解读《棉花收获机》（GB/T 21397-2008）国家标准

　　2月3日，国家质检总局和国家标准委发布了《棉花收获机》（GB/T 21397-2008），这是我国第一项棉花收获机（以下简称采棉机）国家标准，将于2008年7月1日起实施。

　　由于我国在用的采棉机多为国外品牌，并不完全适合我国机械采棉经常转场或跨区作业的实际需要，因此这项标准的制定就显得十分必要。而适合转场或跨区作业的要求仅仅是这项标准的一个方面，采棉机的生产企业和用户应注意的是，这是一项全面规范采棉机产品质量的国家标准，仅就其间接影响看，我国棉花种植的标准化进程可能因为这项标准的实施而加快步伐。

　　机械化采棉是必然趋势

　　新疆是我国最大的棉花产区，也是我国最适合机械采棉的棉花产区。就在《棉花收获机》国家标准开始制定的2006年，新疆的棉花种植面积已达130多万公顷，2007年新疆的皮棉产量达270万吨，占全国的40%，占全球的10%，接近美国产量的一半。棉花采摘是棉花生产中劳动强度最大，投入劳力最多，工期最长的一项作业，每年的9～10月都会有40～70万从全国各地涌来的采棉大军进入新疆，加上新疆建设兵团近40万一线职工齐上阵，打起场面十分壮观的棉花采摘战，但还是难以把棉花全部归仓。另外，每年兵团支付给民工采棉花的直接费用就高达十多亿元。再加上新疆近几年大力发展林果业，今后两三年将到盛果期，届时，争抢劳动力的情形将无法避免。因此，棉花收获机械化，特别在新疆已显得十分紧迫，机械化采棉是棉花产业的必然趋势，也是解决新疆拾花工紧缺的有效途径。

　　据全国农业机械标准化技术委员会提供的有关情况，一台摘锭滚筒式采棉机一个采摘期能采摘270公顷棉田。据此推算，我国应有7000台采棉机的市场需求，即使一半的棉田由于不符合采棉机的作业条件不能机械采棉，最低也有3500台的采棉机市场需求。以国产采棉机最低价格每台130多万元计算，就是40～70亿元的潜在市场。近年来，国外厂商为抢占这块迅速成长而且需求巨大的市场，商务代表、技术人员不断前往新疆棉区推销采棉机，但国外采棉机的价格均在170～220万元之间，而且配件供应不及时，目前只有在新疆建设兵团农场少量使用。

　　此前，采棉机产品尚无国家标准，而在用采棉机多存在安全隐患，产品质量及作业质量的争议和纠纷随着机采的推广逐渐突显出来。

　　新标准符合农业机械一般要求的规定

　　采棉机首先是农业机械，这项标准的技术要求提出了采棉机作为农业机械的安全要求。主要包括：对操作者存在或有潜在危险的部位如正常操作时必须外露的功能件，防护装置的开口处和维修保养时有危险的部位应在明显位置固定耐久的安全标志。安全标志应符合强制性国家标准《农林拖拉机和机械、草坪和园艺动力机械 安全标志和危险图形 总则》的规定。安全结构要求应符合强制性国家标准《农林拖拉机和机械 安全技术要求 第1部分：总则》《农林拖拉机和机械 安全技术要求 第7部分：联合收割机、饲料和棉花收割机》有关规定，为方便使用，标准还通过规范性附录归纳出相关要求。

　　考虑到使用的安全性、舒适性和方便性，纳入安全要求的条款还包括自走式采棉机有关光、声信号指示、监视系统、转向、燃油表、水温表、电压表、机油压力警告灯、关机指示灯、倒车声响装置、慢速标识、回复反射器、棉箱满载光声提示信号等应齐全，反应灵敏，工作正常。

　　标准的技术要求提出的配套动力方面的要求主要包括，采棉机的配套动力必须保证采棉机正常作业，并应符合推荐性国家标准《中小功率内燃机 第1部分：通用技术条件》的规定。发动机起动应顺利平稳，在气温-5～35摄氏度时，每次起动时间不大于30秒。怠速和最高空转转速下，运转平稳，无异响，熄火彻底、可靠；在正常工作负荷下，排气烟色正常。

　　标准将采棉机的尾气排放纳入安全要求中，即符合适用于农业机械的强制性国家标准《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法》的有关规定。此外，标准对采棉机液压系统、润滑系统、电气系统、外观以及使用说明书的很多规定都是基于作为农业机械的采棉机进行规范的。

　　自走式采棉机动态环境噪声不大于95分贝，驾驶员位置处噪声不大于88分贝；标准对自走式采棉机的噪声要求比普通农机有所放宽，是因为自走式采棉机发动机的功率都在200多马力，发动机的噪声本身就大，再加上吸棉风机噪声的叠加，噪声更大，因为采棉机在野外作业，所以标准适当放宽。

　　适应转场作业的独特要求

　　据全国农业机械标准化技术委员会秘书长陈俊宝介绍，采棉机是一种价格不菲的农业机械，进口采棉机每台都在170～220万元之间，国产采棉机每台也要130万元。从棉花种植的规模来看，除新疆产区外，我国其他棉花产区的规模化远远不能达到一家或几家种植户购置一台采棉机的实力。即使新疆产区，从投入产出比来看，也不是每个种植单位都有购置一台采棉机的必要。这样，采棉机转场作业甚至跨区作业就成为我国使用这种农业机械的独特要求。转场作业和跨区作业往往需要借道行驶，即借机动车行驶的公路转场或跨区，这就要求采棉机驻车制动、行车制动的灵敏度要接近或达到机动车的水平，转向灯、示廓灯或倒车灯等也必须达到道路交通安全的基本要求，这是制定采棉机国家标准必须考虑的因素。

　　标准在技术要求中提出，自走式采棉机应有独立的行走制动装置，以75%最高行驶速度制动时，制动距离不大于10米，且后轮不应跳起；自走式采棉机应有独立的驻车制动装置，驻车制动器锁定手柄或踏板必须可靠，没有外力不能松脱，并能可靠地停在20％（11°18′）的干硬纵向和侧向坡道上。驻车制动按推荐性国家标准《收获机械制动性能测定方法》的规定进行测定，行车制动按该标准规定测定冷态制动距离3次，计算其平均值。陈俊宝解释说，这些要求是我国采棉机转场和跨区作业的需要，在棉田非常集中的新疆棉区，采棉机跨一二百公里转场作业的情况非常多见，转场和跨区作业经常要借公路行驶。由于我国在用采棉机主要从美国进口，而美国生产的采棉机由于纵向稳定性差均不能进行制动试验，这样的采棉机行驶在公路上，会严重影响道路交通安全。

　　陈俊宝说，由于棉花收获必须在晴朗、晚间无霜的天气条件下进行，所以时间性很强。每到棉花收获季节，采棉机经常要夜以继日地连续作业，转场或跨区作业的采棉机也多在夜间行驶。无论晚间作业、夜间转场、跨区行驶，还是白天借公路行驶，都需要考虑交通安全；加上自走式采棉机一般长9米、宽4~5米、高3.8米、自重15吨左右，是超大、超高、超宽的移动设备，因此对采棉机的灯光信号提出了比一般农业机械更加严格的要求。这些要求是标准技术要求的重要内容，主要包括：自走式采棉机至少应安装上下部位前照灯、转向灯、示廓灯或标识、制动灯、倒车灯、警示灯、牌照灯、仪表灯、反光标志，且显示正常。其他灯系如棉箱灯、卸棉灯、平台灯、驾驶室顶灯、手持式工作灯等应工作正常。同时可根据用户需要选装雾灯。

　　易损部件不能轻易损坏

　　采棉机是一种很特殊的农业机械。每个采棉机上有5～6个采棉头，按照国产部件的市场价格，每个采棉头的价格约12万元，每个采棉头上装有四五百个摘锭，近40个脱棉盘，近40个湿润板；每个摘锭52元，每个脱棉盘80元，每个湿润板24元，进口产品零部件价格还要高50％。这些都是易损且贵重部件，因零件多，调整困难，经常更换不仅增加机采棉的成本，也会影响棉花收获的进度。采棉机可靠性指标的确定主要是因为棉花收获的季节性很强，应尽量减少机械维修的次数和维修成本，所以标准规定采棉机易损部件必须达到一定的使用时间。标准要求平均故障间隔时间应不小于40小时，有效度应不小于92％，摘锭使用寿命应不小于300小时，脱棉盘、湿润板使用寿命应不小于200小时。

　　全方位防止棉田火灾

　　棉花是易燃品，进入收获季节的棉田更是星星之火，可以燎原。采棉机以燃烧柴油获取动力，其液压系统、润滑系统、电气系统的正常运转是采棉机正常工作的前提。

　　据介绍，如果采棉机排气管位置不当或喷出火星，则很容易造成棉田火灾。所以标准规定，自走式采棉机发动机排气管道应加隔热装置，且应装有火星熄灭装置，排气管出口处离地面高度不小于1.5米。

　　标准的技术要求还规定，采棉机的液压系统各机构应工作灵敏，在最高压力下，元件和管路联结处或机件和管路结合处均不得有泄漏现象，无异常噪声和管道振动。润滑系统油路应安装牢固，接口及管路无泄漏和阻塞现象；采棉工作部件应采用强制润滑装置，底盘系统应采用集中润滑。电气系统电气装置及线路应完整无损，安装牢固，不得因振动而松脱、损坏，不得产生短路和断路；关、按钮应操作方便，开关自如，不得因振动而自行接通或关闭；发电机技术性能应良好，蓄电池应能保持常态电压，电系导线应具有阻燃性能，所有电系导线均需捆扎成束，布置整齐，固定卡紧，接头牢靠并有绝缘套，在导线穿越孔洞时应设绝缘套管。这些要求都与防止棉田发生火灾及保证机采棉的质量有关。

　　采棉需灵活卸棉要平稳

　　采棉机是一种比较复杂的农业机械。标准的技术要求中，对采棉工作部件提出了非常详尽而严格的规定，主要包括：在规定范围内调整应自如，并能可靠地固定在所需位置上；采棉工作部件应做空运转试验，时间不少于30分钟，空运转期间应无异常；采棉工作部件仿形装置应反应灵活，无停顿、滞留现象；采棉工作部件升降应灵活、平稳、可靠，不得有卡阻等现象，提升速度不低于每秒0.20米，下降速度不低于每秒0.15米，静置30分钟后，静沉降量不大于10毫米。在运输状态下，升降锁定开关应锁定牢固。

　　技术要求还包括卸棉性能，要求棉箱升降时应平稳，无卡滞现象；棉箱压实搅龙工作应平稳可靠，并能保证棉花向棉箱内均匀分布，且不得有明显缠绕；卸棉时棉箱输送机构应能顺利带出，无卡滞现象，输送链条的张力应适中，工作时无碰擦声，最大卸棉高度不低于3.5米，且保证正常卸棉。标准还给出了采摘台升降速度测定、采摘台静沉降测定及卸棉翻转性能试验方法以及判定采棉机机械故障的试验方法。

　　采摘台升降速度测定的试验方法是：操纵采摘台升降控制阀手柄或操纵杆，使采摘台从最低位置提升到最高位置，然后再从最高位置下降到最低位置，测3次，分别记录采摘台提升和下降所需时间以及升降台的最低和最高位置时离地高度，取其平均值，计算升降台提升和下降速度。采摘台静沉降测定的试验方法是：操纵采摘台控制阀手柄或操纵杆，使采摘台提升到最高位置，然后将发动机熄火，随即分别测量采摘台左、右最外缘某两点离地高度。静置30分钟后，再次测量上述两点的离地高度，计算两者差值，取其平均值。卸棉翻转性能试验的方法是：操纵卸棉控制阀，使棉箱从运输状态翻转到卸棉状态，然后再从卸棉状态返回到运输状态，测3次，分别记录所需时间，取其平均值。

　　作业性能指标严加规定

　　判定一台采棉机的优劣，最终要看采棉机的作业性能，即采得是否干净，采下的棉花含有多少杂质、多少水分等，这些性能指标是标准技术要求中的重要内容。主要包括：采净率大于等于93％；籽棉含杂率小于等于11％；撞落棉率小于等于2.5％；籽棉含水率增加值小于等于3％。

　　据陈俊宝秘书长介绍，这些指标的确定都经过了详尽的试验验证。其中的一个重要环节是由新疆农牧机试验鉴定站和国家农机具质检中心对新疆生产建设兵团南、北疆团场的采棉机作业进行了试验验证。据新疆建设兵团采棉机作业技术规程规定，棉花种植行距必须是66+10厘米或68+8厘米的模式，株高一般控制在65～85厘米，第一果枝节位距地面15厘米以上；当脱叶率达到90%，吐絮率达到95%时即可进行机械采收；采净率要达95%以上，总损失率不超过4%，其中挂枝损失0.8%；遗留棉1.5%；撞落棉1.7%；含杂率在10%以下。但实行操作的过程中，脱叶率达不到90%，吐絮率达不到95%也要进行机采，这种情况下的采净率一般在90%至96%之间，因此标准规定的采净率为93%。

　　脱叶率对含杂率影响很大，我国的棉花种植密度比世界上其他主要产棉国都要大，往往喷洒脱叶剂后，棉叶沾在吐絮的棉花上落不到地面，造成含杂率指标高。采净率又与含杂率相关，通过调整挤压板增大对棉株的压力，可适当提高采净率，但含杂率也相应增加，对后续的籽棉清理工序带来了麻烦，因此采净率与含杂率要进行平衡，在实际采棉作业时，含杂率在8%至12%之间，本标准规定含杂率小于等于11%。因机采棉时，要不断用湿润板清洗摘锭，但水量大，影响籽棉贮存安全，因此规定籽棉含水率增加值小于等于3％。

　　标准化棉田才能使用采棉机

　　采棉机是一种特殊的农业机械，其特殊之处是这种机械的用途是在棉田里采摘棉花。棉花生产过程中标准化程度如何，对采棉机的作业性能有很大影响，不符合标准化的棉田不适合采棉机作业。如棉花种子的异性有可能导致棉株的高低不齐，行距的大小与机器的行距不一致等，都会直接影响采棉机的采摘质量；再如催熟剂，当棉花有的成熟有的没有成熟，需要机采时，就必须喷撒催熟剂和脱叶剂以最大程度地保证棉花的同时成熟和叶子的同时脱落，一块棉田重复采摘不仅延误棉花收获的时机，还会增加机采成本。作业条件是实现采棉机作业性能指标的前提，在标准的技术要求中，作业条件成为与采棉机作业性能指标并列的条款，而且排在作业性能指标之前。

　　标准提出的作业条件包括：棉花种植模式必须符合采棉机采收的要求，待采棉田的地表应较平坦，无沟渠、较大田埂，便于采棉机通过，无法清除的障碍物应做出明显标记；棉花需经脱叶催熟技术处理，经喷洒脱叶剂的棉花，采摘棉花脱叶率应在80%以上，棉桃的吐絮率应在80%以上，籽棉含水率不大于12%，棉株上应无杂物，如塑料残物、化纤残条等；棉花生长高度在65厘米以上，最低结铃离地高度应大于18厘米，不倒伏，籽棉产量在每公顷3750千克以上。

　　一块棉田是否适合采棉机的作业条件，标准给出了试验条件。试验地作物的品种、产量以及地块大小在当地应具有一定的代表性，能够满足各检验项目的测定要求，应选择在地块长度200米，宽度50米以上，试验作物、种植模式应符合标准相关条款的要求。采棉机作业前应在试验地块中随机交错抽取3个测区，每测区取长1米，宽为一个采棉机作业幅宽，每个测区横向、纵向之间的距离不少于10米。作业条件测定包括地表条件、棉株生长情况的判定和测定，还包括自然落地棉、棉铃吐絮率、脱叶率、单铃重、籽棉产量、行距以及籽棉含水率等具体指标的测定。具体要求分别是：观测地表起伏情况、地势、地形、坡度，试验地面积及棉花种植方式；在各测区内随机取10株棉株，测定棉株自然高度、自然宽度、最高棉铃高度、最低棉铃高度、棉株主径直径，计算平均最低、最高棉铃高度和棉株直径；在各测区内分别收集自然落地的籽棉并称重，计算平均单位面积自然落地棉质量；在各测区内连续测20株棉株上的吐絮棉铃、总棉铃、已脱落的叶片、总叶片的个数，计算平均吐絮率和脱叶率；采下吐絮棉并除杂称重，求平均吐絮棉单铃重；在各测区内连续测量相邻两行棉株之间的距离，同时在各测区依次连续测量10株棉花的株距，计算行距的一致性；用水分速测仪或烘干称重法测定籽棉含水率。

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　　4种机械故障的划分

　　这项标准将采棉机机械故障划分为致命故障、严重故障、一般故障和轻微故障，并给出评价方法和评价标准。

　　致命故障是导致采棉机功能完全丧失或造成重大经济损失的故障，如整机烧毁以及危及作业安全，导致人身伤亡或引起重要总成报废的故障，如发动机报废或转向、制动系统完全失灵。

　　严重故障是指导致采棉机功能严重下降，如因发动机功率下降，导致风机转速大幅度下降，损失显著增加以及主要零部件损坏。主要零部件损坏包括重要的独立部件，如发动机的增压器、液压系统的多路阀和双联泵等损坏；重要总成的内部零部件，即发动机和前桥传动的内部零部件，如发动机曲轴、活塞、缸套和轴瓦，变速箱齿轮，离合器分离轴承和分离爪。标准明确，在正常作业条件下，因监视仪表失灵引起工艺性堵塞，其一次排除时间超过4小时，按一次严重故障计。发生堵塞频次较多，难以正常工作时(一天内排除时间累计超过4小时)，也按一次严重故障计。

　　一般故障是指造成功能下降或损失增加，但通过调整、更换机器外部易拆卸的零件、次要的小部件以及一般标准件，如更换链轮、一般传动带或轴承等，便可修复。还包括冲压零部件（运动件）开焊，不危及人身安全和结构性能的损坏。

　　轻微故障是指引起操作人员（驾驶员）操作不便，但不影响工作的故障，如因制动液压缸渗漏增加了驾驶员操作手柄的次数；如采棉机因田间杂物发生堵塞，但排除时间在30分钟以内，可不按故障计，还包括可在较短的时间内用随车工具排除、更换外部易损坏或采取应急措施修复的故障。