張萌璐 孫志鋒 孫志棟 陳權輝

摘要隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術的發(fā)展，蔬菜機械化收獲技術在我國越來越受到重視。從我國蔬菜生產(chǎn)的實際情況出發(fā)，根據(jù)田間作物食用部位不同，對甜菜收獲機、甘蔗收獲機、大蒜收獲機、甘藍收獲機等我國亟需重點解決的蔬菜收獲機的國內(nèi)外研究進展進行詳細介紹。參考國外收獲機技術，我國也有越來越多的自主研發(fā)和改良機型投入使用。同時結合收獲機械的發(fā)展與推廣，指出了該領域的研究方向。

關鍵詞作物；收獲機；技術

中圖分類號S225文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）14-0199-05

AbstractWith the development of modern agricultural technology， vegetable mechanized harvesting technology has attracted much more attention in recent years in China. Based on the actual situation of vegetable production in China， according to the different edible parts of field crops， research progress of sugarbeet harvester， sugarcane harvester and garlic harvester in domestic and overseas were introduced in detail. By referring to technology of developed countries， more and more independent research and improved harvesters were put into use in China. In consideration of the development and extension， the research direction about harvesting machinery was pointed out.

Key wordsCrop；Harvesters；Technology

農(nóng)業(yè)機械是指在作物種植業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)及加工處理過程中所使用的各種機械。例如常見的谷物收獲機是由塞勒斯·麥考密克發(fā)明的，用其一次性完成收割、脫粒、集中，然后再通過傳送帶將糧食輸送到運輸車上。也可用人工收割，將稻、麥等作物的禾稈鋪放在田間，然后再用谷物收獲機械進行撿拾脫粒。在當前我國農(nóng)村勞動力資源結構性短缺的情況下，必須加快發(fā)展農(nóng)業(yè)機械化，尤其是針對季節(jié)性強、人工作業(yè)勞動強度高、作業(yè)效率低、收獲損失大和占用農(nóng)時多等問題，實現(xiàn)田間作物收獲機械化意義重大。

目前，國內(nèi)進行機械收獲的主要是根莖類蔬菜、瓜果類蔬菜、球莖類蔬菜，果粒類蔬菜、葉類蔬菜收獲機械沒有得到推廣。以胡蘿卜為代表的根莖類蔬菜近年來技術已基本成熟，機械化作業(yè)程度高。球莖類蔬菜收獲機具雖有突破，但機具實用性不大，仍以手工收獲為主。而近年已逐步展開葉類蔬菜、果粒類蔬菜等收獲問題的研究。田間作物的生長具有隨機性，受土壤、天氣、肥料等的影響很大，同品種的蔬菜長成之后形態(tài)不一，生長發(fā)育程度不齊，而果實、葉片等相對脆弱，這就要求在研發(fā)時要考慮到蔬菜的幾何與物理特性等，設計具有一定柔性、智能化的蔬菜收獲機械[1]。采用聯(lián)合收獲機械收獲蔬菜，若把損失率和損傷率控制在一定范圍，可大大提高收獲效率。田間作物種類繁多，供食用的器官不同，因此設計的收獲機械大多專用性很強。如能開發(fā)通過更換部分零部件或調(diào)整工作參數(shù)就能收獲多種蔬菜的收獲設備，提高收獲機械設備的通用性，可降低使用成本，擴大推廣范圍。

1甜菜收獲機械

甜菜機械化收獲方法有聯(lián)合收獲、兩段法、三段法3類。聯(lián)合收獲是用1臺機器或機組一次作業(yè)完成甜菜收獲的各主要作業(yè)工序，具有生產(chǎn)效率高、勞動強度低、機械化程度高和收獲損失小的特點，適用于大面積收獲，其缺點是價格昂貴、使用維護成本高、機器結構復雜。分段收獲設備與聯(lián)合收獲設備相比結構簡單、制造成本低、生產(chǎn)效率高、適用范圍廣，能適應田間較惡劣的地形條件，閑置時不占用動力[2]。

歐美等發(fā)達國家對甜菜收獲裝備的研究比較早，整體技術水平高，并有聯(lián)合收獲機和分段式收獲機組等多個系列產(chǎn)品。他們的聯(lián)合收獲機械以牽引式和自走式為主，機電一體化程度高，普遍采用了液壓、電子和計算機等高新技術，配套動力大，操作方便，可一次性完成打櫻、切頂、挖掘、清理、輸送和裝運等作業(yè)[3]。日本、韓國等地區(qū)聯(lián)合收獲機多為錯行作業(yè)機型，即打葉切頂部件與挖掘收獲部件并列，一般與中小型拖拉機配套使用，多采用鏵式挖掘鏟和轉輪式清選裝置，整機體積小且結構緊湊，適用于小面積單行收獲。我國甜菜機械收獲設備發(fā)展較慢，聯(lián)合收獲機基本是從國外進口，自主研制的機型以牽引式和懸掛式的中小型分段作業(yè)機械為主。莖葉切削設備大多數(shù)采用了主動圓盤式仿形機構和平直切刀切削裝置；塊莖挖掘器以鏵式、組合式和叉式為主；清理輸送裝置較簡單，性能差[4]。

1.1分段式甜菜收獲機械我國對甜菜收獲機械的研究始于20 世紀70 年代末，自主研制的收獲機如4TQ-2 型切纓機、4TW-312 型圓盤式挖掘集條機、4TW-3 （2）B 型挖掘機、4TWZ-4 型甜菜收獲機，農(nóng)甜4TQ-2 型甜菜切纓機、農(nóng)甜4TW-2 甜菜挖掘機，均為分段收獲機械。

甜菜莖葉較為繁茂時，打葉切頂機很難將甜菜葉徹底打爛，掉落在壟間的甜菜葉會影響下一步甜菜挖掘機的工作，使得收集起來的甜菜塊根雜質含量增加且對刀具造成難以修復的磨損。對切葉裝置進行改進，在行駛方向上在切葉機的切碎元件后面設置至少1個以剪頂器或類似構件組的形式為參考的第二工具，2個元件形成輸送路徑，使切除物按照橋接的方式被排出。

由于甜菜收集料倉的翻轉速度和翻轉角度，料倉裝滿物料后傾倒裝車時會因重心偏移而發(fā)生危險，通過改進卸料機構，料倉后部兩側面對稱開有左右滑槽，滑槽內(nèi)裝有旋轉軸，旋轉軸兩端上分別安裝有左拉簧和右拉簧連接安裝架，用帆布繞過旋轉軸固定在料倉底面上和料倉前部翻蓋上，減緩了甜菜整體倒在帆布上，防止甜菜漏到料倉底部。

1.2聯(lián)合式甜菜收獲機械與輪式拖拉機配套使用的圓盤挖掘式甜菜聯(lián)合收獲機是新型收獲設備，該機由機架、對行裝置、挖掘裝置、拋送裝置、輸送清理裝置、升運裝置、收集箱、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等組成，一次性完成甜菜的挖掘、除土、輸送、提升、收集作業(yè)[5]。自動對行控制系統(tǒng)能降低甜菜聯(lián)合收獲機漏挖損失率和根體折斷率，是甜菜收獲的關鍵環(huán)節(jié)。對行裝置主要由對行機架、對行導板、手動換向閥等組成。當對行機構隨地起伏時，對行導板受到甜菜塊根輪廓的推力，帶動機構聯(lián)動，牽動手動換向閥的手柄通過液壓油路，使轉向油缸進行相應的動作，調(diào)整收獲機的前進方向。類似的對行裝置還有利用四連桿機構工作原理：探測桿感知甜菜根塊的左右偏移，并帶動掛桿隨動偏移，轉換為角度傳感器旋轉軸角度的變化，轉換成數(shù)字信號并傳輸至控制器對行探測機構感知壟頂甜菜根塊的位置，控制器輸出電磁閥的控制信號打開液壓缸驅動油路，帶動挖掘位置的調(diào)整[6]。挖掘裝置主要由挖掘圓盤、堵漏盤、圓盤軸臂架、軸承套等組成。工作時，挖掘圓盤依靠其與土壤的摩擦力產(chǎn)生滾動，在前進過程中將含有甜菜塊根的土垡切割、松碎，甜菜塊根隨著圓盤的滾動被拔出。拋送裝置通過拋送輪軸帶動拋送輪轉動，將挖起的甜菜送到后輸送分離裝置。輸送清理裝置借助桿式輸送鏈的抖動和螺旋輥筒上設有的螺旋圓鋼實現(xiàn)甜菜與土壤、雜草的分離，并完成甜菜塊根的定向輸送，然后借助甜菜的慣性和重力拋落到收集箱內(nèi)，壓緊輪可根據(jù)甜菜大小不同做出調(diào)節(jié)。對圓盤式挖掘部件進行參數(shù)的優(yōu)化設計，能提高收獲甜菜的質量。

另外還有可自動對行作業(yè)的錯行挖掘型甜菜聯(lián)合收獲機，一次作業(yè)2行，即單行收獲和鄰行打葉切頂同時進行，具有自動對行糾偏系統(tǒng)，創(chuàng)新設計仿形切頂機構、挖破土一體化挖掘輸送系統(tǒng)，融入液壓和智能控制等先進技術，采用三點懸掛方式與拖拉機實現(xiàn)掛接[7]。

2甘蔗收獲機械

在國外， 大型切段式甘蔗聯(lián)合收割機是甘蔗收獲機械技術發(fā)展的主要方向。目前，巴西、澳大利亞、古巴等產(chǎn)糖發(fā)達國家廣泛使用大型切段式甘蔗聯(lián)合收割機，其能夠一次性完成扶倒、切梢、收割、切段、清選、裝載、蔗葉切還田等工序[8]。在日本、菲律賓、印度尼西亞等國應用整稈式收割機，只實現(xiàn)甘蔗的割倒、鋪放等工序。該類機型輕便靈活，以手扶拖拉機底盤為動力和行走裝置，安裝有地面仿型裝置，割臺可以調(diào)節(jié)[9]。我國大多數(shù)收割機是仿照國外大型收割機并沿用傳統(tǒng)的設計方法進行開發(fā)。

切段式甘蔗聯(lián)合收割機通過改造中馬力輪式拖拉機，抬高拖拉機離地間隙，在拖拉機尾部掛上切割臺，以拖拉機后退方向為收割前進方向，例如4GZ-140 型自走切段式甘蔗收割機，由于糖廠接收原料限制，該類機型沒有得到推廣應用。整稈式甘蔗收割機從割臺形式看，主要有臥式整稈和立式整稈2種；從懸掛形式看主要有側掛式、腹掛式和肩背式3種；從收獲方式看分為聯(lián)合式和分段式整稈收獲2種[10]。聯(lián)合式整稈甘蔗收割機有以中馬力輪式拖拉機作底盤的KALTOR-80 型。分段式整稈收割機有自走底盤式、側掛大中馬力輪式拖拉機式和利用手扶拖拉機底盤式等型式，例如4GZ-35型側掛式甘蔗收割機、4GZ-12 型甘蔗收割機[11]。

2.1甘蔗剝?nèi)~斷尾裝置甘蔗收獲有扶蔗、砍蔗、碎葉、剝?nèi)~和斷尾等步驟，部件之間的關系復雜，結構的協(xié)調(diào)性要求高，有很多內(nèi)在因素影響甘蔗收獲質量[12]。甘蔗剝?nèi)~裝置是將收割后的甘蔗傳輸進入剝?nèi)~裝置并對其去除蔗葉和雜質，關系著后續(xù)部件的工作。國外蔗葉的剝離實現(xiàn)方法是通過焚燒或采用大功率的吹風系統(tǒng)。國內(nèi)的剝?nèi)~機大多采取離心式剝?nèi)~，國內(nèi)一些高校和科研院所從裝置結構、剝?nèi)~輥轉速、剝?nèi)~元件材質和形式及元件安裝排列方式等方面研究剝?nèi)~性能的改進[13]。

在整稈式甘蔗收獲機中采用三角形排列方式，將起主要作用的耙葉輥、上剝?nèi)~輥和下剝?nèi)~輥三者進行布局安裝，耙葉輥依靠其上的耙葉齒完成先期撕開蔗葉的工作。第2級斷梢裝置主要是對甘蔗尾梢起支撐作用。剝?nèi)~輥上的剝?nèi)~刷依靠高速旋轉過程中其側面與甘蔗的摩擦來剝離蔗葉，尾稍受到剝?nèi)~刷的高速沖擊從而實現(xiàn)斷尾[14]。

甘蔗植物的葉子以機械的方式與甘蔗植物的莖部分離，只有在分離葉子以后才使莖部與根部分開。在去除葉子過程中甘蔗植物的莖部由至少1個莖部保持單元確?；矩Q直站立，由此使葉子從莖部上除去，而不必擔心莖部的損壞、彎曲或彎折，也不必擔心在收獲方向上布置在待去除葉子的莖部區(qū)域之前或之下的裝置的粘接。

將甘蔗在徑向行進的過程采用橫向剝?nèi)~的方式，所采用的甘蔗剝?nèi)~裝置包括剝?nèi)~元件和傳動部件，傳動部件由發(fā)動機帶動，由主動輪和從動輪構成，主動輪和從動輪之間以鏈條或傳動帶連接，當每一組傳動部件傳動的時候，與之配合的另一組傳動部件的運動方向互為相反，1個或若干個剝?nèi)~部件設置在剝?nèi)~元件主體上，連接件將剝?nèi)~元件主體連接在鏈條或傳動帶上[15]。

在原有收獲機的基礎上，增加1對反向旋轉的除雜輥，通過除雜刷片將蔗葉刷下，令纏繞在甘蔗上的蔗葉在反向旋轉的除雜輥的作用下與甘蔗分離，從通道下方落下[16]。在甘蔗通道的兩邊分別有1對互為反向旋轉呈幅射齒狀的剝?nèi)~輪，在甘蔗通道的出口端兩邊有1對互為反向旋轉的限速輪，轉速小于剝?nèi)~輪的轉速。剝?nèi)~輪上、下錯位設置，兩輪外輪緣之間有間隙，在剝?nèi)~輪之間的甘蔗通道上設置折梢橫桿，降低能耗，自動準確地完成斷梢作業(yè)。

由葉梢聚攏判別部件、切割器、固定支架和傳動機構組成的甘蔗切削機構，可安裝在甘蔗收獲機前端，固定支架上由前往后依次安裝聚攏桿、耙輪、波形分流判別帶和鏈鋸，耙輪安裝在圓柱滾筒上，圓柱滾筒上安裝有排刷狀耙齒[17]。當葉梢從波形分流判別帶的波峰處大間隙進入波谷位置的小間隙后，被鏈鋸切斷。該機構可同時切割多根甘蔗蔗梢，準確辨別尾梢切斷部位，且在一定范圍內(nèi)判別倒伏甘蔗蔗梢并切除。

2.2整桿式甘蔗收獲機整稈式甘蔗收獲機斷梢剝?nèi)~碎葉一體化機構，輸入輥、耙葉輥、三級斷梢裝置、剝?nèi)~輥、碎葉輥和輸出輥由前至后依次安裝在機架上，采用齒輪、帶輪和鏈輪結合的傳動機構。第1級斷梢裝置安裝在耙葉輥的前下方，位于甘蔗物流通道的下部；第2級斷梢裝置安裝在耙葉輥與剝?nèi)~輥之間，位于甘蔗物流通道的上部；第3級斷梢裝置安裝在兩對剝?nèi)~輥之間，位于甘蔗物流通道的下部，同時完成斷梢、剝?nèi)~、碎葉的工作流程，且能對多根并行的甘蔗同時作業(yè)[18]。

整稈甘蔗收獲的另一種方式是將甘蔗推倒。側懸掛推倒式整稈甘蔗收獲機主要由分蔗裝置、壓蔗推倒裝置、切割裝置、一級輸送裝置、二級輸送裝置和集堆裝置等組成[19]。工作時，拖拉機及其液壓動力系統(tǒng)將動力傳給各執(zhí)行元件，壓蔗推倒裝置將甘蔗推扶成一定角度，螺旋軌道式雙刀盤切割裝置進行切割，切割后的甘蔗喂入到一級輸送裝置，經(jīng)二級輸送裝置輸送至集堆裝置進行收集。收集后的甘蔗進行集中剝?nèi)~，完成收獲。

在我國甘蔗收獲機虛擬設計研究方面，在整機虛擬設計、扶蔗機構、切割機構、剝?nèi)~機構和作業(yè)過程動態(tài)仿真幾個方面，其他還有部分機構和系統(tǒng)，如斷尾機構、行走系統(tǒng)、地面系統(tǒng)等[20]。甘蔗收獲機虛擬設計還存在一些問題，但作為新興的產(chǎn)品開發(fā)設計改進優(yōu)化方法，能縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，在農(nóng)業(yè)裝備設計優(yōu)化中會扮演重要的角色。

3大蒜收獲機械

歐美國家大蒜的種植面積相對我國較小，只有少量的大蒜收獲專用機械，多數(shù)設備可以兼收大蒜、胡蘿卜、洋蔥等根莖類作物。美國、加拿大等國以大型全程分段式收獲模式為主，主要機型有GW4400型4行大蒜挖掘鋪條機和GL2400型2行大蒜撿拾機[21]。日、韓和西歐一些國家以小型牽引式聯(lián)合收獲模式為主，較典型的產(chǎn)品有法國、西班牙的打捆式和切秧式大蒜聯(lián)合收獲機，丹麥及比利時的切秧式大蒜聯(lián)合收獲機[22]。我國大蒜收獲機械包括科研院所和企業(yè)研發(fā)的僅有15種左右，且多為分段式收獲設備，僅完成挖掘出土工序，適應性、作業(yè)質量、經(jīng)濟性和可靠性等方面還需提升。

3.1分段式大蒜收獲機分段式收獲設備主要有：4DS-1000型大蒜挖掘機，通過圓盤刀具在地下不斷旋轉，切斷大蒜根系，使土松動，并將蒜頭拱起，達到大蒜與土分離的目的。同時，由前后撥禾器將蒜頭撥出，解決了拖拉機輪胎壓蒜的問題[23]。4S-85型大蒜收獲機能一次完成破土、碎土、切根、篩選和集條等項作業(yè)，尤其適合在沙壤作業(yè)。工作時，挖掘鏟入土至限深輪限定深度并進行破土切根，碎土輪對土塊進行破碎，泥土分離器將碎石與大蒜分離，經(jīng)過左右撥齒聚攏和傳送分離后呈帶狀擺放[24]。4S-6型大蒜收獲機與手扶拖拉機配套使用，可一次完成挖掘、蒜土分離、鋪放等工序。該機采用前置旋轉犁刀破土切根，可將挖起的大蒜旋至拖拉機兩輪之間從而避免驅動輪對蒜頭的碾壓，采用后置犁刀與振動篩相結合，破土切根的同時對兩輪之間的大蒜進行篩動[25]。另外，4DS-2型大蒜收獲機與拖拉機配套使用，三點式懸掛，一次收獲2行。工作時驅動輪帶動附加其上的大鏈輪轉動，設有張緊輪的鏈條帶動機具的小鏈輪轉動，結合同軸離合器并通過錐齒輪箱驅動拋擲輪轉動，機組前進的同時挖掘鏟入土達到預定工作深度時挖掘起土，拋擲輪撥齒桿將土塊打碎使蒜土分離，拋在鏟右側[26]。在4DLB_2型大蒜聯(lián)合收獲機果秧分離功能部件的基礎上開發(fā)基于隨蒜體下莖面浮動、仿形對齊切割的蒜須分離裝置，機收過程中即可代替手工完成切須作業(yè)，有效提高大蒜收獲效率，形成完整的大蒜機械化收獲模式[27]。其他收獲機工作原理類似，基本上都是功能單一的挖掘收獲機械，普遍存在適應性差、可靠性低、效率低、傷蒜率高等問題[28]。

45卷14期張萌璐等作物機械收獲技術研究進展3.2聯(lián)合式大蒜收獲機大蒜聯(lián)合收獲機可一次性完成挖掘、清土、果秧分離、集果等工序，具有作業(yè)集成度高、人工勞動強度低、收獲損失小、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢。當前國內(nèi)大蒜聯(lián)合收獲機械的研究非常少，例如：半喂入自走式大蒜聯(lián)合收獲機，采用半喂入稻麥聯(lián)合收獲機底盤，并配有液壓無級變速系統(tǒng)[29]。該機采用挖拔組合式工作原理，保證大蒜收獲的挖掘效果，提高整機的穩(wěn)定性和作業(yè)質量。另外，一種小型雙行大蒜聯(lián)合收獲機，由機架、發(fā)動機、減速器和行走輪組成，在行走輪的前端依次設置柵格篩床犁頭、撥禾輪、限深輪、旋轉刀片和圓盤缺口梨刀。工作時，圓盤缺口梨刀傾斜入土旋轉將大蒜向上拱起使土壤疏松，旋轉刀片將蒜苗貼地面切斷，撥禾齒將蒜苗撥倒，柵格篩床犁頭將大蒜犁出地面，并沿篩床曲面向上推，實現(xiàn)收集并清理大蒜上沙土的功能，有著功率小、結構緊湊、操作靈活的特點。

一種多功能大蒜聯(lián)合收獲機由行走操控系統(tǒng)、動力及傳動系統(tǒng)、骨架主梁組成。骨架主梁上設有仿生鏟拔系統(tǒng)、削剪系統(tǒng)和蒜頭運裝系統(tǒng)。發(fā)動機輸出軸上的主動輪通過主三角帶與離合輪連接，離合輪與轉向輪連接，轉向輪通過傳動桿與變速箱連接，變速箱與仿生鏟系統(tǒng)連接，運裝主動輪與運裝從動輪連接，離合輪與行走及操控系統(tǒng)的驅動后輪連接，發(fā)電機與發(fā)動機輸出軸相連。該裝置根據(jù)人體仿生原理，利用拔蒜三角帶、削剪系統(tǒng)、作業(yè)鏟、集蒜槽及蒜頭傳送帶等自動化部件一次完成全部收蒜工序，作業(yè)鏟的作業(yè)深度可通過深淺調(diào)節(jié)輪調(diào)整，能降低大蒜受損率。

一種大蒜聯(lián)合收獲機能完成大蒜的松土、夾持、清土、齊高和切割工作，并可運輸清潔后的大蒜，便于進一步撿拾晾曬[30]。該機作業(yè)時，分苗裝置把蒜苗扶起，扶苗裝置把收獲寬度范圍內(nèi)的蒜苗與外側蒜苗分離，挖掘鏟進行松土和切除蒜根。在輸送裝置前段下方設有清土裝置，進行蒜土分離。夾持機構將蒜按順序排列并輸送到切秧裝置，由果莖分離段的切割刀切掉蒜根和蒜莖，蒜根落入地面平鋪，大蒜由傳送帶提升運送至振動篩上二次清土，且下方配有風選機吹走少量蒜根和雜草，蒜頭經(jīng)過軟面蓋板落入集蒜箱中，蒜莖從莖蔓傳送帶到機器后端灑落。

4葉菜收獲機械

在蔬菜分類中，葉菜類是生食類蔬菜品種最多的一類。目前，進行機械收獲的主要是結球葉菜中的結球甘藍和大白菜[31]。國外的甘藍收獲機械研究水平以歐美國家和亞洲的日本為代表，其產(chǎn)品以牽引式和懸掛式為主，有的機型帶有結球輸送裝置，可與運輸車聯(lián)合作業(yè)[32]。瑞士的TK-2000型甘藍收獲機可一次收獲2行，帶有升降輸送裝置，可將收獲后的甘藍輸送到聯(lián)合作業(yè)的運輸車內(nèi)，甘藍拔取機構能通過液壓缸調(diào)節(jié)高低，以適應不同的壟高[33]。丹麥的甘藍收獲機械是單行的，采用三點懸掛、電液系統(tǒng)，該機壓頂機構采用由張緊輪控制的彈性橡膠繩編織成的網(wǎng)帶，可以拾取不同尺寸及偏離壟中心的甘藍并輸送到收獲機后部，進行切根、分離、存儲。日本研制的智能甘藍收獲機，可以自動辨別甘藍的成熟度，實現(xiàn)多次收獲。該機主要由液壓驅動摘取手、影像采集系統(tǒng)、并行控制系統(tǒng)以及發(fā)動機和履帶式自走底盤等部分組成。我國關于結球葉菜收獲機的研究僅有20 世紀 80 年代末研制成功了一臺履帶式 10 kW 甘藍收獲機，一次采收1行，有拔取、根莖切斷、外葉切除及裝箱等作業(yè)功能。

近年來，甘肅農(nóng)業(yè)大學分析了甘藍切根力影響因素，并對4YB-I型甘藍收獲機進行了三維設計[34]。東北農(nóng)業(yè)大學設計并制造了一臺甘藍收獲機，采用雙圓盤結構拔取甘藍，由雙螺旋拔取輸送裝置輸送甘藍至圓盤割刀切除根部，經(jīng)過后續(xù)的剝?nèi)~、輸送，完成裝箱[35]。但上述樣機沒得到應用推廣。目前的甘藍收獲機械存在的問題主要表現(xiàn)在以下3方面：一是損傷問題。在拔取和切根的過程中會導致甘藍球的損傷。二是堵塞問題。切掉的根和外包葉擁堵在螺旋輸送機構中間，影響收獲機正常作業(yè)。三是現(xiàn)有成熟機型均為一次性收獲機，選擇性收獲機還處在樣機研制階段，并且漏收率高、作業(yè)效率低。一種適合南方田間作業(yè)的自走式甘藍聯(lián)合收獲機，配置有專用動力底盤，收獲臺架主體包括引拔裝置、輸送提升裝置、切根裝置、剝?nèi)~裝置、收集裝置等，動力由液壓系統(tǒng)驅動，可一次完成甘藍的拔取、輸送、切根、剝?nèi)~、裝箱等作業(yè)[36]。該結球類蔬菜收獲機的拔取裝置，在行進過程中錐形引拔器將結球類蔬菜連根拔起；并通過撥輪的旋轉，將結球類蔬菜順利送入到輸送機構向上輸送，從而減少拔取過程中的蔬菜破損。該收獲機導向機構能根據(jù)結球類蔬菜的狀態(tài)自動導正左右從動輸送輪的位置；刷土機構通過刷土馬達來驅動滾筒毛刷旋轉實現(xiàn)對結球類蔬菜根部的刷土清潔；輸送機構利用帶有矩形凹坑的輸送帶穩(wěn)定的夾持結球類蔬菜；支撐機構輸送過程中自適應調(diào)節(jié)輸送帶對結球類蔬菜的夾持并支撐輸送帶；切割機構通過切割刀與輸送帶最下端的定位距離保證切割整齊。該輸送系統(tǒng)保證了輸送平穩(wěn)、根部清潔和有效的切根，提高了收獲效率和質量。

5結論

從國內(nèi)外收獲機械的研究現(xiàn)狀看，我國生產(chǎn)的實際情況和收獲機械的研究還存在許多問題。機械化收獲本身對農(nóng)藝的要求較高，我國蔬菜的播種、移栽、澆灌等機械化程度不高，種植粗放，農(nóng)藝不規(guī)范，這對收獲機械的適應能力提出了更高的要求[37]。傳統(tǒng)的收獲機械結構復雜，較多地采用機械傳動的方式增加了其復雜性，也易造成堵塞問題。農(nóng)田地勢高低起伏、環(huán)境變化復雜、作業(yè)對象的差異性使得機械收獲質量下降，電氣傳動、液壓傳動等智能化技術成為收獲機械設計的主流。收獲機械的發(fā)展趨勢是：用新型材料以進一步減輕重量；采用低振動發(fā)動機和先進的減振隔振裝置并合理配置機件，以減少振動對人體的危害；提高機械的加工和裝配精度、改進吸排氣系統(tǒng)，以減低噪聲；增設各種安全保護裝置，以提高作業(yè)安全性。

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