馬鈴薯原原種收獲分級設備研究

權小兵，水清明，師麗麗，張娟寧，程永龍，張鶴瀟

（定西市農業科學研究院，甘肅 定西 743000）

馬鈴薯在我國具有廣泛的種植面積。由于其具有較強的適應性，產值高，因此大力發展馬鈴薯種植，對優化我國農業產業結構，實現農業創收具有重大意義。由于馬鈴薯機械收獲水平低，因此對其進行分級需耗費大量的人力、物力。為滿足市場對馬鈴薯的分級要求，降低人工成本，加大對馬鈴薯收獲分級設備的研究顯得尤為重要。目前，市面上馬鈴薯原原種收獲機缺少分級功能，即使有分級功能的收獲機，由于其電機體積大、油耗高，分級過程中往往因震動偏離路線。因此，本文主要就馬鈴薯原原種的收獲分級設備進行研究。

1 馬鈴薯原原種

馬鈴薯屬于多年生的草本作物，具有較高的營養價值和藥用價值。馬鈴薯可通過加工形成淀粉、生物膠、休閑食品等，也可應用于醫藥、紡織、染料等工業。馬鈴薯原原種是種薯的脫毒試管苗經過移栽或扦插最初產生的種薯。該種薯個頭小，標準高，不攜帶任何病毒或類病毒且無細菌、真菌感染。通常馬鈴薯原原種的培育在溫室或室內進行，管理人員應做好蚜蟲，螨蟲等害蟲的預防工作。目前，我國馬鈴薯原原種的生產方式主要有無土基質栽培、試管薯誘導生產以及氣霧栽培生產三類[1]。馬鈴薯原原種作為我國現代化馬鈴薯種植的優選種薯，適合大面積種植。由于其種薯品質較好，因此不會因細菌、病毒等的侵襲造成其退化，進而產生各類疾病，所以能夠保證良好的作物產量和品質。

2 馬鈴薯收獲機

2.1 收獲機主要機型

目前，我國馬鈴薯收獲機主要為牽引式收獲機和自走式收獲機兩大類。牽引式收獲機是目前使用最為廣泛的一類。根據馬鈴薯種植面積的大小，種植人員可分別選用牽引挖掘式收獲機或牽引式聯合收獲機[2]。

2.2 總體結構

牽引挖掘式收獲機主要依靠振動篩和挖掘鏟實現馬鈴薯的收獲和分級。但由于我國馬鈴薯種植區域較廣，且地形地貌不一，因此牽引挖掘式收獲機種類繁多且存在較多使用問題。

牽引式聯合收獲機應用普遍。現階段，我國使用的馬鈴薯原原種收獲分級設備主要與拖拉機配套進行收獲作業。通過將收獲設備懸掛于拖拉機的后懸掛部位，進而利用拖拉機提供的動力開展馬鈴薯的收獲作業。馬鈴薯原原種收獲設備總體結構主要包括挖掘鏟、鎮壓輪、輸送裝置、分離裝置、清選裝置、機架、連接桿、傳動軸、變速箱等。收獲過程中，首先使用挖掘鏟將馬鈴薯從地下挖出。隨后使用鎮壓輪將其表面覆蓋的土塊壓碎。再使用分離裝置將馬鈴薯與其莖稈、枝葉進行分離。隨后通過清選裝置，將不同大小的馬鈴薯進行尺寸分選。最后，將不同體積的馬鈴薯分別進行分裝，從而實現最終的機械化收獲作業。

自走式聯合收獲機與牽引式收獲機不同。該類型收獲機主要由殺秧、碎土、挖掘、分離、輸送、分級、袋裝裝置以及駕駛室和機架等部分組成。該類收獲機可實現殺秧、挖掘、分離清選、分級一體化，具有機械化程度高、工作效率高、收獲品質高等特點。該類收獲機可在去除薯秧的同時將馬鈴薯、殘余薯以及土塊一起崛起，隨后進入分離裝置完成去土、除秧和分級工作。

2.3 清選分級原理

目前，馬鈴薯收獲機分級功能主要是以傳統的分選機為原型進行設計的。該功能增加了馬鈴薯收獲機的整體功能，實現了馬鈴薯的聯合收獲，大大提高了工作效率。馬鈴薯分級功能的實現主要依靠收獲機中的清選裝置。收獲分級設備，在拖拉機的牽引下前進時將馬鈴薯運送到下級輸送機，上下級輸送機在將其運送至清選裝置上，隨后清選裝置對馬鈴薯進行分級。最后，不同級別的馬鈴薯進入各自的倉斗內，倉斗下的出料口配備控制器，可實現機械化裝袋工作。清選分級裝置目前主要包括清選輥、清選架體、清選毛刷、調整機構、傳動機構組成。其中，清選輥作為分級功能的主要部件，通常由金屬材料制成。由于其表面具有螺旋槽，因此在裝配時左、右旋的清選輥可成對安裝，在雙螺旋的推動作用下促使馬鈴薯橫向運動[3]。另外，由于馬鈴薯在移動過程中不停旋轉，清選裝置內的清選毛刷在該過程中不斷清除馬鈴薯表面的泥土。其次，旋轉過程尺寸較小的馬鈴薯可從清選輥的空隙處落下，從而實現對馬鈴薯的分級工作。

3 各類收獲分級設備對比

牽引式馬鈴薯收獲機中的牽引挖掘式馬鈴薯收獲機具有傷薯率低、明薯率高、含雜率低，結構簡單、操作方便、與之相配的拖拉機常見、適用于小地塊、價格便宜。但該收獲機勞動強度較大，適用于我國馬鈴薯小面積種植的區域。由于該類收獲機適用場景較少，目前已被逐步取代。

牽引式馬鈴薯聯合收獲機具有傷薯率低、明薯率高、含雜率低，可一次性完成馬鈴薯的挖掘、土薯分離、輸送、分級工作。該收獲機勞動強度低、工作效率高。但該類型收獲機對配套的拖拉機動力要求較高且操作較為繁瑣，主要適用于大中型地塊，是目前主要使用的收獲機類型[4]。

自走式馬鈴薯聯合收獲機具有操作簡單，自帶動力輸出裝置可一次性完成馬鈴薯的殺秧、挖掘、土薯分離、輸送、分級、裝袋等工作，且勞動強度低，工作效率高。但類型收獲機傷薯率、含雜率較高、價格較高、維護工作較為復雜。目前主要應用于國外大型農場，我國馬鈴薯種植區內使用率極低。

4 收獲分級設備存在的問題

4.1 清選分級效率低

馬鈴薯單位時間內進入分級設備的數量決定其利用效率。進入數量過多會造成馬鈴薯運動速度下降，進而導致分級準確性和效率下降。進入數量少又可造成分級設備空間浪費，影響馬鈴薯分級效率。

另外，清選輥的轉動速度直接影響馬鈴薯的移動速度，進而直接影響馬鈴薯的掉落效率。其次，清選輥間隙大小也會影響分級效率。過大會造成分級不準確，過小會造成馬鈴薯大量聚集，無法快速排出。

4.2 傷薯

分級設備運轉過程中一旦馬鈴薯數量過多會造成聚集，不僅難于實現正常分級，還會造成壓力激增，導致下層的馬鈴薯被磨損，出現大量破皮現象。另外，馬鈴薯在掉落至清選輥上時，容易出現磕碰現象。其次，清選輥轉速往往過快，導致馬鈴薯在與清選輥接觸時出現破皮現象。因此，對于分級設備的設計研究應以調整轉速、減少磨損、合理控制投入量為主要方向，從而有效提高馬鈴薯的分級效率。

5 展望

綜上所述，隨著馬鈴薯原原種的大面積種植，馬鈴薯收獲分級設備應用逐漸增多。為提高馬鈴薯收獲分級設備的工作效率，減少農民工作量，我國應加大對馬鈴薯收獲分級設備的研究。目前，我國馬鈴薯收獲設備主要選用牽引式馬鈴薯聯合收獲機，但該設備對配套的動力要求高，需要大功率拖拉機牽引其作業，且操作復雜，適合大面積種植區域。另外，現階段使用的收獲分級設備具有分級效率低、傷薯率高等缺點。對于后期分級設備的研究應從提高設備部件的裝配精度出發，提高機器參數設置范圍和精準度，可根據實際分級需要調整輥軸的轉速和間隙，減少分級設備對馬鈴薯表皮的破壞。其次，還可通過在輥軸表面套上一層食品級橡膠，從而減少馬鈴薯蹭皮現象的發生，進而提高馬鈴薯的收獲品質。