丘陵山地甘薯收獲機(jī)的研制及機(jī)收品種篩選

劉麗敏+徐錦大+黃赟+季志仙+呂美巧

摘要：根據(jù)浙江省迷你甘薯收獲的實際情況和甘薯收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀，設(shè)計了丘陵山地甘薯收獲機(jī)，并對不同品種的甘薯進(jìn)行了對比試驗，篩選出適合機(jī)收的甘薯種類。

關(guān)鍵詞：丘陵山地；甘薯；收獲機(jī)；對比試驗

中圖分類號：S225.7+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）15-3647-03

Development and Varieties Screening of Sweet Potato Harvester in Hilly Region

LIU Li-min1， XU Jing-da1， HUANG Yun1， JI Zhi-xian2， L? Mei-qiao3

（1. Zhejiang Academy Institute of Agricultural Machinery， Jinhua 321017，Zhejiang， China；

2.Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310021，China；3.Jinhua Dolytechnic， Jinhua 321007， Zhejiang， China）

Abstract：Based on the situation of “mini sweet potato” of the harvest and sweet potato harvester in Zhejiang province， sweet potato harvester for hilly mountain was designed. Comparing experiments were conducted on the different varieties of sweet potato to select sweet potato varieties suitable for harvester.

Key words： hilly mountain； sweet potat； harvester； contrast test

收稿日期：2013-11-14

基金項目：浙江省科技計劃公益技術(shù)研究農(nóng)業(yè)項目（2010C32058）

作者簡介：劉麗敏（1979-），女，浙江義烏人，高級工程師，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械研究，（電話）0579-89157785（電子信箱）

jhllm@126.com。

浙江省甘薯種植面積為6.7萬hm2左右，主要分部在丘陵山區(qū)。近十年來，優(yōu)質(zhì)迷你甘薯發(fā)展快速，呈現(xiàn)規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化發(fā)展。迷你甘薯收獲時間從6月上旬開始到11上旬結(jié)束，夏季高溫炎熱，秋季正是農(nóng)忙季節(jié)，由于農(nóng)村勞動力資源日趨緊缺，用工成本連年上升，導(dǎo)致甘薯收獲成本日益增加，因此迫切需要發(fā)展甘薯機(jī)械化收獲設(shè)備。

1 甘薯收獲機(jī)研究現(xiàn)狀

自20世紀(jì)60年代開始，中國引進(jìn)了系列馬鈴薯收獲機(jī)，如西德VR-2、波蘭RCE-2、英國Johson、瑞士Samro Junior和前蘇聯(lián)的KTH-2型收獲機(jī)等，通過對不同機(jī)型收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行比較，開始了適合我國薯類收獲的收獲機(jī)的研制[1]。到20世紀(jì)90年代，我國先后研制出了與國產(chǎn)小四輪拖拉機(jī)配套的小型升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)和振動式馬鈴薯收獲機(jī)[1]。其中與20 kW以上四輪拖拉機(jī)配套的薯類收獲機(jī)有4SU2型大壟（雙行）薯類收獲機(jī)[2]、4UD-2型雙行薯類收獲機(jī)[3]、4KU-130型塊莖類收獲機(jī)[4]、4VM-24型馬鈴薯雙行挖掘機(jī)[5]、中農(nóng)機(jī)美諾1700型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)[6]等。與14.7 kW以下小四輪配套的薯類收獲機(jī)機(jī)型有4SL-650A型薯類收獲機(jī)[7]、多功能根莖收獲機(jī)[5]、4SG系列懸掛式薯類作物收獲機(jī)、4SS-30型薯類收獲機(jī)[8]等。

這些機(jī)型在我國北方都得到了不同程度的應(yīng)用，但也存在著一些問題。薯類收獲機(jī)械在挖掘、升運(yùn)、篩選分離等環(huán)節(jié)均不同程度存在著技術(shù)不過關(guān)、機(jī)具不配套及缺少適用機(jī)型等問題[9]。挖掘鏟存在挖掘阻力大，碰到小石塊易崩口等缺點(diǎn)。目前薯類收獲機(jī)上應(yīng)用得最廣泛的分離裝置是桿條式升運(yùn)器，亦稱為升運(yùn)鏈。它具有較強(qiáng)的分離性能，結(jié)構(gòu)簡單，但金屬用量較大，金屬鏈磨損較快[10]。專門針對南方紅黃壤土質(zhì)的丘陵山地甘薯收獲機(jī)還比較少，近幾年雖然從山東等地引進(jìn)了一些小型薯類收獲機(jī)，但由于土地板結(jié)等原因，阻力大，甘薯機(jī)收存在挖掘鏟入土淺、破損率高，配套動力功率不足的問題，影響了甘薯機(jī)械收獲的進(jìn)一步推廣。

為了解決小型薯類收獲機(jī)在紅黃壤土質(zhì)中作業(yè)存在的挖掘阻力大、薯土分離不凈、操作不便等問題，在研究各種類型甘薯收獲機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合浙江省種植的迷你甘薯的農(nóng)藝特性，研究設(shè)計了一種針對南方丘陵山地紅黃壤黏性土質(zhì)的小型南方丘陵山地甘薯收獲機(jī)，選用11 kW配套動力作業(yè)。

2 丘陵山地甘薯收獲機(jī)

2.1 甘薯收獲機(jī)基本構(gòu)造及原理

甘薯收獲機(jī)可一次性完成甘薯挖掘、土壤和薯塊分離、薯塊條狀鋪放于地表面等多項作業(yè)。其基本構(gòu)造主要由牽引底盤、機(jī)架、懸掛裝置、挖掘裝置、輸送分離裝置和動力傳動裝置等組成。基本工作原理為：收獲機(jī)在拖拉機(jī)底盤的牽引及動力傳動下，由挖掘鏟將壟中的甘薯連土全部鏟起，隨著收獲機(jī)組的前進(jìn)，將鏟起的薯塊和土送至柵條式輸送分離裝置上，大部分土從柵條間隙漏下，薯塊被向后輸送，然后落于地表，成條狀鋪放，再由人工撿拾。在田頭轉(zhuǎn)彎時，通過液壓分配器和油缸的共同作用提升甘薯收獲機(jī)，使收獲機(jī)抬離地面，然后轉(zhuǎn)向。在工作時，通過油缸的鎖緊機(jī)構(gòu)，使收獲機(jī)的挖掘刀與地面呈20°夾角接觸并鎖緊，挖掘刀處于工作位置，可在15～35 cm挖掘深度進(jìn)行調(diào)節(jié)。收獲機(jī)的整機(jī)外形如圖1所示。endprint

2.2 甘薯收獲機(jī)主要部件設(shè)計

2.2.1 兩擋變速的掛接箱設(shè)計 本機(jī)的底盤采用CN151型手扶拖拉機(jī)的變速箱結(jié)構(gòu)，收獲機(jī)的動力輸入通過CN151型的犁刀變速箱的犁刀變速齒輪與收獲機(jī)上的掛接箱上的嚙合齒輪傳入，再經(jīng)過鏈傳動，把動力傳動到升運(yùn)鏈的驅(qū)動鏈輪上，驅(qū)動升運(yùn)鏈運(yùn)動。

在掛接箱中設(shè)有撥叉和兩擋變速齒輪，以實現(xiàn)針對不同土壤性質(zhì)，不同的升運(yùn)鏈分離速度。在沙質(zhì)土壤中用快擋速度，升運(yùn)鏈的設(shè)計線速為1.6 m/s，能快速將薯塊和土壤分離，而不會使薯塊長時間在升運(yùn)鏈上滾動，擦傷表皮，影響薯塊的商品性。在紅黃壤土質(zhì)中使用慢擋速度，升運(yùn)鏈的設(shè)計速度為1.2 m/s ，能徹底將薯塊和土壤分離干凈，不擦傷薯塊的表皮，避免影響甘薯的商品性。

2.2.2 弧形挖掘鏟 挖掘部件的作用是把薯塊和土壤一起挖出，并把其傳送到分離部件上去。對用于黏重土壤的挖掘鏟應(yīng)有較強(qiáng)的碎土能力，便于薯土分離；牽引阻力小，刃口的耐磨性要好。根據(jù)南方甘薯壟作的特性，在多次試驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計了如圖2所示的固定式弧形挖掘鏟。采用弧形彎鏟后，即可保證在壟作的甘薯中間部分的挖掘深度，又可增強(qiáng)挖掘鏟的碎土性，進(jìn)而減小了挖掘鏟的阻力。

為了減少挖掘鏟的行進(jìn)阻力，在弧形的設(shè)計基礎(chǔ)上還設(shè)計了尖點(diǎn)突破結(jié)構(gòu)， 如圖3所示。在挖掘過程中，通過突出的一點(diǎn)使力量集中，把黏性較重的紅黃壤垡開，使板結(jié)土塊有所松動，進(jìn)而減少行進(jìn)阻力，順利地把土壤和薯塊垡開，使土塊和薯塊的混合物能順利進(jìn)入分離裝置。

3 試驗與機(jī)收品種篩選

該機(jī)對浙江省目前栽種比較普遍的甘薯品種進(jìn)行對比試驗，進(jìn)行了50 m不同品種機(jī)械收獲數(shù)據(jù)測量，試驗結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，該機(jī)對丘陵山地甘薯機(jī)械收獲的明薯率達(dá)99%以上，但不同品種和薯塊的大小對其機(jī)械收獲的效果還是有影響的。對于較大薯塊浙薯13和浙薯75，在升運(yùn)分離過程中，易在升運(yùn)鏈上打滾而擦傷表皮，影響薯塊的商品性。對于迷你甘薯心香與浙紫1號，由于其自身的甘薯特性，如心香品種具有地下部結(jié)薯淺而集中，薯塊長度在10 cm左右的特點(diǎn)，其傷薯率就較低，且表皮無擦傷等缺陷，整個機(jī)收過程較理想，不影響甘薯的商品性，達(dá)到機(jī)收的要求。

4 小結(jié)

根據(jù)浙江省迷你甘薯種植的實際情況和該地區(qū)丘陵山地紅黃壤黏性較重的特點(diǎn)，設(shè)計了與拖拉機(jī)變速箱相配套的二擋變速掛接箱以及弧形挖掘鏟，較好地解決了丘陵山地甘薯機(jī)收的適應(yīng)性問題，并通過試驗對比，得出薯塊較淺而集中且大小合適的甘薯品種較適合機(jī)收，既能提高收獲的生產(chǎn)效率又能不影響薯塊的商品性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂美巧.小型元胡收獲機(jī)的研制[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[2] 周鵬飛.介紹兩種薯類生產(chǎn)機(jī)具[J].新農(nóng)業(yè)，2001（9）：48.

[3] 王洪君，閔令強(qiáng)，黃保申，等.4UD-2型雙行番薯類收獲機(jī)[J].山東農(nóng)機(jī)，2004（12）：31.

[4] 佚 名.4KU-130型塊莖類收獲機(jī)[J].農(nóng)家致富，2008（1）：29.

[5] 安徽農(nóng)網(wǎng).介紹幾種薯類收獲機(jī)械[EB/OL].http：//www.ahnw.gov.cn/2006nykj/html/2005-09-18.

[6] 佚 名.中農(nóng)機(jī)美諾1700型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2008（6）：14.

[7] 林存修，張瑞民.4SL-650A型薯類收獲機(jī)[J].山東農(nóng)機(jī)化，2003（10）：14.

[8] 佚 名.4SG系列懸掛式薯類作物收獲機(jī)[J].江西農(nóng)機(jī)，1999（3）：9.

[9] 尹兆剛，蔣金琳，王東偉，等.小型薯類收獲機(jī)設(shè)計與田間試驗[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，10（10）：114-116.

[10] 王萬鈞.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊（下冊）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.endprint

2.2 甘薯收獲機(jī)主要部件設(shè)計

2.2.1 兩擋變速的掛接箱設(shè)計 本機(jī)的底盤采用CN151型手扶拖拉機(jī)的變速箱結(jié)構(gòu)，收獲機(jī)的動力輸入通過CN151型的犁刀變速箱的犁刀變速齒輪與收獲機(jī)上的掛接箱上的嚙合齒輪傳入，再經(jīng)過鏈傳動，把動力傳動到升運(yùn)鏈的驅(qū)動鏈輪上，驅(qū)動升運(yùn)鏈運(yùn)動。

在掛接箱中設(shè)有撥叉和兩擋變速齒輪，以實現(xiàn)針對不同土壤性質(zhì)，不同的升運(yùn)鏈分離速度。在沙質(zhì)土壤中用快擋速度，升運(yùn)鏈的設(shè)計線速為1.6 m/s，能快速將薯塊和土壤分離，而不會使薯塊長時間在升運(yùn)鏈上滾動，擦傷表皮，影響薯塊的商品性。在紅黃壤土質(zhì)中使用慢擋速度，升運(yùn)鏈的設(shè)計速度為1.2 m/s ，能徹底將薯塊和土壤分離干凈，不擦傷薯塊的表皮，避免影響甘薯的商品性。

2.2.2 弧形挖掘鏟 挖掘部件的作用是把薯塊和土壤一起挖出，并把其傳送到分離部件上去。對用于黏重土壤的挖掘鏟應(yīng)有較強(qiáng)的碎土能力，便于薯土分離；牽引阻力小，刃口的耐磨性要好。根據(jù)南方甘薯壟作的特性，在多次試驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計了如圖2所示的固定式弧形挖掘鏟。采用弧形彎鏟后，即可保證在壟作的甘薯中間部分的挖掘深度，又可增強(qiáng)挖掘鏟的碎土性，進(jìn)而減小了挖掘鏟的阻力。

為了減少挖掘鏟的行進(jìn)阻力，在弧形的設(shè)計基礎(chǔ)上還設(shè)計了尖點(diǎn)突破結(jié)構(gòu)， 如圖3所示。在挖掘過程中，通過突出的一點(diǎn)使力量集中，把黏性較重的紅黃壤垡開，使板結(jié)土塊有所松動，進(jìn)而減少行進(jìn)阻力，順利地把土壤和薯塊垡開，使土塊和薯塊的混合物能順利進(jìn)入分離裝置。

3 試驗與機(jī)收品種篩選

該機(jī)對浙江省目前栽種比較普遍的甘薯品種進(jìn)行對比試驗，進(jìn)行了50 m不同品種機(jī)械收獲數(shù)據(jù)測量，試驗結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，該機(jī)對丘陵山地甘薯機(jī)械收獲的明薯率達(dá)99%以上，但不同品種和薯塊的大小對其機(jī)械收獲的效果還是有影響的。對于較大薯塊浙薯13和浙薯75，在升運(yùn)分離過程中，易在升運(yùn)鏈上打滾而擦傷表皮，影響薯塊的商品性。對于迷你甘薯心香與浙紫1號，由于其自身的甘薯特性，如心香品種具有地下部結(jié)薯淺而集中，薯塊長度在10 cm左右的特點(diǎn)，其傷薯率就較低，且表皮無擦傷等缺陷，整個機(jī)收過程較理想，不影響甘薯的商品性，達(dá)到機(jī)收的要求。

4 小結(jié)

根據(jù)浙江省迷你甘薯種植的實際情況和該地區(qū)丘陵山地紅黃壤黏性較重的特點(diǎn)，設(shè)計了與拖拉機(jī)變速箱相配套的二擋變速掛接箱以及弧形挖掘鏟，較好地解決了丘陵山地甘薯機(jī)收的適應(yīng)性問題，并通過試驗對比，得出薯塊較淺而集中且大小合適的甘薯品種較適合機(jī)收，既能提高收獲的生產(chǎn)效率又能不影響薯塊的商品性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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[6] 佚 名.中農(nóng)機(jī)美諾1700型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2008（6）：14.

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[8] 佚 名.4SG系列懸掛式薯類作物收獲機(jī)[J].江西農(nóng)機(jī)，1999（3）：9.

[9] 尹兆剛，蔣金琳，王東偉，等.小型薯類收獲機(jī)設(shè)計與田間試驗[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，10（10）：114-116.

[10] 王萬鈞.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊（下冊）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.endprint

2.2 甘薯收獲機(jī)主要部件設(shè)計

2.2.1 兩擋變速的掛接箱設(shè)計 本機(jī)的底盤采用CN151型手扶拖拉機(jī)的變速箱結(jié)構(gòu)，收獲機(jī)的動力輸入通過CN151型的犁刀變速箱的犁刀變速齒輪與收獲機(jī)上的掛接箱上的嚙合齒輪傳入，再經(jīng)過鏈傳動，把動力傳動到升運(yùn)鏈的驅(qū)動鏈輪上，驅(qū)動升運(yùn)鏈運(yùn)動。

在掛接箱中設(shè)有撥叉和兩擋變速齒輪，以實現(xiàn)針對不同土壤性質(zhì)，不同的升運(yùn)鏈分離速度。在沙質(zhì)土壤中用快擋速度，升運(yùn)鏈的設(shè)計線速為1.6 m/s，能快速將薯塊和土壤分離，而不會使薯塊長時間在升運(yùn)鏈上滾動，擦傷表皮，影響薯塊的商品性。在紅黃壤土質(zhì)中使用慢擋速度，升運(yùn)鏈的設(shè)計速度為1.2 m/s ，能徹底將薯塊和土壤分離干凈，不擦傷薯塊的表皮，避免影響甘薯的商品性。

2.2.2 弧形挖掘鏟 挖掘部件的作用是把薯塊和土壤一起挖出，并把其傳送到分離部件上去。對用于黏重土壤的挖掘鏟應(yīng)有較強(qiáng)的碎土能力，便于薯土分離；牽引阻力小，刃口的耐磨性要好。根據(jù)南方甘薯壟作的特性，在多次試驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計了如圖2所示的固定式弧形挖掘鏟。采用弧形彎鏟后，即可保證在壟作的甘薯中間部分的挖掘深度，又可增強(qiáng)挖掘鏟的碎土性，進(jìn)而減小了挖掘鏟的阻力。

為了減少挖掘鏟的行進(jìn)阻力，在弧形的設(shè)計基礎(chǔ)上還設(shè)計了尖點(diǎn)突破結(jié)構(gòu)， 如圖3所示。在挖掘過程中，通過突出的一點(diǎn)使力量集中，把黏性較重的紅黃壤垡開，使板結(jié)土塊有所松動，進(jìn)而減少行進(jìn)阻力，順利地把土壤和薯塊垡開，使土塊和薯塊的混合物能順利進(jìn)入分離裝置。

3 試驗與機(jī)收品種篩選

該機(jī)對浙江省目前栽種比較普遍的甘薯品種進(jìn)行對比試驗，進(jìn)行了50 m不同品種機(jī)械收獲數(shù)據(jù)測量，試驗結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，該機(jī)對丘陵山地甘薯機(jī)械收獲的明薯率達(dá)99%以上，但不同品種和薯塊的大小對其機(jī)械收獲的效果還是有影響的。對于較大薯塊浙薯13和浙薯75，在升運(yùn)分離過程中，易在升運(yùn)鏈上打滾而擦傷表皮，影響薯塊的商品性。對于迷你甘薯心香與浙紫1號，由于其自身的甘薯特性，如心香品種具有地下部結(jié)薯淺而集中，薯塊長度在10 cm左右的特點(diǎn)，其傷薯率就較低，且表皮無擦傷等缺陷，整個機(jī)收過程較理想，不影響甘薯的商品性，達(dá)到機(jī)收的要求。

4 小結(jié)

根據(jù)浙江省迷你甘薯種植的實際情況和該地區(qū)丘陵山地紅黃壤黏性較重的特點(diǎn)，設(shè)計了與拖拉機(jī)變速箱相配套的二擋變速掛接箱以及弧形挖掘鏟，較好地解決了丘陵山地甘薯機(jī)收的適應(yīng)性問題，并通過試驗對比，得出薯塊較淺而集中且大小合適的甘薯品種較適合機(jī)收，既能提高收獲的生產(chǎn)效率又能不影響薯塊的商品性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂美巧.小型元胡收獲機(jī)的研制[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[2] 周鵬飛.介紹兩種薯類生產(chǎn)機(jī)具[J].新農(nóng)業(yè)，2001（9）：48.

[3] 王洪君，閔令強(qiáng)，黃保申，等.4UD-2型雙行番薯類收獲機(jī)[J].山東農(nóng)機(jī)，2004（12）：31.

[4] 佚 名.4KU-130型塊莖類收獲機(jī)[J].農(nóng)家致富，2008（1）：29.

[5] 安徽農(nóng)網(wǎng).介紹幾種薯類收獲機(jī)械[EB/OL].http：//www.ahnw.gov.cn/2006nykj/html/2005-09-18.

[6] 佚 名.中農(nóng)機(jī)美諾1700型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2008（6）：14.

[7] 林存修，張瑞民.4SL-650A型薯類收獲機(jī)[J].山東農(nóng)機(jī)化，2003（10）：14.

[8] 佚 名.4SG系列懸掛式薯類作物收獲機(jī)[J].江西農(nóng)機(jī)，1999（3）：9.

[9] 尹兆剛，蔣金琳，王東偉，等.小型薯類收獲機(jī)設(shè)計與田間試驗[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，10（10）：114-116.

[10] 王萬鈞.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊（下冊）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.endprint