甜菜机械化收获方式分析与探讨

２０１２年第１期　中国农机化　Ｎｏ．１，２０１２　总第２３９期　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ　Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．２３９　甜菜机械化收获方式分析与探讨水　韩长杰　，ｚ，尹文庆　，杨宛章　，张学军　，郭辉　（１．新疆农业大学机械交通学院，新疆乌鲁木齐，８３００５２；２．南京农业大学工学院，江苏南京，２１００３１）　摘要：介绍甜菜机械化收获的意义、甜菜机械化收获方式、收获机关键部件的形式、不同收获方式的工艺路线，分析我国应　用发展现状．提出适合我国国情的甜菜切顶新思路，给出初步的设计结构，并对未来发展进行探讨。　关键词：甜菜，机械化，收获，切顶　中图分类号：￥２２５．７　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—７２０５．２０１２．Ｏ１．０２０　韩长杰，尹文庆，杨宛章，张学军，郭辉．甜菜机械化收获方式分析与探讨［Ｊ］．中国农机化，２０１２，（１）：７１－７４　ＨＡＮ　Ｃｈａｎｇ－ｊｉｅ。ＹＩＮ　Ｗｅｎ—ｑｉｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｗａｎ—ｚｈａｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｘｕｅ－ｊｕｎ，ＧＵＯ　Ｈｕｉ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｇａｒ　ｂｅｅｔ　ｍｅｃｈ－　ａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｌａ　Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２０１２，（１）：７１￣７４　一Ｏ　引言　的切顶（图１），具有切顶质量高的特点，但劳动强度　大，消耗时间长，生产成本高，随着机械化技术水平的　甜菜在我国东北、新疆、内蒙等地都有较大的种　提高．采用这种收获方法的收获面积逐渐减少，不断向　植面积。随着农艺种植技术的革新以及品种的改良．　机械化收获方式发展。　甜菜单产量不断提高，而我国机械化收获比例并不　高，在面对产量丰收的同时，农民还需花费大量的人　力和财力进行人工收获。使生产成本升高、利润减少，　以至于部分劳动力成本高的地区农民不愿种植甜菜．　因此，完全实现甜菜机械化收获对甜菜产区农民增收　非常重要。目前国内使用的甜菜收获机有自主研制的　机型，也有国外引进试用的机型，针对当前各种常见　的甜菜机械化收获方式以及存在的问题进行对比分　析。　图１　甜粟手工切顶　１　甜菜机械化收获现状分析　１．２分段收获　分段收获是将打樱、切顶、挖掘、清理输送作业由多　甜菜机械收获方法主要有以下三种：传统收获、联　个不同机具分别按照作业顺序进地作业。分段收获机　合收获和分段收获。　具具有结构简单、功率小、投资少、维护方便、动力利用　１．１　传统收获　率高等特点，比较容易满足我国农民的需求，在我国研　我国开始研制甜菜机械收获起步比较晚，由于受　制的甜菜收获机多采用这种形式，推广使用机型较多。　到甜菜品种、耕地特点、种植模式以及引进机具价格等　如打樱切顶机（图２）、甜菜挖掘集条机（图３）等都属于　一系列因素的影响，过去多以传统收获工艺为主。它主　分段收获机械．以中小型较多：切顶机多采用主动圆盘　要依靠拖拉机挂接挖掘机完成挖掘，然后由人工完成　式仿形机构或平直切刀式切削装置；挖掘机以五铧犁、　捡拾、切顶、除土和装运，这种收获方式由于是人工逐　叉式（图４）、铲式（图５）、轮式（图６）挖掘器为主；捡拾输　收稿日期：２０１０年１１月２２日　修回日期：２０１０年１２月２０日　基金项目：新疆维吾尔自治区高校科研计划青年教师科研启动基金——新型甜菜切顶装置的试验研究（ＸＪＥＤＵ２００８Ｓ２４）　韩长杰，男，１９８０年生，河南遂平人，新疆农业大学讲师、南京农业大学博士研究生；研究方向为农业机械设计。　尹文庆，男，１９５９年生，湖北洪湖人，南京农业大学工学院教授；研究方向为农机现代设计理论与方法。　杨宛章，男，１９５７年生，江苏泰州人，新疆农业大学教授；研究方向为农业机械关键部件设计　张学军，男，１９６６年生，四川渠县人，新疆农业大学教授；研究方向为农业机械设计理论。　郭辉，男，１９７９年生，江苏扬州人，新疆农业大学讲师；研究方向为农业机械关键部件设计。　一　．＿ｊ　萤　中国农机化　２０１２钽　送装置与其它块根作物捡拾方式相同。　图２甜菜打缨切顶机　图３甜菜挖掘集条机　图４　叉式挖掘器　图５铲式挖掘器　图６轮式挖掘器　１．带齿轮缘　２．凿形轮缘　３．光滑轮缘　分段收获按其作业程序可分为两段收获和三段收　获。两段收获是将甜菜整个收获过程分成两步来完成．　主要有两种形式：一种是将打樱、切顶、挖掘组合在一　起，由一台机具完成，捡拾、装运由另一台机具完成：另　一种是打樱、切顶由一台机具完成，挖掘、捡拾装载（图　７）由另一台机具完成；三段收获是将收获过程分成三　步完成，第一步进行打樱、切顶（图８），第二步进行挖　掘、集条，第三步进行捡拾、输送，同时对甜菜进行除　土，这种收获方法具有机具结构简单、造价相对不高．　还能实现一机多用等特点。　图７甜菜挖掘集运机　图８打缨切顶机　１．３联合收获　联合收获是指一次性完成打樱、切顶、挖掘、清理、　输送和装运的机械化收获方法．最先由西方国家设计　使用，有牵引式和自走式之分，如英国斯坦顿公司ＭＫ　型甜菜收获机、法国莫罗公司ＡＣ３Ｓ型甜菜收获机等属　于牵引式联合收获机（图９），一次能收获１～２行，一般不　设置收集仓；德国ＲＯＰＡ生产的甜菜收获机（图ｌＯ）、法　国莫罗公司Ａ　ｒ＿６４型甜菜收获机等属于自走式联合　收获机。它是在大功率发动机驱动的自走底盘上布置　安装切顶、挖掘、清理、装载、收集仓等相关装置一次完　成收获作业的所有工作。我国先后从一些国家引进了　多种联合收获机．有单行、二行、三行、六行。最多可达　ｌ２行，牵引式和自走式机型都有，由于切顶损失率偏　高，农艺不配套，切顶准确性差，不符合我国国情，一直　未能全面推广：国内很多科研单位也开展了甜菜联合　收获机的设计研究，研制出一次完成２～４行的甜菜联合　第１期　韩长杰等：甜菜机械化收获方式分析与探讨　收获机，但其切顶方式没有根本改变，甜菜切顶损失率　依然较高，准确率较低，推广使用仍有难度。　图９牵引式联合收获机　图１０甜菜联合收获机　２新型切顶装置探索　联合收获由于块根地面暴露高度不一致、地形　不平整等因素造成切顶损失大，作业质量不高．国外　的甜菜收获机普遍采用了液压、电子、计算机等新技　术进行控制来提高其作业质量，但机器复杂不便维　护、成本较高，联合收获机一次性投人大，农民无法　接受。我国自主研发的收获机以分段收获为主。甜菜　挖掘基本实现了机械化作业，甜菜集堆、捡拾也有相　应成熟的机型，而甜菜切顶由于作业对象的不确定　性，现有的切顶方式仍然不够完美，难以达到手工切　顶的效果。　针对目前甜菜收获机中的切顶问题．解决这个问　题需要从两个方面来考虑：一是依靠农艺技术来保证　甜菜块根露出地面的高度一致，进一步改进仿形切刀　结构，而依目前的种植水平很难实现；二是调整甜菜收　获的工艺过程，改挖前切顶为挖后切顶．既对甜菜进行　切顶是在挖掘后收集输送的过程中进行或在运输至堆　放场地时集中进行，这样做可以根据每个甜菜的不同　情况，对挖掘后的甜菜切除相应厚度的青顶，保证切顶　的准确性，还能在切顶的同时将甜菜樱分离保留。用于　牲畜喂养饲料。根据我国的实际情况，借助当前发展不　断成熟的自动化技术，设计了在甜菜挖掘后对甜菜进　行切削的切顶装置，这种切顶装置由甜菜输送机构和　夹持切削机构构成（图１１），根据要求对甜菜的青顶完　成切削工作，这样的切顶新思路，对我国甜菜机械化收　获来说也是一种创新。　图１１　新型甜粟切顶装置模型　１．伺服进刀机构２．甜菜托架３．仿形切刀　４．颜色传感器　首先须将甜菜按照体积大小进行分级。并进行定　向．在系统控制下将定向后的甜菜随输送机构向前移　动，当甜菜移动到切顶工位时静止片刻，两侧切刀推　进．并由上侧的颜色传感器判断哪一端是青顶，将信号　提供给控制系统．控制系统启动青顶一端的电机高速　旋转，仿形切刀随甜菜端部形状仿形切下青顶，随后两　侧切刀退出。等待下一个甜菜到位。　３讨论　近些年，随着国内企业经济实力增强，不断从国　外引进了多种机型的甜菜收获机械，但多不适应我国　的国情，这却对自主研制更先进、更适用的甜菜收获　机械起到了促进作用。依照当前农民的经济实力。发　展分段收获是可行的，其机具简单，消耗功率小，投资　少，农民容易接受；若能改变收获工艺，将甜菜樱同青　顶在挖后同时切除并收集利用，还能促进畜牧业发　展，补足了牲畜越冬饲料，为农民增收。分段收获新工　艺中的挖掘，捡拾输送机械相对成熟，研制出高效、准　确切顶的机具是关键，这一块仍是农业机械科研单位　创新设计的重点。　参考文献　［１】陈学庚，贾首星，王序俭，马剑英．浅谈甜菜收获机械化【Ｊ］．新　疆农垦科技，１９９９，（３）：３１—３２．　［２】卡耶袄依斯基著曹崇文等译．收获机械【Ｍ】．北京：中国农业机　械出版社．１９８３．　［３】张富国．甜菜机械收获现状、问题及发展意见［Ｊ］．新疆农机化，　１９９８，（１）：１８－１９．　【４］李芳芳，李智勇．甜菜收获呼唤机械化［Ｊ］．农机科技推广，　２００７．１５－１６．　【５】孙军利，赵宝龙，樊新民．新疆甜菜生产现状及存在问题『Ｊ１．中　国农业，２００８，（５）：３７—３８．　［６】韩长杰，郭辉．甜菜切顶装置【Ｐ】．中国专利：２００９２０１４０３９５．Ｘ，　２０１０－０６－３０．　中国农机化　２０１２钲　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｕｇａｒ　Ｂｅｅｔ　Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ　Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ＨＡＮ　Ｃｈａｎｇ－ｊｉｅ’’。，ＹＩＮ　Ｗｅｎ－ｑｉｎｇ　，ＹＡＮＧ　Ｗａｎ－ｚｈａｎｇ’，ＺＨＡＮＧ　Ｘｕｅ－ｊｕｎ’，ＧＵＯ　Ｈｕｉ’　（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｘｉｎｊｉｎｇ　ａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｕｒｕｍｑｉ，Ｘｉ￣ｉｎｇ，８３００５２，Ｃｈｉａｎａ；２　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＮａｎｊｉｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００３１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｈａｒｖｅｓｔ　ｏｆ　ｂｅｅｔ，ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｆｏｒｍｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｒｏｕｔｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｂｙ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｔａｔｕｓ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ，ｄｅｖｅｌｏｐ　ａ　ｎｅｗ　ｉｄｅａ　ｏｆ　ｂｅｅｔ　ｓｃａｌｐｅｒ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｓｕｉｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｈｅ　ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｎｅｗ　ｓｔＭｃｔｕｒｅ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｇａｒ　ｂｅｅｔ，ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｈａｒｖｅｓｔ，ｃｕｔ　ｔｈｅ　ｔｏｐ　（上接第６７页）　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｎ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｄ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅ　ＬＩ　Ｙａｎ，ＺＨＯＵ　Ｈｏｎｇ－ｒｕ，ＪＩＡＮＧ　Ｋａｎ　（Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，２１３１６４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇａｓｏｌｉｎｅ　ｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｅ　ｄｉｆｉｆｃｕｌｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｏｓａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｌｉｅ　ｉｎ　ＮＯｘ　ａｎｄ　ＰＭ．　Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｔｗｏ　ｋ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