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导语：眼下，我国棉花主产区新疆正值棉花采收季，超7000台采棉机作业于天山南北。新疆棉花机采率达到81%，过去50亩地人工采摘要2个月，现在机采2个小时就能采完，国产采棉机保有量正在逐步提升，整机国产化率达93%，核心部件完全国产化。采棉机的‘卡脖子’核心技术是什么？
一、 机械化采棉是必由之路
棉花既是最重要的纤维作物、油料作物，也是含高蛋白的粮食作物，纺织、精细化工原料和重要的战略物资。
我国棉花种植面积333万公顷(5000万亩)左右，国内35个省份中有24个省份有棉花种植，有近3亿人参与其生产，我国已成为世界最大的棉花消费国、第二大棉花生产国。世界棉花看中国，中国棉花看新疆，其新疆棉花播种面积和产量占全国的80%以上，据统计，我国棉花耕种收综合机械化率超过70%，机采率却不足30%，近年来在国家农机购置补贴政策的引导下，新疆棉花机采率达到81%，占国内全部棉花机收面积的99%以上。
以往，每到采棉季节仅新疆兵团每年需要拾花劳力超过50多万人，每年为此支付的人工费就高达12亿元人民币。一般1亩地可产棉花300公斤至350公斤，普通的熟练工每天最多可采摘棉花80公斤，而六行采棉机每天可以采摘约400亩棉花地，合计下来，六行采棉机的采棉功效相当于1200名拾花工。
针对棉花采摘这一环节，人工采摘的成本约为3元/kg，机采成本约为1.2元/kg，以我国棉花亩产量350公斤估算，实现机械化采棉作业每亩可降低成本600余元，经济效益和利润价值大到惊人。
二、 采棉机为什么能替代采棉工？
人工采棉是靠人手一朵一朵把棉绒从棉桃里摘出来，动作精细复杂。
采棉机属于农机装备领域技术性强、行业壁垒高的产品之一，采棉机在靠前面采棉头滚轮旋转把棉桃里的棉绒搅出来，以采棉头等为核心的关键部件制造技术长期被国外品牌垄断。
1889年美国发明家坎贝尔研制成功了世界上最早的摘锭式采棉机， 1964年基本实现机采棉机械化，1975年美国机械采棉的程度已达到100%，澳大利亚、以色列等农业发达国家机械化收获率也达100%。
采棉机根据棉花采摘原理以及采摘头的结构不同分为：水平摘锭式和垂直摘锭式采棉机。
垂直摘锭式采棉机与水平摘锭式采棉机比较的主要缺点是：作业效率相对较低，含杂率相对较高，相关试验表明，水平摘锭采棉机采净率达 96%，含杂率约为 10%左右，比垂直摘锭式采棉机要高，成为现在市场主流。
水平摘锭式采棉机主要包括采棉头、底盘、发动机、电气系统、液压系统、驾驶室及操控系统、气力输棉系统、棉箱等构成。
采棉机在工作时依靠前端分禾器作为引导器，将一排排的棉株收拢连枝带叶导入采摘室，（所谓的采摘室其实就是是滚筒两侧的一条缝，缝的一面是水平栅板，另一面是压紧板），如何将棉花从其中分离出来，是最重要的工序。
在采棉机每个采棉头滚筒纵向安装有数百根表面带沟槽的圆锥体排钉，被称作摘锭，摘锭是采棉机上关键部件, 一台采棉机安装 2000 多根摘锭， 材料为低碳合金钢，采棉作业的时摘锭在一次完整的采摘过程中需完成将棉花勾住，并在其自身的高速旋转下缠绕，在采摘头滚筒的旋转下将缠绕的棉花从棉铃中拽出，然后经脱棉盘将缠绕在摘锭杆身的棉花脱下。
采棉机内有大马力鼓风机，会将掉落的棉花通过输棉管道收集在集棉厢中，等车厢内的棉花积攒到一定量时。就会将棉花压实，用塑料膜打成卷，放在地里，或者直接倒入专用车箱拉走储存。
采棉机内有大马力鼓风机。会将掉落的棉花吹入车厢储存区，但棉花里夹杂的枯叶和碎壳是没办法清理干净的。后续的生产工艺里还是要再次处理，等车厢内的棉花积攒到一定量时。就会将棉花压实，用塑料膜打成卷，放在地里，或者直接倒入专用车箱拉走储存。
与世界机采棉已经有80 多年的历史相比，我国的机采棉历史较短，是近二十几年才逐渐发展起来的。
三、 国产化实现突破
采棉机发展水平决定了棉花种植全程机械化的发展好坏，一直以来是我国农机化发展中的短板之一，市场存量产品98%以上均是国外进口产品，国产化实现突破也就是近几年的事情。
目前新疆进口采棉机占比较大、进口配件依赖程度高，采摘效率高、可靠性强、售后服务广，长期以来棉农形成了对国外口采棉机的依赖。
随着国内现代农装设备的发展，在采棉系统方面攻克了采棉指、脱棉盘、水刷等核心部件的延寿技术，现代农装、钵施然、常州东风、天鹅股份、星光农机、中铁建、沃得农机等国产采棉机市场占有率的逐步提高。
2018年国产采棉机销量达到738台，销量首次超过了外资品牌， 2019年国产采棉机销量已经超过了千台，2020年我国采棉机销量份额中，国产品牌市场占比达到62.29%，外资品牌市场占比37.71%，国产品牌采棉机销量已远超外资品牌。
与进口采棉机相比，国产采棉机最大的优势是价格低、性价比高。国产三行低端厢式机几乎是国产品牌的天下，价格在90万元至130万元之间，六行采棉机价格200万元至250万元。进口采棉机以价格高、性能好的六行采棉机为主，价位在500万元至600万元。
四、 国产采棉机挺起腰杆了
国产采棉机除了价格优势，众多技术创新也给性能带来本质上的提升，其输出功率大，动力更强劲，扭矩大，可靠性更高；配备一键式按钮自动操控，全电液传动，作业更加高效，还最大限度延长了发动机寿命，让油耗更低；采用了先进的机内净化方案， 直吹风模式大大提高了风力，为了用户降低成本。
1）自研国产高效采棉头
2021年中国农机院现代农装自制高效采棉头的成功下线，标志着“中农机”采棉机市场竞争力大幅提高，也标志着国产采棉机行业实现了新的技术突破， “中农机”自制采棉头采用16列座管，摘锭工作转速高达4000r/min，采摘效率可提高20%。
2）钵施然领跑采棉机国产化浪潮
钵施然从创建就专注于采棉机的研发制造。生产的4MZ型自走式棉花收获机荣获国家第六批制造业单项冠军。截至2022年底，钵施然采棉机累计销量超过2300台，领跑采棉机国产化浪潮，近年来产品更是远销海外，54台四行箱式采棉机出口到乌兹别克斯坦，总出口金额超8000万，实现国产采棉机的最大规模的出口和最大单笔交易金额。
钵施然4MZD-6A高端大型打包采棉机一次可完成对棉花的采摘、输送、集箱、打包、卸棉作业。配备了554马力（410千瓦）大功率柴油发动机，动力强劲充裕。采用液压四轮驱动，高强度电气控制，行走速度三挡按键式控制，操控简单，配有保护程序，避免操作失误造成机械损坏。风机等主要动力部件也均采用液压传动，结构简单，传动可靠。更倾向于大田作业，具备可以和国外大型打包采棉机“掰手腕”的竞争实力。
面对小块棉田开发的行圆捆打包采棉机4MZD-3A，实现了国产三行打包机零的突破。在新疆地区，个体棉农都习惯在一张薄膜宽度内种植三行棉花。造价只有六行采棉机一半的三行采棉机，已经成为新疆广袤的棉田中机械化采棉的主力军。
3）铁建重工-首家研发六行采棉机的大型央企
铁建重工研发4MZ－6高端智能自走式采棉机共有采棉头6个，棉箱总容量为40立方米，采净率超过93％。同时，为更好地适应新疆采棉需求、该采棉机还特别设计或增加了着火报警检测和自动灭火装置、防触电设施、北斗导航技术的电控系统、利用发动尾气余热加热清洗液以及双大风机等设施或新技术。
结语：
中国制造的采棉机在经历了引进、仿制后，实现了从无到有、从低端到高端的自研发展过程。虽然和国外品牌技术还有差距，但随着互联网，大数据与农业机械紧密结合，国产现代化农机将成为中国农业现代化的强有力支撑。
参考文献：
1. 采棉机摘锭磨损失效分析，农业工程学报、张有强，王伟，廖结安
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