推刀式甜葉菊割曬機的設計

馬志凱 潘新環 韓曉冉 周繁 張博 李浩 郝建軍

摘?要：針對目前甜葉菊機械化收割程度低，設計了一款具有田間掉頭、轉場的低茬推刀式甜葉菊收割機。實驗結果表明，推刀式甜葉菊割曬機高效可行;在8～20 km·h-1作業時，作業速度越高，收割效果越好;逆茬收割效果優于順茬收割。

關鍵詞：推刀;甜葉菊;割曬機

中圖分類號：S225?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.002

作者簡介：馬志凱（1984-），男，碩士，講師，研究方向：智能農機裝備，農機系統模型控制。

0?引言

甜葉菊別名糖草、甜菊，為菊科甜葉菊屬的多年生草本植物，原產于南美巴拉圭和巴西交界的高山草地[1]。甜葉菊甜度高（約是蔗糖的300 倍）、熱量低（僅為蔗糖的1/300），同時還具有一定的藥理作用，因此備受青睞。近年來，我國甜葉菊種植面積與產量呈逐年遞增狀態，但傳統的甜葉菊人工收割方式，不僅耗時耗力，而且已成為制約我國甜葉菊產業發展的重要因素[2-4]。相對于人工收割，機械收割可一次性完成收割和整理晾曬，具有作業速度快、收割效率高、人工勞動強度低等顯著優點，是目前甜葉菊產業研究的熱點之一。目前，適用甜葉菊割曬機主要參照自走式割草機或谷物割曬機改制而成，此類割曬機只能固定行距收割，而且還存在割茬高、收凈率小、收割效率低、不能順茬收割倒伏的甜葉菊等不足[5-8]。由此可見，開展甜葉菊收割技術研究，研制開發低茬、高效、適應性強的甜葉菊割曬機，對助力我國甜葉菊產業發展具有重要意義。

1?整機結構及主要技術參數

1.1?整機結構

推刀式甜葉菊割曬機（如圖1所示）主要由刀架、割刀、分禾裝置、扶禾器、拉繩器、抬升繩索、橫向推桿組成。橫向推桿一端與拖拉機鉸接，另一端與刀架鉸接，割刀與刀架固定連接。刀架與橫向推桿的連接軸上設有立桿，立桿通過拉繩器與刀架相連，分禾裝置分別與刀架、扶禾裝置相連。抬升繩索一端與橫向推桿相連，另一端經過導向滑輪與拖拉機后部的牛頭固定。其主要技術參數如表1所示。

1.2?工作原理

推刀式甜葉菊割曬機可分為掉頭/田間轉場和收割兩種模式。

掉頭/田間轉場也稱為抬起模式，其工作原理為：拖拉機牛頭抬起，抬升繩索拉動橫向推桿抬起，刀架在拉繩器的拖拽作用下隨橫向拉桿一起被抬起，進而整個裝置脫離地面。整個裝置被抬起后在拖拉機的牽引下實現掉頭、轉場等工作。

收割模式的工作原理為：拖拉機牛頭放下，割刀在重力的作用下，處于緊貼地面狀態。在拖拉機的推動下，分禾裝置沿壟間將倒伏的甜葉菊向兩側扶起分開，與此同時割刀貼地向前運動并將甜葉菊切斷，被切斷的甜葉菊沿扶禾器向兩側傾倒完成鋪曬。

2?主要結構參數確定

2.1?割刀

設計割刀時應首先確定割刀的角度與刀口形式，兩片割刀角度直接影響切割速度，切割速度與刀口形式影響著甜葉菊切口的平滑性，為保證割刀的強度及割茬高度，刀口采用單邊刀刃，刀刃朝上。割刀切割甜葉菊的切割工作過程如圖2所示。

切割速度是影響推刀式甜葉菊收割機收割效果的主要因素。切割速度vq越大參與切割的割刀長度l越短，切割阻力越小，切割效果越好。割刀的長度直接決定了推刀式割曬機的外形尺寸，因此割刀總長g不宜太長，同時，割刀角度越小甜葉菊鋪曬越好。在保證割幅1500 mm的前提下，割刀總長g越小越好。為保證收割效果，兼顧切割速度和割刀尺寸，確定割刀總長2092 mm，割刀角度α=21°為宜。

2.2?扶禾器

根據甜葉菊成熟期高度（一般為600～1000 mm）確定扶禾器高度。為保證更好適用于不同高度甜葉菊收割，推刀式甜葉菊收割機的扶禾器采用高度可調節裝置，如圖3所示。該扶禾器的基本高度為600 mm，調節范圍在400 mm。

3?實驗驗證

2020年 9月，在河北省曲周縣四疃鎮劉莊村進行了推刀式甜葉菊割曬機作業試驗。試驗地塊中為譜豐8號甜葉菊，一壟四行，行距300 mm，株距250 mm。結果顯示，割茬低，割凈率高，順茬收割能夠完成甜葉菊的鋪曬，逆茬收割鋪曬效果要優于順茬收割（如圖4）。

作業速度15 km·h-1與8 km·h-1收割相比，割茬更低，收凈率更高（如表2）。在不同的作業速度下，逆茬收割效果優于順茬收割。

參考文獻：

[1]?馬磊，石巖. 甜葉菊的綜合開發利用[J]. 中國糖料，2009，31（1）：68-69，72.

[2]?何靜潔.4SQ-4.3型油菜割曬機的設計與研究[J].農業開發與裝備，2019（8）：96-97.

[3]?譚寶銀. 綠豆推割機：CN2735739[P]，2005-10-26.

[4]?楊啟東，劉述巖，張明輝，等. 一種甜葉菊割曬機扶禾器：CN207284269U[P]，2018-05-01.

[5]?李遠良，鄒道鐘，張俊三，等.甜葉菊收獲機清選系統設計[J].農業科技與裝備，2020（4）：34-35+38.

[6]?馬冉，趙成雷，趙瑜，等.曲周縣甜葉菊生產現狀調查與分析[J].河北農業科學，2020，24（1）：89-92+96.

[7]?李欽.甜菊收獲技術[J].農業科技通訊，1984（7）：11.

[8]?馮正睿.機械化是甜葉菊產業提質增效的首選[J].農機科技推廣，2017（2）：34+36.