖拉機作底盤，需要對拖拉機的改動量過大。其次，機型大，轉(zhuǎn)彎半徑也大，目前蔗區(qū)預留空地不能滿足作業(yè)要求。還有，蔗田起伏不平，割臺可調(diào)性差，造成割茬不齊、破頭率高；切梢裝置調(diào)整不便，對生長高度不齊的甘蔗難以控制到合理的切梢長度；整機各部件的可靠性還有待提高等?！捕痴麠U式甘蔗收割機存在的問題聯(lián)合式收割機采收的原料蔗雖然符合糖廠的要求，但是據(jù)屢次田間試驗說明：割臺可調(diào)性差，造成割茬不齊，破頭率高，影響了宿根蔗的發(fā)芽生長；剝凈率低，含雜率高，損失率仍過大；輸送裝置還不完善等。但就今后的開展方向，整桿青采聯(lián)合式收割機仍是最適合目前制糖工藝的較理想的收獲機械。而分段式整桿甘蔗收割機采用輪式拖拉機作底盤和自走式底盤的收割機，整機外形尺寸大，轉(zhuǎn)彎半徑過大。割臺的可調(diào)度差，沒有仿型機構(gòu)，不能隨地形任意調(diào)整調(diào)臺，影響了切割質(zhì)量，主要反映在割茬不齊，破頭率高。采用大馬力拖拉機的機型，收割幅寬為單行〔壟〕，生產(chǎn)率與功率配套性差，經(jīng)濟性不明顯。采用中拖側(cè)掛的機型，整機質(zhì)量分布不均衡，需加掛配重，影響收獲速度和對蔗地會產(chǎn)生一定的破壞性。生產(chǎn)率低，勞動強度仍大由于該類機型作業(yè)一次性完成工序少，雖有剝?nèi)~機配套作業(yè)，但仍需較多的輔助工人。喂入、收集、打捆、堆放等無法機械作業(yè)，使得勞動強度仍偏高。剝?nèi)~機性能仍未成熟剝?nèi)~元件的使用壽命偏低，增加了使用本錢和維護工作量；整機構(gòu)造對剝凈率的提高仍有待改良；剝?nèi)~元件仍存在使甘蔗破損的現(xiàn)象，影響甘蔗質(zhì)量?！?-3甘蔗收獲機械的開展對策及前景從以上的分析可知，現(xiàn)在所采用的甘蔗收割方式還比擬落后，甘蔗收割機械技術(shù)也還存在很大的問題，現(xiàn)在的甘蔗收割機不能同時很好的實現(xiàn)各個程序合理搭配，適應操作，適時控制。而且社會的各個方面因素都對收割技術(shù)的開展產(chǎn)生影響。所以甘蔗收獲機械的開展對策是我們要好好的考慮的一個問題。但綜觀世界經(jīng)濟開展趨勢，甘蔗收獲技術(shù)的開展前景是很可觀的。一、大力開展甘蔗收獲技術(shù)的對策任何一個工程的順利完成，一般都要有政府的支持、上級領(lǐng)導部門的關(guān)心幫助，科研部門的研究開發(fā)，企事業(yè)單位的經(jīng)費支持和過程操作，實驗，效勞等這幾個環(huán)節(jié)，甘蔗收割機的研究開發(fā)與應用也是一樣的道理。〔一〕加大政策扶持力度世界興旺的產(chǎn)糖國，甘蔗生產(chǎn)機械化開展得到了政策上的極大支持。而我國雖然有不少科研機構(gòu)、企業(yè)、個人開展了收獲機械的研發(fā)，但是投入仍然缺乏。首先甘蔗收獲機械的研發(fā)，是整個蔗糖產(chǎn)業(yè)化中重要組成的一環(huán)。其次，研發(fā)的難度很大，需要大量的人力、物力投入。因此，各級政府部門應對甘蔗收獲機械研發(fā)予以足夠的重視，出臺更多的優(yōu)惠政策，加大財政投入，鼓勵甘蔗收獲機械的研發(fā)和推廣使用?！捕臣訌娍蒲袉挝黄髽I(yè)與科研單位的合作制糖企業(yè)是建立的主體，是產(chǎn)業(yè)化的龍頭，不單要在蔗糖的生產(chǎn)與銷售上努力，也要在甘蔗機械化生產(chǎn)方面下工夫，因為低本錢的原料蔗更能降低制糖本錢。同時，制糖企業(yè)參與收