推刀式甜叶菊割晒机的设计

    马志凯 潘新环 韩晓冉 周繁 张博 李浩 郝建军

    

    

    

    摘?要：针对目前甜叶菊机械化收割程度低，设计了一款具有田间掉头、转场的低茬推刀式甜叶菊收割机。实验结果表明，推刀式甜叶菊割晒机高效可行;在8～20 km·h-1作业时，作业速度越高，收割效果越好;逆茬收割效果优于顺茬收割。

    关键词：推刀;甜叶菊;割晒机

    中图分类号：S225?文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.002

    作者简介：马志凯（1984-），男，硕士，讲师，研究方向：智能农机装备，农机系统模型控制。

    0?引言

    甜叶菊别名糖草、甜菊，为菊科甜叶菊属的多年生草本植物，原产于南美巴拉圭和巴西交界的高山草地[1]。甜叶菊甜度高（约是蔗糖的300 倍）、热量低（仅为蔗糖的1/300），同时还具有一定的药理作用，因此备受青睐。近年来，我国甜叶菊种植面积与产量呈逐年递增状态，但传统的甜叶菊人工收割方式，不仅耗时耗力，而且已成为制约我国甜叶菊产业发展的重要因素[2-4]。相对于人工收割，机械收割可一次性完成收割和整理晾晒，具有作业速度快、收割效率高、人工劳动强度低等显著优点，是目前甜叶菊产业研究的热点之一。目前，适用甜叶菊割晒机主要参照自走式割草机或谷物割晒机改制而成，此类割晒机只能固定行距收割，而且还存在割茬高、收净率小、收割效率低、不能顺茬收割倒伏的甜叶菊等不足[5-8]。由此可见，开展甜叶菊收割技术研究，研制开发低茬、高效、适应性强的甜叶菊割晒机，对助力我国甜叶菊产业发展具有重要意义。

    1?整机结构及主要技术参数

    1.1?整机结构

    推刀式甜叶菊割晒机（如图1所示）主要由刀架、割刀、分禾装置、扶禾器、拉绳器、抬升绳索、横向推杆组成。横向推杆一端与拖拉机铰接，另一端与刀架铰接，割刀与刀架固定连接。刀架与横向推杆的连接轴上设有立杆，立杆通过拉绳器与刀架相连，分禾装置分别与刀架、扶禾装置相连。抬升绳索一端与横向推杆相连，另一端经过导向滑轮与拖拉机后部的牛头固定。其主要技术参数如表1所示。

    1.2?工作原理

    推刀式甜叶菊割晒机可分为掉头/田间转场和收割两种模式。

    掉头/田间转场也称为抬起模式，其工作原理为：拖拉机牛头抬起，抬升绳索拉动横向推杆抬起，刀架在拉绳器的拖拽作用下随横向拉杆一起被抬起，进而整个装置脱离地面。整个装置被抬起后在拖拉机的牵引下实现掉头、转场等工作。

    收割模式的工作原理为：拖拉机牛头放下，割刀在重力的作用下，处于紧贴地面状态。在拖拉机的推动下，分禾装置沿垄间将倒伏的甜叶菊向两侧扶起分开，与此同时割刀贴地向前运动并将甜叶菊切断，被切断的甜叶菊沿扶禾器向两侧倾倒完成铺晒。

    2?主要结构参数确定

    2.1?割刀

    设计割刀时应首先确定割刀的角度与刀口形式，两片割刀角度直接影响切割速度，切割速度与刀口形式影响着甜叶菊切口的平滑性，为保证割刀的强度及割茬高度，刀口采用单边刀刃，刀刃朝上。割刀切割甜叶菊的切割工作过程如图2所示。

    切割速度是影响推刀式甜叶菊收割机收割效果的主要因素。切割速度vq越大参与切割的割刀长度l越短，切割阻力越小，切割效果越好。割刀的长度直接决定了推刀式割晒机的外形尺寸，因此割刀总长g不宜太长，同时，割刀角度越小甜叶菊铺晒越好。在保证割幅1500 mm的前提下，割刀总长g越小越好。为保证收割效果，兼顾切割速度和割刀尺寸，确定割刀总长2092 mm，割刀角度α=21°为宜。

    2.2?扶禾器

    根据甜叶菊成熟期高度（一般为600～1000 mm）确定扶禾器高度。为保证更好适用于不同高度甜叶菊收割，推刀式甜叶菊收割机的扶禾器采用高度可调节装置，如圖3所示。该扶禾器的基本高度为600 mm，调节范围在400 mm。

    3?实验验证

    2020年 9月，在河北省曲周县四疃镇刘庄村进行了推刀式甜叶菊割晒机作业试验。试验地块中为谱丰8号甜叶菊，一垄四行，行距300 mm，株距250 mm。结果显示，割茬低，割净率高，顺茬收割能够完成甜叶菊的铺晒，逆茬收割铺晒效果要优于顺茬收割（如图4）。

    作业速度15 km·h-1与8 km·h-1收割相比，割茬更低，收净率更高（如表2）。在不同的作业速度下，逆茬收割效果优于顺茬收割。

    参考文献：

    [1]?马磊，石岩. 甜叶菊的综合开发利用[J]. 中国糖料，2009，31（1）：68-69，72.

    [2]?何静洁.4SQ-4.3型油菜割晒机的设计与研究[J].农业开发与装备，2019（8）：96-97.

    [3]?谭宝银. 绿豆推割机：CN2735739[P]，2005-10-26.

    [4]?杨启东，刘述岩，张明辉，等. 一种甜叶菊割晒机扶禾器：CN207284269U[P]，2018-05-01.

    [5]?李远良，邹道钟，张俊三，等.甜叶菊收获机清选系统设计[J].农业科技与装备，2020（4）：34-35+38.

    [6]?马冉，赵成雷，赵瑜，等.曲周县甜叶菊生产现状调查与分析[J].河北农业科学，2020，24（1）：89-92+96.

    [7]?李钦.甜菊收获技术[J].农业科技通讯，1984（7）：11.

    [8]?冯正睿.机械化是甜叶菊产业提质增效的首选[J].农机科技推广，2017（2）：34+36.