4MZ-3A型自走式采棉機技術特點及使用調整

王 楠，郭 勇，任 強

(1.現代農裝科技股份有限公司，北京 100083； 2.中機美諾科技股份有限公司，北京 100083；3.中國農業機械化科學研究院集團有限公司，北京 100083)

0 引言

隨著我國紡織業的快速發展及農業經濟結構的不斷調整，棉花作為主要的經濟作物和紡織纖維原料，需求量逐年增加。我國是世界上最大的棉花消費國，2020年棉花種植面積250萬hm2，位居世界第2位。我國的棉花種植區域主要分布于新疆、山東、河北、湖北、安徽、湖南和河南等地，這些省(自治區)的棉花種植面積均在10萬hm2以上，年產量在10萬t以上。

棉花產量的高低對國民經濟和社會發展有重要的影響，但是棉花種植過程中，收獲環節的勞動強度大、作業難度高，在棉花收獲集中時期，經常出現勞動力不足等問題，迫切需要機械化采棉來解決棉花收獲問題。機械化采棉的發展對解放勞動力、提高勞動生產率、降低生產成本和提高棉農收入等有重要作用。雖然國產采棉機生產廠家和產品種類較多，但是收獲性能好、可靠性高的采棉機較少，與國外產品還存在一定的差距，尤其是關鍵部件仍然依賴進口，加快推進機械化采棉技術是今后發展的必然趨勢[1-5]。

本文在分析國內外采棉機研究現狀的基礎上，重點對國內主流產品4MZ-3A型自走式采棉機技術特點及應用情況進行介紹，以期對采棉機研發、生產單位及用戶提供參考[6-8]。

1 國內外研究概況

美國、澳大利亞、日本和法國對采棉機的研究較早。以美國為代表，1850年開始研發采棉機，1889年世界首臺摘錠式采棉機成功問世，20世紀40年代實現批量生產，1975年，美國棉花生產基本實現機械化。

我國對機械采棉技術的研究起步較晚，從20世紀50年代開始，經過不斷發展目前已擁有自主知識產權的國產采棉機產品。早期從事采棉機研究的單位主要有中國農科院農業機械化研究所、南京工學院、中國農業機械化科學研究院、新疆農墾科學院、新疆農業科學院、新疆生產建設兵團和新疆農業大學等。近年來，現代農裝科技股份有限公司、新疆缽施然智能農機股份有限公司、鐵建重工新疆有限公司、山東天鵝棉業機械股份有限公司和常州東風農機集團有限公司都在進行采棉機的研發生產。目前國內常見采棉機分為氣力式、摘錠式、梳刷式和振動式4類，摘錠式采棉機按其摘錠相對地面的位置一般可分為水平摘錠式和垂直摘錠式。水平摘錠式采棉機相對于其他機型，其采凈率高、含雜率較低、工作幅寬大、適應性強，采摘的棉花品質較高，目前應用較為廣泛[9-16]。

2 主要結構和工作原理

4MZ-3A型自走式采棉機由現代農裝科技股份有限公司研發生產，該機主要由靜液壓無級變速行走底盤、電液操控的水平摘錠式高效采棉頭、雙風道輸棉系統、伸縮式大容量集棉箱、清洗系統、集中潤滑系統及多點監測智能預警系統組成，采棉性能好，作業效率高，安全性好，技術先進。4MZ-3A型自走式采棉機如圖1所示。

圖1 4MZ-3A型自走式采棉機Fig.1 4MZ-3A self-propelled cotton picker

4MZ-3A型自走式采棉機作業時，分禾器將棉株導入柵格與壓力調節板構成的采摘室，隨著采棉機向前行走，棉株被擠壓至一定寬度范圍內，轉動的摘錠以一定規律伸出柵格板，呈水平狀垂直插入被擠壓的棉株內，與吐絮棉鈴接觸后，摘錠上的鉤齒掛住籽棉，把吐絮棉瓣從裂開的棉鈴中取出，并纏繞在摘錠上，同時，摘錠在滾筒的旋轉作用下從采摘室經過柵格板退出到脫棉區，高速旋轉的脫棉盤將摘錠上的籽棉反向脫下。脫下的籽棉在氣流的作用下從集棉室經過輸棉管道被運送到棉箱，完成棉花采摘過程。

3 主要技術特點和參數

3.1主要技術特點

(1)配置新款進口液壓泵驅動采棉頭，匹配PRO12標準采頭(18層脫棉盤，采用前12排、后12排摘錠座管)，采頭轉速調整分普通和高效兩種模式，采頭轉速調節方便，可根據作業速度、棉田產量自動(自主)調整采棉頭轉速。采凈率≥94%，含雜率≤10%，作業效率可達0.5～0.6 hm2/h。

(2)配置191.1 kW(260 hp)康明斯發動機，動力強勁，獨創發動機橫置結構；采頭設計為雙風道結構，不易堵塞，采摘效率高；旋轉氣吸式除塵系統，避免水箱堵塞；大功率直吹風機，風力大幅提升，提高輸棉效率；超大水箱，散熱效率高，徹底解決發動機高溫現象；獨有的水路防凍系統設計，解決低溫停車或轉場時水路系統結冰現象。

(3)33 m3大容量雙層棉箱，裝載質量2.2 t；30 s小傾角極速卸棉；500 L大容量燃油箱，減少作業時加油次數，縮短輔助時間。棉箱和卸棉設計有視頻監控。水路壓力、風機轉速、行走及采頭轉速實現參數實時監測；吸入門、離合器、卸棉、中位、空擋、空濾和駐車等15個點的工作狀態全程故障預警；擋位鎖定；獨創一鍵卸棉，安全性高。強化型雙點支撐立軸，可靠性高；專用沙漠越野輪胎，防陷、接地壓力小，通過性好。

3.2主要技術參數

4MZ-3A型自走式采棉機是根據新疆棉花機械化采收農藝特點，經過研發和技術升級推出的新型智能采棉機，其主要技術參數如表1所示。

表1 4MZ-3A型自走式采棉機主要技術參數

4 關鍵部件使用調整

4.1采棉頭調整

采棉頭是采棉機的關鍵部件，正確使用采棉頭對保證收獲質量和機器壽命有重要作用。采棉頭可以左右移動，以方便清潔、檢查和保養。工作時，確保其前后滾筒相對水平面前低后高，使前后滾筒的摘錠交叉接觸更多的棉花，并最大程度地使殘余物從采棉頭底部排出去。

4.2分禾器調整

調整分禾器前需正確調整好采棉頭的傾斜度和高度傳感系統。如果棉桃位置較低，枝條密集且凌亂，在此情況下棉花不易采摘，需要將分禾器的尖端部位調整到低于下支撐板的底平面，分禾器剛好擦過地面而不是插入土壤中。另外，需定期檢查分禾器尖端的金屬耐磨盤磨損情況。

4.3柵格調整

進入棉行采棉時，通過調節柵格位置，使摘錠不與柵格發生干涉，且在摘錠離開棉行時纏繞的棉花也不會被扯掉。所有柵格的調整應保持一致。

4.4壓緊板間隙和彈簧張力調整

采摘前要檢查壓緊板的間隙。手動壓下線控開關使采棉頭緩慢轉動，如果摘錠尖部與壓緊板之間發生觸碰干涉，需向外調節壓緊板避免其與摘錠尖部接觸。彈簧彈力應當適用于大多數作業條件，可根據不同的作物和作業條件進行調整。彈力過大會擠掉綠色棉桃并導致棉箱中雜質過多；彈力太小又會在棉株上留下未采凈的成熟棉花。

4.5脫棉盤柱調整

當摘錠剛進入脫棉盤時“稍微觸及”脫棉盤；當摘錠完全處于脫棉盤的下方時，脫棉盤應與摘錠頂部平行；當摘錠離開時，不接觸脫棉盤。脫棉盤柱的高度需要根據實際作業情況進行調節。每次棉箱卸棉后，檢查摘錠的纏繞情況，確保摘錠和脫棉盤之間有輕微阻力。正常作業條件下，每天至少檢查兩次脫棉盤高度變化情況，并根據需要進行調節，確保各脫棉盤間距相等。

在極端作業條件下，脫棉盤的磨損可能會不均勻。如當植株較高而茂密時，大多數棉花都由上面的幾個脫棉盤脫棉；當植株都比較矮小時，大多數的棉花由下面幾個脫棉盤脫棉。因作物條件異常導致摘錠頻繁發生纏繞時，需要增加脫棉盤高度的調整次數。如果由于磨損造成脫棉盤間距不相等，需要拆下脫棉盤柱進行研磨。在正常作物條件下，脫棉盤的磨損均勻一致，只需檢查脫棉盤的調節情況即可。此時，只需將摘錠座管上的一排摘錠與底面狹槽排成一條直線，轉動脫棉盤的同時檢查摘錠上有無阻力。

4.6采棉頭堵塞調整

如果清除了堵塞物之后，離合器仍然打滑，需重新檢查堵塞情況或檢查摘錠座管及脫棉盤是否有變形。如果摘錠座管被棉花堵塞，重新開始采摘之前，使用風機清理采棉頭和風道，直到所有的棉花都從摘錠上脫落。

4.7摘錠調整

摘錠安裝時，其一對圓錐齒輪須有一定的嚙合間隙。為防止圓錐齒輪過緊嚙合，摘錠需有一定的軸向竄動量。根據需要，摘錠安裝調整時可在摘錠螺母后端面放置一個墊片，確保圓錐齒輪的正確嚙合。嚴禁使用兩片及兩片以上的墊片進行調整。

5 結束語

我國是棉花生產和消費大國，多年來，國內棉花產量一直不能滿足需求，今后很長一段時期內，棉花生產仍是國家重視的產業之一。研制適合我國國情的高性能采棉機對農業、紡織業的發展有重要意義，通過介紹國產4MZ-3A型自走式采棉機的技術特點及使用調整，讓更多用戶了解國產采棉機的特點和使用方法，也為采棉機研發、生產單位提供參考，以加快國產采棉機的發展。