郭建業(yè)，張艷紅，張 嵐，潘張磊，劉曉明，常 青

（北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站，北京 100079）

韭菜是一種原產(chǎn)于我國(guó)的多年生宿根蔬菜，常年種植面積占菜田總面積的5%～6%[1]，是一年四季最常見(jiàn)的菜蔬之一，深受廣大百姓喜愛(ài)。目前北京郊區(qū)韭菜種植面積約為80 hm2[2]。隨著農(nóng)業(yè)“調(diào)轉(zhuǎn)節(jié)”政策的實(shí)施以及蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化的快速發(fā)展,韭菜種植面積逐漸擴(kuò)大并形成產(chǎn)業(yè)。京郊韭菜采收量大，單茬產(chǎn)量一般800～1 300 kg/0.067 hm2，全年收割3～5次為宜，全年產(chǎn)量3 500～5 000 kg/0.067 hm2[2]。采后需要將韭菜打成小捆以便于運(yùn)輸和銷售。目前國(guó)內(nèi)韭菜產(chǎn)后機(jī)械化水平較低，打捆作業(yè)基本人工操作，工作量大，作業(yè)效率低；并且人工捆扎不規(guī)范，觀感粗糙，影響產(chǎn)品的商品性。隨著勞動(dòng)力緊缺、人工費(fèi)用上漲，韭菜的生產(chǎn)成本迅速增加，急需機(jī)械化打捆技術(shù)。

1 JT-5500型蔬菜打捆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

JT-5500型蔬菜打捆機(jī)結(jié)構(gòu)件見(jiàn)圖1，其主要技術(shù)參數(shù)如下：外形尺寸：1 950 mm×850 mm×1 520 mm（長(zhǎng)×寬×高）；電壓：220 V/60Hz；質(zhì)量：105 kg；傳送類型：水平皮帶傳送；操作開關(guān)：1～10 可調(diào)；打捆直徑：130 mm；打捆方式：打捆帶纏繞擰緊；打捆帶：專用打捆帶，寬21 mm；銷售廠家：上海康博實(shí)業(yè)有限公司。

2 試驗(yàn)情況

2.1 試驗(yàn)材料

機(jī)械秒表與臺(tái)秤。試驗(yàn)韭菜為密云本忠盛達(dá)種植專業(yè)合作社生產(chǎn)。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 成捆尺寸、質(zhì)量及成捆緊實(shí)度

將成捆的韭菜當(dāng)做圓柱體，測(cè)量其質(zhì)量、成捆緊實(shí)度。成捆的長(zhǎng)度，韭菜長(zhǎng)短不一會(huì)影響韭菜緊實(shí)度的測(cè)量，所以設(shè)置以根部為起點(diǎn)取20 cm 為韭菜長(zhǎng)度，將剩余部分去除。成捆韭菜質(zhì)量：稱取上一步去除后的韭菜質(zhì)量，減去繩子的質(zhì)量。

式中：G——成捆韭菜凈質(zhì)量，g；G1——成捆韭菜總質(zhì)量，g；G2——打捆繩質(zhì)量，g。

成捆底面積：取韭菜捆根部截面設(shè)為圓形，量取周長(zhǎng)。通過(guò)用繩子繞繃帶一周，量取繩子長(zhǎng)度為周長(zhǎng)，計(jì)算直徑。通過(guò)直徑計(jì)算面積，計(jì)算公式

式中：A——底面積，cm2；d——底面積直徑，cm。

成捆緊實(shí)度：分別測(cè)量每個(gè)韭菜捆的長(zhǎng)度、直徑、質(zhì)量。韭菜成捆緊實(shí)度按下式計(jì)算：

式中：ρ——韭菜捆緊實(shí)度，kg/m3;Gk——韭菜捆質(zhì)量，kg；Vk——韭菜捆體積，m3。

2.2.2 成捆率

成捆數(shù)與總捆數(shù)之比稱為成捆率。測(cè)定總捆數(shù)不得少于50捆，按下式計(jì)算：

式中：β——成捆率，%；l1——成捆數(shù)，捆；l2——總捆數(shù)，捆。

2.2.3 纏繞位置

打捆繩到韭菜根部的距離，cm。

2.2.4 作業(yè)效率測(cè)定

純工作小時(shí)生產(chǎn)率：

式中：∑a——純工作小時(shí)生產(chǎn)率，kg/h；Qa——試驗(yàn)班次作業(yè)量，kg；Ta——試驗(yàn)班次的純工作時(shí)間，h。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 成捆緊實(shí)度對(duì)比

進(jìn)行三組對(duì)比試驗(yàn)，每組均隨機(jī)選取10 捆韭菜，測(cè)定周長(zhǎng)、長(zhǎng)度、質(zhì)量，計(jì)算得到成捆緊實(shí)度，結(jié)果如圖2所示。

圖2 機(jī)械打捆與人工打捆的韭菜成捆緊實(shí)度對(duì)比結(jié)果Fig.2 The comparison results of compactness of bales

機(jī)械打捆的成捆緊實(shí)度平均為248.4 kg/m3，人工打捆的成捆緊實(shí)度平均為258.6 kg/m3。由于人工成捆時(shí)是憑手感進(jìn)行擰圈，可以根據(jù)韭菜多少適當(dāng)調(diào)節(jié)松緊，所以人工打捆的成捆率稍優(yōu)于機(jī)械打捆。對(duì)機(jī)械成捆的韭菜進(jìn)行感官評(píng)判，得到打捆質(zhì)量在400～500 kg，打捆帶捆擰3 圈的條件下，韭菜成捆的緊實(shí)度在230 kg/m3以上，成捆較結(jié)實(shí)，不宜松散。

3.2 成捆率對(duì)比

進(jìn)行3 組對(duì)比試驗(yàn)，每組均隨機(jī)選取60 捆韭菜對(duì)成捆狀態(tài)進(jìn)行記錄。若出現(xiàn)打捆帶滑落或松開的記為不成捆韭菜，結(jié)果如圖2所示。

圖3 機(jī)械打捆與人工打捆的韭菜成捆率對(duì)比結(jié)果Fig.3 The comparison results of baling rate

機(jī)械打捆每組成捆數(shù)分別是56、56、57個(gè)，平均成捆率為94%；人工打捆的成捆率為100%。經(jīng)分析采用設(shè)備打捆造成不成捆的原因是對(duì)設(shè)備參數(shù)調(diào)整不合理造成的。在改變打捆質(zhì)量后，須對(duì)用繩長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整以保證有良好的緊實(shí)度。但由于操作人員對(duì)設(shè)備使用不熟練，參數(shù)調(diào)整經(jīng)驗(yàn)少，會(huì)造成用繩過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致成捆太松的現(xiàn)象。

3.3 成捆位置與打捆繩長(zhǎng)對(duì)比

測(cè)定了3 組對(duì)比試驗(yàn)，每組均隨機(jī)選擇了10 捆韭菜進(jìn)行測(cè)量，得到成捆位置與每捆的用繩長(zhǎng)度，每組的平均值如圖4、圖5所示。

圖4 機(jī)械打捆與人工打捆的韭菜成捆位置對(duì)比結(jié)果Fig.4 The comparison results of baling positions

圖5 機(jī)械打捆與人工打捆的韭菜用繩長(zhǎng)度對(duì)比結(jié)果Fig.5 The comparison results of rope length

對(duì)于打捆繩纏繞位置，機(jī)械打捆的纏繞位置平均在距韭菜根部10.1 cm，人工打捆的纏繞位置平均為10.8 cm，兩者基本一致，但機(jī)械打捆的纏繞位置標(biāo)準(zhǔn)差為0.37，人工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)差為1.26，說(shuō)明人工打捆的位置變動(dòng)較大，不夠規(guī)范。

對(duì)于打捆繩長(zhǎng)，機(jī)械打捆時(shí)可設(shè)打捆帶的長(zhǎng)度40～70 cm。試驗(yàn)對(duì)在420 g 左右的韭菜打捆，機(jī)械打捆長(zhǎng)度可穩(wěn)定在設(shè)定的43 cm，人工打捆所用繩長(zhǎng)平均為47.3 cm。機(jī)械打捆機(jī)可節(jié)省打捆用繩量。

3.4 作業(yè)效率對(duì)比

如圖6所示，機(jī)械打捆的作業(yè)效率為300捆/h，人工打捆的平均作業(yè)效率為95捆/h，機(jī)械打捆效率是人工打捆的3.2倍。

圖6 機(jī)械打捆與人工打捆的作業(yè)效率對(duì)比結(jié)果Fig.6 The comparison results of operation efficiency

4 結(jié)論

采用JT-5500 型蔬菜打捆機(jī)可進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)化作業(yè)，對(duì)400～500 kg 的韭菜進(jìn)行打捆，打捆帶選擇繩長(zhǎng)43 cm、捆擰3圈，韭菜成捆的緊實(shí)度在230 kg/m3以上，成捆較結(jié)實(shí)，不宜松散；成捆率在94%以上；作業(yè)效率可達(dá)300 捆/h，是人工作業(yè)效率的3 倍以上。采用設(shè)備打捆，韭菜成捆更加規(guī)范、整齊，并且該設(shè)備還可對(duì)韭菜進(jìn)行切跟處理，可提高韭菜的商品性。該設(shè)備輕便易搬運(yùn)，參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單易操作，在進(jìn)行大面積規(guī)模化的韭菜打捆時(shí)作業(yè)優(yōu)勢(shì)會(huì)體現(xiàn)得更為顯著。