我國(guó)甘蔗收獲機(jī)械除雜裝置現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

溫翔 楊佳敏

摘?要：對(duì)整稈式甘蔗收獲機(jī)械除雜裝置和切段式甘蔗收獲機(jī)械的除雜裝置工作原理及現(xiàn)狀進(jìn)行了論述，并對(duì)其除雜裝置除凈率低的問(wèn)題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：甘蔗收獲機(jī)械;除雜裝置;問(wèn)題分析

中圖分類號(hào)：S225.53?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.064

甘蔗是世界上重要的糖料作物之一，廣泛種植于熱帶以及亞熱帶地區(qū)。甘蔗產(chǎn)業(yè)是許多發(fā)展中國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)、消除貧困的支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)的甘蔗產(chǎn)量居世界第三位，主產(chǎn)區(qū)集中在廣西、云南、廣東、海南等地。而我國(guó)甘蔗收獲機(jī)械化普及程度仍低于印度、巴西等產(chǎn)糖大國(guó)，其主要原因之一是收獲機(jī)械的除雜效果不理想，大量蔗農(nóng)傾向采用人工剝?nèi)~除雜的方式。蔗梢和蔗葉糖分含量低，影響制糖工藝中的出糖率，普通機(jī)收含雜率高的甘蔗難以滿足糖廠的要求，對(duì)甘蔗收獲機(jī)械除雜裝置的創(chuàng)新與優(yōu)化，仍然是推廣甘蔗收獲機(jī)械化的關(guān)鍵問(wèn)題。

1?我國(guó)甘蔗收獲機(jī)械除雜裝置的現(xiàn)狀

甘蔗收獲機(jī)械分為整稈式和切段式。整稈式收獲是將甘蔗整根喂入后剝?nèi)~、堆集，而切段式收獲是在喂入甘蔗之后將其切成小段，之后利用除雜風(fēng)機(jī)將蔗葉吸出。切段式甘蔗收獲機(jī)械由于其自動(dòng)化程度高、收獲效率高，已經(jīng)逐漸成為我國(guó)甘蔗收獲機(jī)械研究的主要方向。

1.1?整稈式甘蔗收獲機(jī)械的除雜裝置

整稈式甘蔗收獲機(jī)械通常由切梢裝置與剝?nèi)~裝置完成除雜工作。切梢裝置由升降架、撥梢輪、集梢器和切梢刀片組成，用于切掉含糖量低、對(duì)出糖率有影響的蔗梢。剝?nèi)~裝置是整稈式甘蔗收獲機(jī)械的核心裝置，剝?nèi)~裝置的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系著甘蔗收獲的含雜率。

剝?nèi)~裝置的基本組成包括喂入輥、剝?nèi)~輪、輸出輥和分葉機(jī)構(gòu)四部分。甘蔗經(jīng)由圓盤切割刀片從底部切割后輸送至喂入輥，喂入輥上常設(shè)置柔性耙齒改善喂入效率，并增大對(duì)甘蔗的摩擦力，在摩擦力的作用下甘蔗向前運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)剝?nèi)~輪由剝?nèi)~元件將蔗葉剝下，剝?nèi)~之后的甘蔗進(jìn)入輸出輥，為了保證剝?nèi)~元件有效工作，且防止從剝?nèi)~裝置出來(lái)的甘蔗莖稈速度過(guò)快不便收集，輸出輥的轉(zhuǎn)速要與輸入輥的轉(zhuǎn)速保持一致。經(jīng)過(guò)剝?nèi)~裝置后的蔗莖與蔗葉分離，但仍有少部分蔗葉粘附在莖稈上，雨天收獲時(shí)這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。所以從輸出輥中輸送出來(lái)的甘蔗要再經(jīng)過(guò)由兩個(gè)分葉輪構(gòu)成的分葉機(jī)構(gòu)，使粘附于蔗稈上的蔗葉以及雜草與蔗稈分離，進(jìn)一步降低含雜率。

在此基礎(chǔ)上，廣西大學(xué)的王海波等人為小型整稈式甘蔗收獲機(jī)械設(shè)計(jì)了一種側(cè)面鼓風(fēng)式除雜風(fēng)機(jī)。該風(fēng)機(jī)安裝在輸出輥之后，將混雜在蔗稈中的蔗葉二次清除，以降低含雜率。劉海波等人用浮動(dòng)輥來(lái)代替原來(lái)的固定輸送輥，減少了蔗葉堵塞的情況。

1.2?切段式甘蔗收獲機(jī)械的除雜裝置

切段式甘蔗收獲機(jī)械通常由切梢裝置與風(fēng)機(jī)排雜裝置完成除雜工作。與整稈式一樣，切段式甘蔗收獲機(jī)械的切梢裝置也是用于切除蔗梢。對(duì)于切段式甘蔗收獲機(jī)械來(lái)說(shuō)，風(fēng)機(jī)排雜裝置的性能是降低含雜率的關(guān)鍵因素。切段式甘蔗收獲機(jī)械一般選用軸流風(fēng)機(jī)作為除雜風(fēng)機(jī)，設(shè)置在蔗段升運(yùn)機(jī)構(gòu)之后的拋出口上方，由集流室、扇葉、扇葉室、出流室以及導(dǎo)流板構(gòu)成。其工作原理為：通過(guò)軸流風(fēng)機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在風(fēng)機(jī)葉輪下方形成負(fù)壓場(chǎng)，被旋轉(zhuǎn)切斷刀切成小段的甘蔗經(jīng)升運(yùn)器拋到落料口，其中密度小、受風(fēng)面積大的蔗葉與雜草隨氣流吸入風(fēng)機(jī)，并從出流室排出，密度較大的蔗段在重力的作用下落入后續(xù)收集裝置。

為了進(jìn)一步降低含雜率，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的謝福祥等人設(shè)計(jì)了一種新型風(fēng)機(jī)葉輪。廣西農(nóng)機(jī)研究所研究對(duì)蔗稈裝載升運(yùn)機(jī)構(gòu)的底板采用了孔板結(jié)構(gòu)，在蔗段運(yùn)送至高處的過(guò)程中，蔗段的翻滾與抖動(dòng)都可以使粘附在蔗段上的泥土雜物等從孔中落下。黃崢等人利用Fluent軟件對(duì)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的HN4GDL-91切段式甘蔗收獲機(jī)的排雜風(fēng)機(jī)進(jìn)行流場(chǎng)分析，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化了出流室結(jié)構(gòu)。

2?現(xiàn)有甘蔗收獲機(jī)械除雜裝置的問(wèn)題

我國(guó)甘蔗種植地域地貌以及種植模式對(duì)含雜率有一定影響。以廣西為例，蔗農(nóng)在種植時(shí)普遍采用90～100 cm行距，溝寬20 cm，雙行種植，這樣種出來(lái)的甘蔗后期容易倒伏。倒伏后的甘蔗喂入剝?nèi)~裝置后，剝凈率低，殘留更多蔗葉。從農(nóng)藝角度，蔗農(nóng)應(yīng)該多種植抗倒伏、易剝?nèi)~的甘蔗品種，以適應(yīng)機(jī)械收獲減少含雜率。研究人員應(yīng)對(duì)剝?nèi)~裝置繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，尋找合適的喂入速度，解決在田間工作時(shí)蔗葉堵塞嚴(yán)重的問(wèn)題。同時(shí)應(yīng)該提升除雜裝置工作的可靠性，并在保證除雜效率的前提下降低其能耗，使廣大蔗農(nóng)解放雙手，并且以更少的經(jīng)濟(jì)成本，通過(guò)甘蔗的機(jī)械收獲得到更低含雜率的蔗稈。

參考文獻(xiàn)：

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