花生摘果技术及其设备的现状与分析

吕小莲 王海鸥 张会娟 胡志超

摘要：对目前花生摘果设备的主要摘果方式及原理进行了归纳总结。在此基础上对两种典型的花生摘果装置全喂入式花生摘果设备和半喂入式花生摘果设备的结构特点与工作原理进行了分析，指出中国现存摘果设备存在的问题，为今后进一步研究花生摘果技术及装置提供参考。

关键词：花生；摘果；技术；设备

中图分类号：Ｓ２２５．７＋３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）18－4116-02

Ｐｒｅｓｅｎｔ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｐｅａｎｕｔ Ｐｉｃｋｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

Ｌ?譈 Ｘｉａｏ－ｌｉａｎ１，２，ＷＡＮＧ Ｈａｉ－ｏｕ１，ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ－ｊｕａｎ１，ＨＵ Ｚｈｉ－ｃｈａｏ１

（１．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１４， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｕｚｈｏｕ ２３９０００， Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｅａｎｕｔ ｐｉｃｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｅａｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｙｐｉｃａｌ ｐｅａｎｕｔ ｐｉｃｋｉｎｇ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｐｅａｎｕｔ ｐｉｃｋｉｎｇ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｃｈ ｉｎ ｐｅａｎｕｔ ｐｉｃｋｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｅａｎｕｔ； ｐｉｃｋｉｎｇ； ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

中国是世界上主要的花生生产国和消费国，同时也是最大的出口国，其种植面积占总面积的２０％左右，居世界第二，总产量居世界第一，年出口创汇达６．１亿美元［１－３］。然而多年来，中国花生机械研究人员少、经济效益差一直困扰着中国花生收获机械行业，导致中国花生收获机械设备性能较低，直接影响了中国花生机械化生产的发展。花生摘果装置是花生收获机的核心部件，中国国内现有的花生摘果装置在摘取较干燥的花生果时效果较好，而对于鲜湿花生果的适应性较差，损伤率较高。因此，从中国的实际情况出发，对现有花生摘果设备进行分析研究，为中国花生摘果装置的研制提供参考。

１花生摘果技术的研究现状

１．１摘果的原理

花生摘果装置主要靠冲击、摩擦、蓖梳等原理进行花生荚果的摘取［４］。①冲击摘果：靠摘果部件与花生植株结果部分相互冲击使花生果脱落。所需冲击强度大小受果柄强度的影响，冲击强度增加可提高生产率和果实的摘净率，但易增加果实的破损率；降低冲击强度能够减少果实的破损率，却降低了果实的摘净率及生产率。冲击强度一般通过冲击速度或摘果滚筒的转速来调节。②摩擦摘果：靠花生植株与摘果部件之间的摩擦进行摘果；摘净率的大小与摩擦力的大小有关，增强摩擦力可以提高生产率及摘净率，但会造成花生壳破裂；通过改变摘果装置上滚筒与凹板之间的间隙，可调整摩擦作用的强度。③蓖梳式摘果：通过摘果部件对采摘物施加冲击拉力使花生荚果从花生茎秆脱落；蓖梳式摘果效果的大小与摘果部件的形状及运动速度有关。

１．２摘果的主要方式

花生摘果设备在提高劳动率的同时，使劳动力不足的问题也得到了解决。现有花生摘果设备按喂入方式不同，分为全喂入式和半喂入式［５］。全喂入式摘果时花生植株全部进入滚筒，功率消耗大，摘果不净，分离不清，破碎率高，主要用于从晾干后的花生蔓上摘果。半喂入式摘果时只有花生植株结果部分进入摘果滚筒，其消耗的动力小，破碎率低，摘果后的花生蔓整齐，便于储存及综合利用，其对干、湿花生蔓都可使用，并可与手扶拖拉机配套在田间进行作业，但其结构较为复杂，制造成本较高。

２花生摘果设备的研究现状

在中国花生摘果设备是近几年才开始推广应用的，主要是基于国外联合收获机的摘果环节。目前，中国使用的花生摘果装置按其喂入方式的不同分为全喂入式和半喂入式两种。

２．１全喂入式花生摘果设备

全喂入式花生摘果设备主要采用冲击、蓖梳式摘果原理，适用于北方晾干后的花生蔓的摘果，如４ＨＺ－６８０型、５ＴＨ－９４０型、５ＨＺ－５００型花生摘果机，４ＨＱＬ－２型花生联合收获机摘果装置等，滚筒类型主要有如下几种［６－１１］。

２．１．１钉齿式摘果滚筒主要由钉齿滚筒和钉齿凹板组成，花生荚果在钉齿的冲击、蓖梳以及在齿侧、齿顶的摩擦下脱落。常用的钉齿有刀齿和楔齿，按螺旋线均匀配置在各齿板上，相互交错均匀排列。该结构适用于花生干蔓摘果，摘后茎蔓被打碎。由于钉齿焊接在齿杆上，加工制造比较麻烦，不耐磨，如遇堵塞可导致钉齿弯曲，而且往往出现因焊接不牢而产生掉齿的现象。在使用过程中为提高摘果滚筒的使用寿命及工作质量，通常采用弹簧齿取代钉齿。例如美国利斯顿１５８０型花生捡拾摘果机［１２，１３］。该摘果机工作时，通过弹齿将条铺在田间的带蔓花生挑起，由螺旋喂入筒集拢喂入摘果滚筒，该摘果机的摘果滚筒组由４个滚筒及凹板组成，各滚筒上均安排有若干排弹齿，第一滚筒主要起升运和喂送作用，同时摘取少量花生果；第二和第三滚筒起摘果作用，凹板上安有数排弹齿，利用蓖梳与打击作用摘取花生果，第四滚筒用来摘净花生蔓上残余的花生果，并将花生蔓送到分离机构。

２．１．２轴流式摘果滚筒花生蔓由滚筒切向或轴向喂入，沿滚筒轴向做螺旋运动，利用滚筒的离心作用、摘果元件的反复打击、蓖梳及摩擦作用进行摘果。由于花生蔓沿滚筒轴向流动，摘果时间长，因此花生果与茎秆分离性较好，摘果率较高，但茎秆相应断碎多，功耗大。滚筒上的摘果元件多数为杆齿及叶片齿，滚筒的长度主要取决于其分离能力，滚筒越长，允许的喂入量越大，但能耗及茎秆破碎率均增加。常用的轴流式摘果滚筒有圆柱形和圆锥形两种，锥形滚筒虽然输出转速一致，但滚筒前后两端的线速度相差较大，因而对花生果的损伤较大，易堵塞，且锥形滚筒尾部粗大，导致整机体积庞大。该类设备均存在摘果不净、分离不清、消耗功率大等缺点。例如，烟台市农业机械科学研究所研制开发的５ＨＺ－５００型花生摘果机［８］。该机由拖拉机或电动机带动，靠人工将待摘的鲜花生喂入摘果滚筒，摘果滚筒上的弹簧齿与露出凹板筛的固定弹簧齿对其梳篦和击打进行摘果，花生蔓在滚筒的带动下沿上盖的螺旋导向槽轴向移动，从尾端由排草轮送出机外，摘下的荚果经凹板筛落下，沿滑板流向输送搅龙，送出机外。

２．１．３差动式摘果滚筒通过传动装置使花生摘果滚筒与花生输送搅龙反方向转动，实现差动式的花生摘果。工作过程中，花生果垂到摘果滚筒的下面，通过固定的弹性摘果杆将花生摘下。采用该方式摘果破碎率较低，摘果效率较高，但其作业环境差，设备功耗大，清洁率及摘净率较差。摘果过程中花生蔓被打碎，易产生堵塞，且不易于花生蔓的储存及综合利用。

２．２半喂入式花生摘果设备

半喂入式花生摘果设备主要通过相向滚动的摘果滚筒将花生摘下，对干、湿花生蔓都可使用，适应于南方地区，其摘果效率及损失率与机具收获环节的整齐度及喂入环节的夹持有很大的关系，现有机型在摘果效率、损失率上还不稳定，并且由于其结构和传动比较复杂、制造成本高，还未得到很好推广，一般应用于花生联合收获机。例如，农业部南京农业机械化研究所研制的４ＨＬＢ－２型半喂入花生联合收获机摘果装置［１４］，其摘果部件采用双滚筒、差相组配形式，摘果滚筒相对于夹持链呈一定角度配置。工作时，摘果滚筒向内侧高速旋转，花生果从两滚筒间经过，受摘果叶片高速击打，荚果从植株上脱离。

３存在的问题与建议

中国现有的花生摘果设备主要集中在中小型机具的研制和推广上，生产企业众多，产品技术含量低，存在大量粗制滥造，大多设备具有性能不稳定，功耗大，可靠性、适应性差等问题。为此提出如下建议：①加强设备工作机理等基础理论性研究。针对花生摘果机理进行研究，从原理上寻找新的突破口，同时也应该寻求一些新的技术方法，并对多种摘果技术方法进行分析，找出最佳组合，为花生摘果设备的设计提供理论依据，从根本上解决花生摘果的问题。②及时地掌握国内外花生摘果设备的最新动态及发展趋势。借助各国先进技术和经验，以市场为导向，加快发展符合中国实际情况和具有中国特色的花生摘果设备，为中国花生产业机械化进程的发展创造条件。③在今后的研制中加强自主创新能力。加强研发队伍建设，增强研发力量，进行具有自主知识产权的花生摘果设备的开发，在满足设备可靠性及适应性的同时，提高其性能与质量，并将花生摘果设备的成本控制在能满足中国农民消费水平的合理范围内。

４结语

目前，随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，各国市场对花生的需求量越来越大，在农村经济产业结构战略性调整稳步推进的形式下，中国花生摘果设备将得到进一步发展；另外，花生生产全过程机械化是中国农机产品的发展重点之一，今后一段时间将会得到较快发展；中国农业生产力相对落后，有效需求不足，农村分散经营的生产体制和农民的消费水平决定今后一段时间中国仍以中小型花生摘果设备的研究与推广为主。

参考文献：

［１］ 张智猛，胡文广，许婷婷，等．中国花生生产的发展与优势分析［Ｊ］．花生学报，２００５，３４（３）：６－１０．

［２］ 张吉民．中国花生产业现状与入世后发展对策［Ｊ］．世界农业，２００３（１）：２５－２７．

［３］ 尚书旗，王方艳，刘曙光，等．花生收获机械的研究现状与发展趋势［Ｊ］．农业工程学报，２００４，２０（１）：２０－２５．

［４］ 李宝筏． 农业机械学［Ｍ］．北京：中国农业出版社，２００３．

［５］ 尚书旗，刘曙光，王方艳，等．花生生产机械的研究现状与进展分析［Ｊ］．农业机械学报，２００５（３）：１４３－１４７．

［６］ 烟台市农业机械科学研究所．蓖梳式圆柱形轴流滚筒［Ｐ］．中国专利：ＣＮ０２２７０４２５．６，２００４－０１－２１．

［７］ 王晓燕，梁洁，尚书旗，等．花生摘果机具的研究现状与性能分析［Ｊ］．农机化研究，２００６（１１）：３９－４２．

［８］ 李雪山，孙奎军，李春燕． ５ＨＺ－５００型花生摘果机的设计［Ｊ］． 山东农机，２００５（１）：３１．

［９］ 耿端阳．卧式双滚筒花生摘果装置的设计［Ｊ］．农机化研究，２００８（１）：９８－１０１．

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收稿日期：２０１１－１１－２３

基金项目：国家现代农业技术体系建设资金资助专项（CARS-14-08B）；江苏省博士后基金资助项目（1101050C）

作者简介：吕小莲（１９７４－），女，浙江黄岩人，副教授，博士，主要从事农业装备工程技术方面的研究，（电话）１３５１６４１２４１５（电子信箱）ｌｘｌ５００＠１６３．ｃｏｍ。