林柏森, 賈玉舟, 韓 杰, 霍寶瑜

(1.赤峰綠璐種業(yè)有限公司,赤峰 024005; 2.赤峰眾益糖業(yè)有限公司,赤峰 024005;3.呼倫貝爾晟通糖業(yè)科技有限公司,額爾古納 022250; 4.赤峰元通工貿(mào)有限公司,赤峰 024000)

0 前言

甜菜是北方制糖工業(yè)的原料。第一年營養(yǎng)生長時期的甜菜可簡單分為地上部和地下部，地上部自上而下包括葉片、葉柄；地下部即塊根，自上而下包括根頭、根莖、根體、尾根。葉柄著生在根頭上，因此根頭是地上部葉叢和地下部塊根的連接處，也有人將根頭劃分為甜菜的地上部分。甜菜塊根用來榨糖，地上部葉片、葉柄收獲后可以作為牲畜的青飼料，但近年多數(shù)情況是將打碎的葉片、葉柄直接還田。

甜菜塊根收獲機的推廣使甜菜收獲變?yōu)橄鄬唵蔚氖虑?。收獲甜菜的第一步是進行葉部(甜菜葉部包括葉片和葉柄，以下簡稱葉片)處理，第二步是通過起拔輪裝置或是鏟頭裝置將塊根從地里拔出或是鏟出，第三步是通過傳送裝置將塊根傳送到料斗里，在傳送過程中進一步清理掉附著在甜菜塊根上的泥土和甜菜塊根中夾雜的泥土、甜菜碎葉、雜草等其它輕體夾雜物。葉片處理的清潔程度、根頭的損傷程度涉及以后甜菜塊根的收獲清潔程度和完整程度，同時也涉及以后甜菜的儲藏質(zhì)量。大型甜菜收獲機械是集打葉、收獲于一體，而中小型收獲機由于動力及打葉、收獲工作效率不同等原因，導致打葉和塊根收獲不同步。再者，有時甜菜葉叢會堵塞機器，增加了打葉機的工作負荷，影響甜菜塊根收獲質(zhì)量。甜菜葉片收獲機是一種小型機械，用四輪車作動力，每次收獲兩行甜菜葉片。

1 打葉機的缺點與不足

1.1 將葉片留在田地里，增加了土壤中病原菌的基數(shù)

打葉機的工作原理是將甜菜葉片通過連枷(皮條)將葉片打碎，然后由懸掛在打葉機后部的切頂?shù)秾⑻鸩烁^或青頂切掉。甜菜收獲時仍有一部分存活的病葉，病葉上著生著褐斑病病原菌孢子或是其它病害的病原菌孢子。特別是東北和華北的部分甜菜區(qū)，褐斑病已成為嚴重威脅甜菜產(chǎn)質(zhì)、量的病害之一。收獲甜菜時將葉片打碎留在田間，翻地時翻進土壤里，和將甜菜葉片帶出田間相比，病殘增加了田間病原的基數(shù)，延長了輪作年限。打葉機推廣十幾年來，出現(xiàn)了這樣的結(jié)果：原來沒有褐斑病或褐斑病極輕的地區(qū)，褐斑病也日益加重，如赤峰北部林西甜菜區(qū)、壩上及毗鄰甜菜區(qū)；在原來褐斑病就較重的地區(qū)，褐斑病更加嚴重了，單純靠化學防治幾乎難以防治，如赤峰南部松山區(qū)甜菜區(qū)、元寶山區(qū)甜菜區(qū)、喀喇沁旗甜菜區(qū)、通遼甜菜區(qū)、興安盟南部甜菜區(qū)等。甜菜病殘增加土壤病原菌這一嚴酷現(xiàn)實迫使我們在收獲甜菜時將葉部病殘帶出田間。

1.2 將葉片打碎在田里，增加了塊根收獲的作業(yè)難度

經(jīng)打葉機打碎后甜菜葉片散落在田間壟背處和壟溝處，散落在壟溝處的碎葉經(jīng)車輪碾壓后變成黏糊的粥狀，導致收獲機在行進過程中車輪打滑，從而引起機體搖擺，采用起拔輪裝置的收獲機有時起拔輪會切碎甜菜，采用鏟頭裝置的收獲機則會鏟斷甜菜或鏟不出甜菜。散落在壟背的甜菜碎片有時會夾雜在甜菜塊根中，隨塊根進入料斗里。

1.3 打葉、收獲不同步，容易產(chǎn)生 “萎蔫菜”、“凍化菜”

小型打葉機每天的作業(yè)面積約為6.6公頃，而小型收獲機的每天的作業(yè)面積只有1.3公頃-1.4公頃。有時打葉和塊根收獲兩項工作間隔10天以上。這樣會有以下兩種情況發(fā)生：一種情況是由于沒有葉片保護，并且根頭處受傷，甜菜容易“萎蔫”；另一種情況是徹底打完葉片的甜菜遇到0℃以下低溫或雨雪天氣后變?yōu)椤皟霾恕?，由于失去了葉片或葉柄的保護，受凍甜菜再遇到0℃以上的溫度則受凍部分會化凍，即成為“化菜”，“凍”和“化”過程交替進行，就產(chǎn)生了“凍化菜”?！皟龌恕庇绊懱鸩藘Σ兀庸r提糖率降低,增加蜜的產(chǎn)量。甜菜葉片對塊根具有保護和“緩凍”作用，實踐觀察到這樣的結(jié)果，帶有葉片或是部分葉柄的甜菜受凍后，在氣溫恢復到0℃以上時，受凍甜菜塊根又恢復到正常狀態(tài)。

1.4 連枷過重，甜菜損傷嚴重，甜菜不易儲藏和加工

打葉機的工作原理是利用傳動裝置帶動皮條對甜菜葉片進行抽打，有時為了增加除凈葉片效果，設(shè)計時增加了皮條的數(shù)量，嚴重時將甜菜根頭打爛，這樣的甜菜一方面病菌容易從傷口處進入，使甜菜不容易儲藏，儲藏時蔗糖外滲，甜菜容易腐爛，另一方面被打爛的甜菜提糖困難。

2 甜菜葉片收獲機的設(shè)計思路

2.1 清潔田園，降低田間病原菌基數(shù)

收獲甜菜前先用葉片收獲機將葉片收走，并且?guī)С鎏鸩说?，放到適當?shù)胤阶匀涣罆窈惋L干，甜菜葉片收獲機將地上部分葉片和大部分葉柄收走，通過調(diào)整切葉機構(gòu)的高度，保留一定高度的葉柄在根頭上，收獲甜菜時用打葉機(或切頂機)將殘留的葉柄處理掉或直接用懸掛在打葉機后面的拖刀連同葉柄及部分青頂切掉。使用甜菜葉片收獲機起到了清潔田園、減輕田間病原菌基數(shù)的作用。

2.2 防治塊根“萎蔫”，降低“凍化菜”幾率

被割葉的甜菜由于根頭處沒有傷口，還殘存一部分葉柄和葉片，甜菜不易“萎蔫”；殘存在根頭上的葉柄仍有“緩凍”作用，遇到低溫或雨雪天氣不易產(chǎn)生“凍化菜”降低了田間產(chǎn)生“凍化菜”的幾率。之所以用甜菜葉片收獲機先收割葉片，并且保留一定高度的葉柄，就是防治甜菜塊根收獲前“萎蔫”或“凍化”。

2.3 減輕打葉機(切頂機)負荷，提高甜菜塊根收獲質(zhì)量

由于大部分甜菜葉片和田間大草被收割并且被帶出甜菜地，因而田間殘留在甜菜上的葉叢重量減輕了，減輕了打葉機的負荷，減少機器作業(yè)阻力。再使用打葉機處理殘存葉片則變得相對容易，打葉機只需少量皮條或只需拖刀切掉葉柄及部分青頂即可，甜菜根頭不易損傷，甜菜容易儲藏。另外在起收塊根過程中，機體不打滑，保證了收購質(zhì)量。

2.4 重新設(shè)計和定型甜菜打葉機或切頂機，減小甜菜受傷程度

甜菜葉片收獲機收割并帶走大量甜菜葉片，不再需要原來那種靠大量皮條抽打甜菜葉片的打葉機，可以考慮重新設(shè)計打葉機，將打葉變?yōu)榍许敚箼C器簡單化，甜菜根頭不受傷?？梢宰龅竭吿幚須堄嗳~柄、削掉根頭和收獲塊根同時進行。也可以將切頂裝置設(shè)置在收獲機的前端。

2.5 為牲畜提供優(yōu)質(zhì)的飼料

甜菜葉片含有蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、淀粉、糖和多種維生素，是優(yōu)質(zhì)的多汁飼料。據(jù)研究，10公斤甜菜葉養(yǎng)分價值可相當1公斤高粱的營養(yǎng)價值。將甜菜葉片打碎留在田地里，浪費了飼料資源。甜菜葉片收獲后可以和粉碎后的干玉米秸稈按比例分層青儲，也可在野外鋪成薄層晾干或風干，曬干后的甜菜葉片可以直接用作飼料，也可以粉碎后和玉米面、豆粕、谷糠等混合壓制成顆粒飼料。

3 甜菜葉片收獲機的整體結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 甜菜葉片收獲機的整體結(jié)構(gòu)(見圖)

甜菜葉片收獲機主要由以下幾部分組成：弧形割刀部分；動力輸出部分:第一動力輸出部分、第二動力輸出部分、液壓馬達；葉片輸送裝置。

圖1 甜菜葉片收獲機平面和立體簡圖1-機架，2-牽引架，3-行走輪，4-齒輪轉(zhuǎn)化器，5-動力輸入軸，6-第一動力輸出軸，7-第二動力輸出軸，8-割葉機構(gòu)，9-滾軸，10-弧形割葉刀，11-縱向輸送機，12-縱向輸送機主軸，13-縱向輸送皮帶，14-橫向輸送機，15-橫向輸送主軸，16-橫向輸送皮帶，17-液壓馬達，18-調(diào)節(jié)支撐高度的支桿，19-輸送機調(diào)節(jié)油缸，20-門字形支架，21-U字形牽引架，22-牽引高度調(diào)節(jié)油缸，23-牽引桿，24-牽引懸掛爪，25-牽引桿調(diào)節(jié)油缸，26-地輪立柱，27-萬向輪。

3.2 葉片收獲機主要部分工作原理

3.2.1 弧形割葉刀的工作原理

割葉刀設(shè)計成弧形又稱弧形刀，首先四輪車經(jīng)動力輸入軸給齒輪轉(zhuǎn)換器輸入動力，輸入動力經(jīng)齒輪轉(zhuǎn)換器后，有兩個動力輸出，第一動力輸出帶動通過齒輪和鏈條帶動割葉機構(gòu)的滾軸轉(zhuǎn)動，弧形刀鏈接在割葉機構(gòu)的滾軸上，滾軸帶動弧形刀轉(zhuǎn)動，弧形刀轉(zhuǎn)速設(shè)計為每分鐘700轉(zhuǎn)左右，靠弧形刀轉(zhuǎn)動的力量將甜菜葉柄砍斷，并靠弧形刀轉(zhuǎn)動慣性將葉片甩到第一部輸送帶上。弧形刀的高度的調(diào)整可以通過控制液壓調(diào)整機器的高度來實現(xiàn)，根據(jù)地勢情況確定殘留葉柄的高度。

3.2.2 葉片輸送裝置的工作原理

第二動力輸出通過齒輪和鏈條轉(zhuǎn)動，帶動一個“借輪”(過渡軸)轉(zhuǎn)動， “借輪”帶動第一部傳送帶底端的滾軸轉(zhuǎn)動，從而帶動第一部輸送帶轉(zhuǎn)動，通過“借輪”降低轉(zhuǎn)速；液壓馬達帶動第二部傳送帶底端的滾軸轉(zhuǎn)動，從而帶動第二部傳送帶轉(zhuǎn)動。為防止甜菜葉片在傳送帶上打滑，兩部傳送帶上都設(shè)有擋板，擋板垂直于傳送帶，擋板高度4.0 cm。第一部傳送帶長度140 cm，寬70.0 cm，兩個擋板之間的間距為45.0 cm；第二部傳送帶長290 cm，寬55.0 cm，兩個擋板之間的距離為40.0 cm。第二部傳送帶垂直于第一步傳送帶。為防止甜菜葉片在傳送帶兩側(cè)散落，傳送帶的兩側(cè)設(shè)有擋板，第一部傳送帶的擋板高度30.0 cm，第二部傳送帶的擋板高度為25.0 cm，傳送帶和兩邊的擋板構(gòu)成了一個類似無蓋的方型槽，傳送帶和滾軸構(gòu)成了方型槽的底部，每個方型槽的后端都有一橫向擋板和方型槽兩側(cè)縱向擋板相連接。被割掉的甜菜葉片被弧形刀的慣性甩到第一部傳送帶上，然后被送到第一個傳送帶的頂端后掉在第二部傳送帶的底部，第二部傳送帶底部類似一個不規(guī)則的方型且三面有擋板的方形漏斗，漏斗的后擋板高度為60.0 cm，是用來擋住甜菜葉片不下滑，兩側(cè)擋板固定在方型槽兩邊，方型漏斗兩側(cè)擋板高度逐漸降低，甜菜葉片被傳送到第二部傳送帶的頂端后，被射到接收料斗中。兩部傳送帶的輸送速度不一樣，第一部傳送帶的速度是固定的，第二部輸送帶的速度通過油門調(diào)節(jié)，第二部傳送帶的速度要大于第一步傳送帶的速度。

4 葉片接收裝置

這部分裝置不在甜菜葉片收獲機范圍之內(nèi)，但甜菜葉片收獲機必須和葉片接收裝置一起配合使用，這樣才能使收獲后的葉片被帶到田外。第一部傳送帶為縱向輸送，縱向輸送方向和機器行走方向一致，第二部傳送帶則為橫向輸送，即傳送方向垂直于機器行走方向。接收裝置為一料斗，收割后葉片通過第二部傳送帶被射到料斗中，料斗懸掛在另一臺小四輪上，兩臺小四輪同向、同步、同速勻速行駛。每次收獲兩壟葉片，根據(jù)壟的長短、料斗的大小決定車到地頭后是否卸掉料斗中的葉片。

被收獲的葉片可以翻卸在另一臺車上直接送青儲窖，也可以臨時卸在一個就近比較寬敞的地方進行晾曬，原則不耽誤收獲甜菜塊根。

5 小結(jié)

小型甜菜葉片收獲機設(shè)計思路新穎，結(jié)構(gòu)簡單，整機重量只有600公斤左右，55馬力以上小四輪便可帶動懸掛作業(yè)。甜菜地上部經(jīng)過葉片收獲機處理后，起到了清潔田園，降低田間病原菌基數(shù)的作用，減輕了的打葉機的工作負荷，也可將打葉機更進一步簡單化，可直接改成切頂機。收獲葉片和收獲塊根不同步時，殘存的葉柄可以防止塊根“萎蔫”、“凍化”，甜菜被割葉、切頂后，根頭損傷程度小，便于甜菜的儲藏和加工。另外，甜菜葉片營養(yǎng)價值高，可作為牲畜優(yōu)質(zhì)的多汁飼料。