於鋒 馬拯胞
蔬菜作為人們?nèi)粘I钪斜夭豢缮俚氖称?,?duì)人們的健康生活有著至關(guān)重要的作用。近年來(lái),隨著我省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,設(shè)施蔬菜在高效農(nóng)業(yè)中比重越來(lái)越大,但是,蔬菜收獲環(huán)節(jié)機(jī)械化進(jìn)展緩慢。目前市面上的蔬菜收獲機(jī)以進(jìn)口為主,主要是葉菜、結(jié)球類(lèi)蔬菜收獲機(jī),且多數(shù)是土上收獲。國(guó)內(nèi)多家單位已研發(fā)出蔬菜收獲機(jī),但大都是土上收獲,跟江蘇省內(nèi)葉類(lèi)蔬菜消費(fèi)觀念不太吻合。因此,需要開(kāi)發(fā)一種葉菜收獲機(jī),解決葉菜土下鏟根收獲的問(wèn)題,降低葉菜收獲作業(yè)成本,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高葉菜種植效益。
葉菜土下鏟根收獲機(jī)結(jié)構(gòu)包括機(jī)架部分、行走裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)裝置、鏟菜裝置、輸送裝置、升降裝置、偏心裝置、撥菜裝置、分流裝置與限深裝置(見(jiàn)圖1)。該機(jī)可一次完成振動(dòng)鏟菜、菜土分離、輸送、分流、裝筐五道作業(yè)工序,具有作業(yè)質(zhì)量好、效率高、成本低等特點(diǎn)。
配套動(dòng)力:4.5 kW汽油機(jī);
整機(jī)重量:345 kg;
外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高):2 885 mm×1 332 mm×891 mm;
振動(dòng)鏟頻率:550次/min;
振動(dòng)鏟振幅:4 cm;
振動(dòng)鏟入土深度:2~4 cm;
機(jī)器前進(jìn)速度:0.7~8 km/h;
工作幅寬:120 cm。
圖?1 葉菜土下鏟根收獲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)變速箱、行走裝置前進(jìn)作業(yè)時(shí),皮帶輪一通過(guò)主傳動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)皮帶輪二和下傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),然后由皮帶輪三、上傳動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)皮帶輪四、上傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),上傳動(dòng)軸左側(cè)的皮帶輪五通過(guò)撥菜輪傳動(dòng)皮帶帶動(dòng)皮帶輪六轉(zhuǎn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)撥菜輪軸和撥菜葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。上傳動(dòng)軸右側(cè)的主動(dòng)鏈輪通過(guò)鏈條帶動(dòng)被動(dòng)鏈輪和輸送主動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)輸送帶和輸送被動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。
在機(jī)架的上方安裝有傳動(dòng)裝置,在機(jī)架的前上方連接了輸送裝置,在輸送裝置的前下方連接了限深裝置,在輸送裝置的前方連接了鏟菜裝置和撥菜裝置,在輸送裝置的前上方連接了偏心裝置。
上傳動(dòng)軸通過(guò)偏心軸承和連桿推動(dòng)振動(dòng)臂上軸繞振動(dòng)臂中間軸擺動(dòng),振動(dòng)臂上軸在擺動(dòng)過(guò)程中推動(dòng)振動(dòng)臂前后往復(fù)擺動(dòng),振動(dòng)臂的下部驅(qū)動(dòng)振動(dòng)鏟在地表以下兩厘米左右進(jìn)行鏟菜作業(yè),鏟下來(lái)的菜在柵條前后往復(fù)振動(dòng)作用下將菜根上的土分離落地,分離后的菜在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)撥菜葉片的推動(dòng)下進(jìn)入到輸送帶上,然后向后上方輸送,當(dāng)輸送到分流擋板位置時(shí),收獲的菜從中間被分開(kāi)集中到兩側(cè),當(dāng)菜脫離輸送帶后自然下落到菜筐內(nèi),從而完成往復(fù)振動(dòng)鏟菜、菜土分離、輸送、分流、裝筐作業(yè)過(guò)程。
江蘇省葉菜種植板面較窄,大部分以開(kāi)溝灌、排水為主,一般的板面在120 cm左右,排水溝密度較大,行走底盤(pán)要有一定的過(guò)溝通過(guò)能力,所以行走底盤(pán)不宜大于100 cm。通過(guò)調(diào)研選型確定采用橡膠履帶輕型底盤(pán),變速箱設(shè)兩個(gè)前進(jìn)工作檔:Ⅰ檔11 m/min,Ⅱ檔13 m/min。兩個(gè)行走檔:Ⅲ檔10 km/h,Ⅳ檔16 km/h。一個(gè)倒檔:15 m/min。
發(fā)動(dòng)機(jī)采用輕型汽油機(jī)。根據(jù)120 cm的作業(yè)幅寬,鏟菜部件采用振動(dòng)式三角形鏟刀,可減少工作阻力。試驗(yàn)表明,振動(dòng)鏟消耗動(dòng)力在2 kW左右,機(jī)組行走部分消耗動(dòng)力在2 kW左右,所以配套動(dòng)力選擇4.5 kW汽油機(jī)。
振動(dòng)鏟頻率的設(shè)計(jì)原則是以機(jī)組11~13 m/min前進(jìn)速度為計(jì)算基礎(chǔ)。試驗(yàn)表明,葉菜收獲每次進(jìn)刀量應(yīng)該在2 cm左右為宜,按機(jī)組11 m/min的前進(jìn)速度計(jì)算,振動(dòng)頻率計(jì)算為:1 100÷2=550(次/min)。振動(dòng)鏟采用收割機(jī)動(dòng)刀片鉚合制造(或者是采用平口斜刃直刀結(jié)構(gòu)),刃口鋒利,工作阻力小。振動(dòng)鏟頻率設(shè)計(jì)為500~550次/min,振幅設(shè)計(jì)為3~5 cm。在振動(dòng)鏟的兩側(cè)鏟柄上連接有分禾板,在行走過(guò)程中自動(dòng)移動(dòng),解決菜秧的分禾問(wèn)題。
在支板上連接了限深輪軸,在限深輪軸上連接了限深輪,通過(guò)調(diào)整支板孔的高低連接位置,可以控制振動(dòng)鏟的工作入土深度。
在升降下支座和上支架之間連接了升降油缸。當(dāng)升降油缸伸長(zhǎng)時(shí),前面工作部件被升起,便于機(jī)組路上行走或地頭拐彎;當(dāng)升降油缸縮短時(shí),前面工作部件被落到地上,便于機(jī)組田間作業(yè)。
樣機(jī)在泰州高港區(qū)胡莊鎮(zhèn)上膳源生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司8 m棚進(jìn)行試驗(yàn)。土壤為輕粘土,耕作深度15 cm,土壤含水率25.24%,10 cm深處土壤堅(jiān)實(shí)度為56.18 Pa。收獲試驗(yàn)品種選擇黑心烏,種植密度97棵/m2,平均高度19.13 cm。
通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè),樣機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,可實(shí)現(xiàn)土下鏟菜收獲,入土切割深度可以調(diào)控至合理深度,收獲幅寬1.1 m,收獲速度0.13 hm2/h(2畝/時(shí))以上,是人工收獲的8倍以上。
該葉菜土下鏟根收獲機(jī)能夠用于葉菜(菠菜、青菜等)切根收獲。相比其他收獲機(jī),操作方便,且兼具鏟菜、收集的功能,便于設(shè)施內(nèi)操作。但機(jī)具仍需進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化,只有減少蔬菜破損率,才能真正替代人工收獲。