一、我国甘蔗收割机研制仿制历史脉络的简单梳理
1958年,广西梧州农械厂钱达生团队用6个月时间研制出中国第一台10马力双园盘锯整秆甘蔗收割机上北京国庆报喜。
1959年,广西农机所开始研制整秆收蔗机。
1965年,原八机部下达畜力整秆甘蔗收割机项目,1971年,广西农机所研制出一台侧挂丰收—37整秆联合收割机。
1973年,广西农机所研制成悬挂式整秆联合机,如图1所示。该机采用立式割台,甘蔗立进卧出。蔗横卧剥叶,蔗横卧集堆放。图片来自【历史老照片1978年的广西】【人民日报】1978年12月10日刊登,南宁郊区联合机割蔗。该机宽五六米,整秆联合与立进是优点。
图1
1974年,原一机部下达甘蔗整秆联合收割机研制项目。1976年6月整秆联合腹挂机由广西农机所研制出,如图2、3、4所示。
1976年,原农垦部下达科研任务,由云南陇川国营农场研制背负式整秆联合机,如图5所示。
1978年3月,整秆联合腹挂机通过鉴定,如图6所示,获当年全国机械工业科学大会及广西奖。该机长7.5米,宽1.78米,高2.75米,重3530公斤。其中,收割机部分仅重1030公斤。虽为整秆联合收割,但无自走底盘,卧进卧出。
图6
1978年—1981年,福建农学院与仙游机械厂研制出了履带式有扶禾链指的东风-12小型甘蔗割铺机如图7、图8所示。该机采用履带自走底盘及横拨指扶正倒伏与甘蔗站立直进直出不转弯等正确措施,但无切顶、剥叶、集堆功能。
图8
1979年,原机械部下达自走式整秆甘蔗联合收割机研制项目。1982年,广西农机所研制手扶割铺机,侧挂长锯条状。
1982年,广西农机所以美国凯斯A4000为样本研制出了4Z-90自走切段式联合收割机,如图9所示。至此,甘蔗收割机的研制方向目标发生较大变化。
图9
1996年—1997年广西农机院继续推出割铺机。
1998年柳州钢圈厂工程师李士华个人开始研制整秆联合收蔗机。
1999年,华南农大执行国家“十五”科研计划(948),从澳大利亚引进牵引式侧挂后置再后转弯割堆机,如图10与图11所示。同期,华南农大还引进仿制了日本冲绳岛小型剥叶机,如图12所示。
2001年,广西科技厅立项执行国家“十五”攻关计划,从日本引进自走式割铺机,由广西农机院测绘、南宁手拖厂仿制,如图13所示。该机无切顶、剥叶、集堆功能,中国前几十年研制联合收割机的目标方向发生更大转变。
2002年,广西农机院研制出4GZ—120型整秆式自走甘蔗联合收割机,如图14所示,仍采用卧进卧出方式。
2004年,李士华工程师带着样机图纸技术,开始与汉森公司合作继续研制整秆甘蔗联合收割机。2008年汉森与贵州云马飞机公司合作至2011年。
2006年—2013年,浙江三佳公司仿制出整秆联合收割机。
2007年华南农大执行国家“十一五”支撑计划甘蔗收割机研发项目,设计了搅龙与扶禾指混合割铺机,如图15所示。
2008年至2013年,广州科利亚公司仿制出了日本松元公司切段式甘蔗联合收割机,如图16所示。2015年1月29日,该机通过了工信部科技成果鉴定。
2009年,中国农机院研制出侧挂式带扶禾指的割堆机,如图17所示,无切顶、剥叶功能。
2009年,河南坤达、台州宏顺、台州恒丰、柳州翔越仿制出整秆联合机,如图14所示,仍采用卧进卧出路线。
2010年,云南农机所引进德国样机,研发出了甘蔗割铺机。如图18、图19、图20所示,令人耳目一新,很有创意,很有实用价值。但该机无切顶、剥叶、集堆功能,司机操作比较辛苦,工效较低。
2013年始,中联重科、贵州中首信、柳州汉森、洛阳汉辰、石家庄德建等继续仿制出切段联合机,如图21所示,继续采用卧进卧出方式。
2013年—2016年,湖北国拓、湖北神誉、泉州劲工等,继续仿制出整秆联合机,均采用卧进卧出方式,如图14所示。
2014年—2015年,柳州飞燕公司研制出双行立进卧出整秆联合机,如图22所示。该机是对卧进技术的否定,重新恢复了中国立进的技术传承。同时,该机采用了卧出方式。
二、甘蔗站立剥叶整秆联合收割原理工艺流程与技术结构零件方案
中国甘蔗收割机,从1980年前贴近国情满足国情的高难度技术整秆联合机的创意研发,到1999年后开始转向借用美国的卧进卧出切段技术,这是一个很大的变化。
从目前看,切段技术无法满足中国甘蔗种植区山地丘陵小地块、雨天多、倒伏多、行距杂的情况。而且,糖厂几十年来早习惯了整秆。
纵观中国50多年甘蔗联合收割机研制与仿制历史,不难发现:没有坚守上世纪60、70年代研制整秆联合收割机的理想目标。自上世纪80年代开始,仿制美国式切段联合收割机,再到本世纪初,仿制澳大利亚、日本分段切割机与剥叶机,再回到整秆联合收割,到“十五”、“十一五”、“十二五”又走到切段联合收割。
从这个过程,我们可以得出的结论是:没有跳出美国技术画定的尤其卧进卧出的圈子,不能满足中国国情需要是此前不够成功的根本原因。
对于上述情况,笔者认为理想的目标技术措施是:甘蔗立进立出;单行整秆甘蔗站立剥叶集堆联合收割;割剥送承重等多重分工是解决所有旧困难、旧矛盾的法宝。
中国立进立出联合收割整秆蔗的实践大体如下:
1973年悬挂整秆联合机立进卧出,如图1所示。
1978/1981年,福建农学院与仙游机械厂东风-12割铺机,甘蔗立进立出直进直出未转弯,如图7、图8所示。扶禾指有高效将倒伏蔗扶正站立作用。
2015年2月25日,柳州飞燕农机公司研制出有扶禾指的整秆立进甘蔗联合收割机,并下田收割了大量甘蔗,如图22所示。中国在整秆联合收割机上已两批次进行甘蔗站立进机收蔗实践,只因未想到未实施如何站立剥叶而失败。
中国广西还有另一个特殊情况,正蔗收割季节,常有阴雨。采用美国技术的甘蔗收割机需要两辆车下田收蔗,收聚车装蔗十多吨,再加两车自重,总共20多近30吨。轮式行走,接地压强十分大,烂地,更烂蔗根,雨天蔗叶重与粘难去除。
笔者设计了一款立进立出整秆联合收割机,包括集堆蔗一吨,总重量不超过5吨,总长5米左右。收割部分宽1米左右,前进速度0.6米每秒左右。履带行走,接地压强减少,采用雨天能剥叶的排叶技术等。
甘蔗收割运输系统要四种车辆配合作业:一是运送甘蔗收割机的专业运输车,将收割机接送田间地头,不运甘蔗收割机时又可运输别的物资;二是专业甘蔗联合收机,将甘蔗收割好后送到田间地头路旁堆码整齐,便于抓车抓整秆蔗上车;三是兼职抓蔗上车机抓整秆蔗上运输汽车;四是兼职运输汽车自田间地头运整蔗到榨蔗车间。
由此,可以得出以下结论:
结论一:甘蔗收割机上具备远途自己转场功能是不必要的,会损害田间收割性能;收蔗机上双行是冗余功能;刮板自上车是冗余;甘蔗切碎是冗余功能;风机风选及打捆是冗余。这六个功能去除后,甘蔗收机自然会显精干高效轻便。
结论二: 田间不需要跟随收割机的收集车。
结论三:甘蔗收割机可以采用履带式行走机构,不采用轮式自转场。甘蔗收获时,需要四种车辆,只有收割机是一机专用的,不收蔗时闲置。其它三车不专用只兼职收蔗,不收蔗时能发挥其它作用。这三种车辆以它用为主,收蔗为辅,则收蔗的四车系统投资会减小,使用成本降低。
甘蔗收割机工艺流程与原理大致为:一分垅、二梳刷、三扶倒站立、四站立承重、五站立输送、六站立切顶、七站立排顶梢、八站立切根、九切根留茬高度调节、十站立剥叶、十一剥叶纵横双向调节、十二站立排叶、十三站立集堆、十四缷蔗、十五调切顶高度、十六调扶倒速度、十七接地压强小等等。这些工序工艺联合又十分简单牢固自然一气呵成,需要反复修改设计思考商量实验论证假说推理总结等等。