半干式馬蹄收獲機(jī)研制

廣西正源機(jī)械有限責(zé)任公司 廣西 柳州 545006

前言

馬蹄學(xué)名為荸薺,主要種植于水田,食用部分為地下球莖,是一種果蔬兼用型作物,馬蹄可以鮮食,尤為有名的桂林(荔浦)馬蹄,口感清甜,肉質(zhì)細(xì)膩無渣,可當(dāng)作新鮮食材,又可加工成馬蹄罐頭、馬蹄粉、馬蹄糕等系列產(chǎn)品,具有清熱解毒和涼血降壓等功效。

我國年種植馬蹄約60-80萬噸,馬蹄作為一種重要的農(nóng)副產(chǎn)品,遠(yuǎn)銷韓國、日本、美國、加拿大、香港和東盟等國家和地區(qū)。廣西馬蹄現(xiàn)有種植面積60多萬畝,產(chǎn)值40億元,連續(xù)多年占據(jù)全國首位,已經(jīng)成為產(chǎn)區(qū)農(nóng)民增收致富的重要項(xiàng)目。

廣西大部分地區(qū)種植的馬蹄,收獲時(shí)的土壤處于半干狀態(tài),馬蹄的收獲都是人工挖掘作業(yè)方式,費(fèi)工費(fèi)力、效率低、成本高,很大程度限制了馬蹄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。僅僅收獲環(huán)節(jié),平均每畝需要10多個(gè)人工采收,收獲成本就達(dá)到2000元/畝,占馬蹄收入的1/4左右,落后的生產(chǎn)方式嚴(yán)重制約了馬蹄產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。隨著農(nóng)村勞動(dòng)力人口的老化與減少,農(nóng)業(yè)耕作方式必然會(huì)發(fā)生很大的變化,機(jī)械化和規(guī)?；蔀楸赜芍贰Ｒ虼?研制適合于當(dāng)?shù)匕敫墒今R蹄收獲機(jī)械,推進(jìn)馬蹄全程機(jī)械化是馬蹄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需要。

1 馬蹄種植與采收期

根據(jù)馬蹄的生物學(xué)特性,在廣西馬蹄的種植時(shí)期比較機(jī)動(dòng),從清明到小暑間隨時(shí)都可移栽,移植時(shí)間最遲不超過處暑,行株距50cm×40cm左右。球莖成熟后,地上部枯死,馬蹄基本上位于地面以下約20至25cm深度,集中于硬土層與軟土層之間10cm左右的區(qū)域。從霜降開始到翌年清明,隨時(shí)可以采收。

2 主要結(jié)構(gòu)方案

2.1 已有開發(fā)經(jīng)驗(yàn)借鑒 在本項(xiàng)目研發(fā)之前,已有一些研究機(jī)構(gòu)和些某公司進(jìn)行了半干式馬蹄收獲機(jī)的研發(fā),主要特點(diǎn)歸納為兩個(gè)：一是整體取土,二是收獲機(jī)構(gòu)前置。經(jīng)過下地試驗(yàn)表明,整體取土挖掘,需要很大的動(dòng)力,有的達(dá)到100KW動(dòng)力,即使能挖掘起來,但挖掘出的土方量較大,導(dǎo)致要在這樣一大團(tuán)的泥土里要撿出馬蹄來,非常困難。而收獲機(jī)構(gòu)的前置,在收獲時(shí),原本平坦的馬蹄田,如同在前面挖了一個(gè)“坑”,使得馬蹄收獲機(jī)不能前行。鑒于以上原因,產(chǎn)品研發(fā)都未獲得成功!

2.2 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

2.2.1 履帶式行走驅(qū)動(dòng),履帶外寬120cm,履帶帶寬22cm,整機(jī)配套動(dòng)力55HP,機(jī)型小巧,適用于廣西區(qū)域半干水田種植馬蹄的收獲。

2.2.2 取土挖掘機(jī)構(gòu)后置,履帶式行走機(jī)構(gòu)在前,讓收獲機(jī)總是在平坦的馬蹄田行走。問題的提出：履帶式行走機(jī)構(gòu)在前,履帶壓力會(huì)不會(huì)對位于地面以下約25cm深度的馬蹄造成損傷?為了進(jìn)行驗(yàn)證,我們研究組駕駛1204輪式拖拉機(jī)進(jìn)到馬蹄田行駛,挖出的馬蹄經(jīng)檢查未損傷,那么壓強(qiáng)更小的履帶式馬蹄收獲機(jī)就完全可沒有問題。

2.2.3 分層取土,上層側(cè)拋。經(jīng)統(tǒng)計(jì),馬蹄一般位于地面以下約20至25cm深度,集中于硬土層與軟土層之間10cm左右的區(qū)域。馬蹄收獲首先要把不含馬蹄約15cm的上土層挖走,側(cè)拋排放,不與下層挖掘出的含馬蹄層相混在一起,很大程度上有利于讓馬蹄露出來,使馬蹄與土壤的分離和撿拾變得容易。

上層約15cm的取土分離,選用旋耕技術(shù)原理,利用旋耕刀高速旋轉(zhuǎn),將約15cm的上層土撕碎,通過離心力的作用,撕碎的上層土被拋甩到撥桿式側(cè)排機(jī)構(gòu),側(cè)排送到外側(cè)。這種旋耕取土的方式,大大降低了行走牽引力。

半干式馬蹄收獲機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3 試驗(yàn)情況

試制樣機(jī)在旱地和水田分別進(jìn)行旋耕取土排土試驗(yàn)。

在兩種土質(zhì)中進(jìn)行試驗(yàn),上層取土、側(cè)向排土和下層收獲基本上達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

本文針對廣西區(qū)域馬蹄收獲機(jī)械進(jìn)行研究,通過吸收借鑒,詳細(xì)結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì),樣機(jī)試制和試驗(yàn),研制出適合于廣西半干式馬蹄收獲機(jī)。該機(jī)的研制成功,降低了馬蹄收獲的勞動(dòng)強(qiáng)度,推進(jìn)馬蹄全程機(jī)械化,有利于促進(jìn)馬蹄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。