影響辣椒機械化收獲效果的因素分析

薛世民，李謙緒，黃強斌，杜志高

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆烏魯木齊830013）

0 引言

辣椒作為農業經濟作物在新疆地區種植規模不斷擴大，具有較高的經濟附加值。在新疆地區由于單季種植辣椒生長周期長，新疆在我國位于高緯度帶其日照時間長，使辣椒色素值及維生素含量均高于我國其他產區，獨特的自然環境使得辣椒在新疆的種植具有其天然優勢。早期辣椒收獲為人工采摘裝袋晾曬，勞動強度大，人力成本在辣椒種植中占據主要部分。隨著辣椒收獲機械化的不斷推進，辣椒機械化收獲市場不斷擴大。衡量辣椒機械化收獲效果的重要指標主要有辣椒果實的破損率以及辣椒果實的損失率。在同一品種，同一水分時辣椒采摘滾筒轉速與作業速度直接影響著辣椒果實破損率與辣椒果實損失率。

新疆新研牧神科技有限公司在開發辣椒收獲機時進行了大量的場地試驗以及田間試驗，通過大量的試驗選取適合辣椒機械化收獲的合理工作參數，本文通過對田間試驗數據的分析，得出采摘滾筒轉速及作業速度的變化對辣椒收獲效果的影響趨勢。

1 試驗設備與材料

1.1 試驗設備

本次試驗采用新疆牧神機械有限責任公司生產的4JZ-3600自走式辣椒收獲機，該機能夠一次性完成辣椒摘取、輸送、集箱并初步風選。該機由液壓驅動行走可以實現作業速度無極調速；采摘滾筒由獨立液壓系統驅動也可實現無極調速。

1.2 主要參數

1.3 試驗條件

本次試驗在北疆沙灣地區收獲食用線椒，待辣椒完全成熟，果實含水率在60%～80%之間進行田間機械采收。

2 試驗方法

衡量機械采收辣椒作業效果的主要指標是辣椒果實的破損率和辣椒果實的損失率。實際作業過程中辣椒收獲機的可調節變量為采摘滾筒轉速以及作業行駛速度。因此本次試驗采用同一品種，相同水分的辣椒作為試驗樣本，通過調節變量采摘滾筒轉速以及作業行駛速度分別進行試驗。

2.1 試驗設計

根據本次試驗的目的及方法確定本次試驗為兩因素三水平試驗[1]。通過調查相關作業情況采摘滾筒轉速及作業行駛速度確定本次試驗因素水平如表1。

表1 因素水平試驗設計表

通過試驗方案設計分析發現本次試驗共分9組進行，滾筒轉速通過操縱手柄調節，待轉速傳感器反饋信號至設定值穩定運轉后進行采收作業，作業速度在空白作業段完成預加速至設定作業速度，并按照表1逐步完成9組試驗，試驗以每20 m采收為一標準試驗段，完成采收后對此試驗段各項數據進行相應統計計算。

2.2 試驗結果判斷

本次試驗損失率是辣椒通過機械化采收后，殘留在辣椒枝條上未摘下的辣椒及掉落在地未撿拾起的辣椒占試驗標段內辣椒總質量的百分比。

G（落地損失）—經過機械化采摘后掉落在地上的辣椒質量（kg）；G（未摘凈損失）—經過機械化采摘后未摘除殘留在辣椒枝條上的辣椒質量（kg）；G（收獲辣椒）—經過機械化采摘后進入集料箱中的辣椒質量（kg）。

破損率是指經過機械化采摘后辣椒果實出現折斷、開裂、缺損的辣椒質量占所抽取樣本辣椒質量的百分比[2]，破損率的計算如公式（2）。G（破損）—樣本中破損辣椒的總質量(kg)；G（辣椒）—樣本的辣椒總質量（kg）。

3 試驗結果與分析

通過試驗并對試驗數據進行分析處理得到采摘滾筒轉速與作業行駛速度變化對辣椒果實破損率及辣椒果實損失影響的折線圖。

由圖2可知當采摘滾筒轉速恒定時，隨著作業速度的增大辣椒果實破碎率減小，不同作業速度下滾筒轉速為170 r/min時辣椒果實破損率表現最佳。

由圖3可知當采摘滾筒轉速恒定時，隨著作業速度的增大辣椒果實損失表現各有不同，不同作業速度下滾筒轉速為170 r/min時辣椒果實損失率表現最佳。

分析發現試驗中辣椒果實的破損主要是采摘過程中采摘滾筒造成，收獲時采摘滾筒轉速較小時摘取離心力不足造成辣椒果實劃傷，辣椒拋送力不足造成落地損失；采摘滾筒轉速過大時摘取離心力過大造成辣椒果實受沖擊斷裂。隨著采摘作業速度的變化，作業速度逐漸加快，進入采摘滾筒的物料逐漸增多，物料層較為均勻，連續落地損失先減小，隨著作業速度近一步加快辣椒采凈率降低出現殘留辣椒損失。

綜合分析圖2、圖3發現在辣椒機械化收獲過程中，采摘作業速度與滾筒采摘轉速應當合理適配，以獲得較低的破損率及損失率。經過試驗對比發現作業速度8 km/h時采摘滾筒轉速為170 r/min時可獲得最佳收獲效果。此時采摘滾筒線速度與行走線速度（即物料喂入線速度）關系比為3.4:1。

4 結論

本次試驗為田間正常收獲作業時提取作業參數，在辣椒果實完全成熟并初步脫水后進行收獲，作業過程中可調節變量為滾筒轉速與實際作業速度。通過調節變量進行試驗后得出以下結論：

（1）辣椒收獲割臺采摘滾筒轉速對辣椒收獲過程中破損率及損失率有較大影響。滾筒轉速過低離心力不足辣椒落地損失增大，采摘齒末端剛性變差采摘力不足殘留辣椒損失增多；滾筒轉速過高對辣椒果實沖擊力變大，辣椒破損率增大。

（2）在保證辣椒破損率的前提下適當匹配作業速度能夠有效降低辣椒損失率。

（3）根據大量田間試驗及實際作業發現收獲辣椒時，前期水分較大辣椒果柄容易摘除，宜采用較低轉速收獲，匹配作業速度為6～8 km/h，轉速區間為150～160 r/min，采用較低滾筒轉速作業以獲得較低的破損率及損失率；中后期收獲辣椒時辣椒脫水后其果實表面柔韌度增強不易破損可采用中高速作業，采取較高的采摘滾筒轉速匹配6～10 km/h作業速度，轉速區間一般為150～180 r/min。