丘陵山地甘薯收获机的研制及机收品种筛选

刘丽敏+徐锦大+黄赟+季志仙+吕美巧

摘要：根据浙江省迷你甘薯收获的实际情况和甘薯收获机的研究现状，设计了丘陵山地甘薯收获机，并对不同品种的甘薯进行了对比试验，筛选出适合机收的甘薯种类。

关键词：丘陵山地；甘薯；收获机；对比试验

中图分类号：S225.7+1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）15-3647-03

Development and Varieties Screening of Sweet Potato Harvester in Hilly Region

LIU Li-min1， XU Jing-da1， HUANG Yun1， JI Zhi-xian2， L? Mei-qiao3

（1. Zhejiang Academy Institute of Agricultural Machinery， Jinhua 321017，Zhejiang， China；

2.Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310021，China；3.Jinhua Dolytechnic， Jinhua 321007， Zhejiang， China）

Abstract：Based on the situation of “mini sweet potato” of the harvest and sweet potato harvester in Zhejiang province， sweet potato harvester for hilly mountain was designed. Comparing experiments were conducted on the different varieties of sweet potato to select sweet potato varieties suitable for harvester.

Key words： hilly mountain； sweet potat； harvester； contrast test

收稿日期：2013-11-14

基金项目：浙江省科技计划公益技术研究农业项目（2010C32058）

作者简介：刘丽敏（1979-），女，浙江义乌人，高级工程师，硕士，主要从事农业机械研究，（电话）0579-89157785（电子信箱）

jhllm@126.com。

浙江省甘薯种植面积为6.7万hm2左右，主要分部在丘陵山区。近十年来，优质迷你甘薯发展快速，呈现规模化和产业化发展。迷你甘薯收获时间从6月上旬开始到11上旬结束，夏季高温炎热，秋季正是农忙季节，由于农村劳动力资源日趋紧缺，用工成本连年上升，导致甘薯收获成本日益增加，因此迫切需要发展甘薯机械化收获设备。

1 甘薯收获机研究现状

自20世纪60年代开始，中国引进了系列马铃薯收获机，如西德VR-2、波兰RCE-2、英国Johson、瑞士Samro Junior和前苏联的KTH-2型收获机等，通过对不同机型收获机的结构和性能进行比较，开始了适合我国薯类收获的收获机的研制[1]。到20世纪90年代，我国先后研制出了与国产小四轮拖拉机配套的小型升运链式马铃薯收获机和振动式马铃薯收获机[1]。其中与20 kW以上四轮拖拉机配套的薯类收获机有4SU2型大垄（双行）薯类收获机[2]、4UD-2型双行薯类收获机[3]、4KU-130型块茎类收获机[4]、4VM-24型马铃薯双行挖掘机[5]、中农机美诺1700型马铃薯联合收获机[6]等。与14.7 kW以下小四轮配套的薯类收获机机型有4SL-650A型薯类收获机[7]、多功能根茎收获机[5]、4SG系列悬挂式薯类作物收获机、4SS-30型薯类收获机[8]等。

这些机型在我国北方都得到了不同程度的应用，但也存在着一些问题。薯类收获机械在挖掘、升运、筛选分离等环节均不同程度存在着技术不过关、机具不配套及缺少适用机型等问题[9]。挖掘铲存在挖掘阻力大，碰到小石块易崩口等缺点。目前薯类收获机上应用得最广泛的分离装置是杆条式升运器，亦称为升运链。它具有较强的分离性能，结构简单，但金属用量较大，金属链磨损较快[10]。专门针对南方红黄壤土质的丘陵山地甘薯收获机还比较少，近几年虽然从山东等地引进了一些小型薯类收获机，但由于土地板结等原因，阻力大，甘薯机收存在挖掘铲入土浅、破损率高，配套动力功率不足的问题，影响了甘薯机械收获的进一步推广。

为了解决小型薯类收获机在红黄壤土质中作业存在的挖掘阻力大、薯土分离不净、操作不便等问题，在研究各种类型甘薯收获机的基础上，结合浙江省种植的迷你甘薯的农艺特性，研究设计了一种针对南方丘陵山地红黄壤黏性土质的小型南方丘陵山地甘薯收获机，选用11 kW配套动力作业。

2 丘陵山地甘薯收获机

2.1 甘薯收获机基本构造及原理

甘薯收获机可一次性完成甘薯挖掘、土壤和薯块分离、薯块条状铺放于地表面等多项作业。其基本构造主要由牵引底盘、机架、悬挂装置、挖掘装置、输送分离装置和动力传动装置等组成。基本工作原理为：收获机在拖拉机底盘的牵引及动力传动下，由挖掘铲将垄中的甘薯连土全部铲起，随着收获机组的前进，将铲起的薯块和土送至栅条式输送分离装置上，大部分土从栅条间隙漏下，薯块被向后输送，然后落于地表，成条状铺放，再由人工捡拾。在田头转弯时，通过液压分配器和油缸的共同作用提升甘薯收获机，使收获机抬离地面，然后转向。在工作时，通过油缸的锁紧机构，使收获机的挖掘刀与地面呈20°夹角接触并锁紧，挖掘刀处于工作位置，可在15～35 cm挖掘深度进行调节。收获机的整机外形如图1所示。endprint

2.2 甘薯收获机主要部件设计

2.2.1 两挡变速的挂接箱设计 本机的底盘采用CN151型手扶拖拉机的变速箱结构，收获机的动力输入通过CN151型的犁刀变速箱的犁刀变速齿轮与收获机上的挂接箱上的啮合齿轮传入，再经过链传动，把动力传动到升运链的驱动链轮上，驱动升运链运动。

在挂接箱中设有拨叉和两挡变速齿轮，以实现针对不同土壤性质，不同的升运链分离速度。在沙质土壤中用快挡速度，升运链的设计线速为1.6 m/s，能快速将薯块和土壤分离，而不会使薯块长时间在升运链上滚动，擦伤表皮，影响薯块的商品性。在红黄壤土质中使用慢挡速度，升运链的设计速度为1.2 m/s ，能彻底将薯块和土壤分离干净，不擦伤薯块的表皮，避免影响甘薯的商品性。

2.2.2 弧形挖掘铲 挖掘部件的作用是把薯块和土壤一起挖出，并把其传送到分离部件上去。对用于黏重土壤的挖掘铲应有较强的碎土能力，便于薯土分离；牵引阻力小，刃口的耐磨性要好。根据南方甘薯垄作的特性，在多次试验的基础上，设计了如图2所示的固定式弧形挖掘铲。采用弧形弯铲后，即可保证在垄作的甘薯中间部分的挖掘深度，又可增强挖掘铲的碎土性，进而减小了挖掘铲的阻力。

为了减少挖掘铲的行进阻力，在弧形的设计基础上还设计了尖点突破结构， 如图3所示。在挖掘过程中，通过突出的一点使力量集中，把黏性较重的红黄壤垡开，使板结土块有所松动，进而减少行进阻力，顺利地把土壤和薯块垡开，使土块和薯块的混合物能顺利进入分离装置。

3 试验与机收品种筛选

该机对浙江省目前栽种比较普遍的甘薯品种进行对比试验，进行了50 m不同品种机械收获数据测量，试验结果如表1所示。从表1可以看出，该机对丘陵山地甘薯机械收获的明薯率达99%以上，但不同品种和薯块的大小对其机械收获的效果还是有影响的。对于较大薯块浙薯13和浙薯75，在升运分离过程中，易在升运链上打滚而擦伤表皮，影响薯块的商品性。对于迷你甘薯心香与浙紫1号，由于其自身的甘薯特性，如心香品种具有地下部结薯浅而集中，薯块长度在10 cm左右的特点，其伤薯率就较低，且表皮无擦伤等缺陷，整个机收过程较理想，不影响甘薯的商品性，达到机收的要求。

4 小结

根据浙江省迷你甘薯种植的实际情况和该地区丘陵山地红黄壤黏性较重的特点，设计了与拖拉机变速箱相配套的二挡变速挂接箱以及弧形挖掘铲，较好地解决了丘陵山地甘薯机收的适应性问题，并通过试验对比，得出薯块较浅而集中且大小合适的甘薯品种较适合机收，既能提高收获的生产效率又能不影响薯块的商品性，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 吕美巧.小型元胡收获机的研制[D].南京：南京农业大学，2013.

[2] 周鹏飞.介绍两种薯类生产机具[J].新农业，2001（9）：48.

[3] 王洪君，闵令强，黄保申，等.4UD-2型双行番薯类收获机[J].山东农机，2004（12）：31.

[4] 佚 名.4KU-130型块茎类收获机[J].农家致富，2008（1）：29.

[5] 安徽农网.介绍几种薯类收获机械[EB/OL].http：//www.ahnw.gov.cn/2006nykj/html/2005-09-18.

[6] 佚 名.中农机美诺1700型马铃薯联合收获机[J].农业开发与装备，2008（6）：14.

[7] 林存修，张瑞民.4SL-650A型薯类收获机[J].山东农机化，2003（10）：14.

[8] 佚 名.4SG系列悬挂式薯类作物收获机[J].江西农机，1999（3）：9.

[9] 尹兆刚，蒋金琳，王东伟，等.小型薯类收获机设计与田间试验[J].农机化研究，2012，10（10）：114-116.

[10] 王万钧.农业机械设计手册（下册）[M].北京：机械工业出版社，1988.endprint

2.2 甘薯收获机主要部件设计

2.2.1 两挡变速的挂接箱设计 本机的底盘采用CN151型手扶拖拉机的变速箱结构，收获机的动力输入通过CN151型的犁刀变速箱的犁刀变速齿轮与收获机上的挂接箱上的啮合齿轮传入，再经过链传动，把动力传动到升运链的驱动链轮上，驱动升运链运动。

在挂接箱中设有拨叉和两挡变速齿轮，以实现针对不同土壤性质，不同的升运链分离速度。在沙质土壤中用快挡速度，升运链的设计线速为1.6 m/s，能快速将薯块和土壤分离，而不会使薯块长时间在升运链上滚动，擦伤表皮，影响薯块的商品性。在红黄壤土质中使用慢挡速度，升运链的设计速度为1.2 m/s ，能彻底将薯块和土壤分离干净，不擦伤薯块的表皮，避免影响甘薯的商品性。

2.2.2 弧形挖掘铲 挖掘部件的作用是把薯块和土壤一起挖出，并把其传送到分离部件上去。对用于黏重土壤的挖掘铲应有较强的碎土能力，便于薯土分离；牵引阻力小，刃口的耐磨性要好。根据南方甘薯垄作的特性，在多次试验的基础上，设计了如图2所示的固定式弧形挖掘铲。采用弧形弯铲后，即可保证在垄作的甘薯中间部分的挖掘深度，又可增强挖掘铲的碎土性，进而减小了挖掘铲的阻力。

为了减少挖掘铲的行进阻力，在弧形的设计基础上还设计了尖点突破结构， 如图3所示。在挖掘过程中，通过突出的一点使力量集中，把黏性较重的红黄壤垡开，使板结土块有所松动，进而减少行进阻力，顺利地把土壤和薯块垡开，使土块和薯块的混合物能顺利进入分离装置。

3 试验与机收品种筛选

该机对浙江省目前栽种比较普遍的甘薯品种进行对比试验，进行了50 m不同品种机械收获数据测量，试验结果如表1所示。从表1可以看出，该机对丘陵山地甘薯机械收获的明薯率达99%以上，但不同品种和薯块的大小对其机械收获的效果还是有影响的。对于较大薯块浙薯13和浙薯75，在升运分离过程中，易在升运链上打滚而擦伤表皮，影响薯块的商品性。对于迷你甘薯心香与浙紫1号，由于其自身的甘薯特性，如心香品种具有地下部结薯浅而集中，薯块长度在10 cm左右的特点，其伤薯率就较低，且表皮无擦伤等缺陷，整个机收过程较理想，不影响甘薯的商品性，达到机收的要求。

4 小结

根据浙江省迷你甘薯种植的实际情况和该地区丘陵山地红黄壤黏性较重的特点，设计了与拖拉机变速箱相配套的二挡变速挂接箱以及弧形挖掘铲，较好地解决了丘陵山地甘薯机收的适应性问题，并通过试验对比，得出薯块较浅而集中且大小合适的甘薯品种较适合机收，既能提高收获的生产效率又能不影响薯块的商品性，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 吕美巧.小型元胡收获机的研制[D].南京：南京农业大学，2013.

[2] 周鹏飞.介绍两种薯类生产机具[J].新农业，2001（9）：48.

[3] 王洪君，闵令强，黄保申，等.4UD-2型双行番薯类收获机[J].山东农机，2004（12）：31.

[4] 佚 名.4KU-130型块茎类收获机[J].农家致富，2008（1）：29.

[5] 安徽农网.介绍几种薯类收获机械[EB/OL].http：//www.ahnw.gov.cn/2006nykj/html/2005-09-18.

[6] 佚 名.中农机美诺1700型马铃薯联合收获机[J].农业开发与装备，2008（6）：14.

[7] 林存修，张瑞民.4SL-650A型薯类收获机[J].山东农机化，2003（10）：14.

[8] 佚 名.4SG系列悬挂式薯类作物收获机[J].江西农机，1999（3）：9.

[9] 尹兆刚，蒋金琳，王东伟，等.小型薯类收获机设计与田间试验[J].农机化研究，2012，10（10）：114-116.

[10] 王万钧.农业机械设计手册（下册）[M].北京：机械工业出版社，1988.endprint

2.2 甘薯收获机主要部件设计

2.2.1 两挡变速的挂接箱设计 本机的底盘采用CN151型手扶拖拉机的变速箱结构，收获机的动力输入通过CN151型的犁刀变速箱的犁刀变速齿轮与收获机上的挂接箱上的啮合齿轮传入，再经过链传动，把动力传动到升运链的驱动链轮上，驱动升运链运动。

在挂接箱中设有拨叉和两挡变速齿轮，以实现针对不同土壤性质，不同的升运链分离速度。在沙质土壤中用快挡速度，升运链的设计线速为1.6 m/s，能快速将薯块和土壤分离，而不会使薯块长时间在升运链上滚动，擦伤表皮，影响薯块的商品性。在红黄壤土质中使用慢挡速度，升运链的设计速度为1.2 m/s ，能彻底将薯块和土壤分离干净，不擦伤薯块的表皮，避免影响甘薯的商品性。

2.2.2 弧形挖掘铲 挖掘部件的作用是把薯块和土壤一起挖出，并把其传送到分离部件上去。对用于黏重土壤的挖掘铲应有较强的碎土能力，便于薯土分离；牵引阻力小，刃口的耐磨性要好。根据南方甘薯垄作的特性，在多次试验的基础上，设计了如图2所示的固定式弧形挖掘铲。采用弧形弯铲后，即可保证在垄作的甘薯中间部分的挖掘深度，又可增强挖掘铲的碎土性，进而减小了挖掘铲的阻力。

为了减少挖掘铲的行进阻力，在弧形的设计基础上还设计了尖点突破结构， 如图3所示。在挖掘过程中，通过突出的一点使力量集中，把黏性较重的红黄壤垡开，使板结土块有所松动，进而减少行进阻力，顺利地把土壤和薯块垡开，使土块和薯块的混合物能顺利进入分离装置。

3 试验与机收品种筛选

该机对浙江省目前栽种比较普遍的甘薯品种进行对比试验，进行了50 m不同品种机械收获数据测量，试验结果如表1所示。从表1可以看出，该机对丘陵山地甘薯机械收获的明薯率达99%以上，但不同品种和薯块的大小对其机械收获的效果还是有影响的。对于较大薯块浙薯13和浙薯75，在升运分离过程中，易在升运链上打滚而擦伤表皮，影响薯块的商品性。对于迷你甘薯心香与浙紫1号，由于其自身的甘薯特性，如心香品种具有地下部结薯浅而集中，薯块长度在10 cm左右的特点，其伤薯率就较低，且表皮无擦伤等缺陷，整个机收过程较理想，不影响甘薯的商品性，达到机收的要求。

4 小结

根据浙江省迷你甘薯种植的实际情况和该地区丘陵山地红黄壤黏性较重的特点，设计了与拖拉机变速箱相配套的二挡变速挂接箱以及弧形挖掘铲，较好地解决了丘陵山地甘薯机收的适应性问题，并通过试验对比，得出薯块较浅而集中且大小合适的甘薯品种较适合机收，既能提高收获的生产效率又能不影响薯块的商品性，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 吕美巧.小型元胡收获机的研制[D].南京：南京农业大学，2013.

[2] 周鹏飞.介绍两种薯类生产机具[J].新农业，2001（9）：48.

[3] 王洪君，闵令强，黄保申，等.4UD-2型双行番薯类收获机[J].山东农机，2004（12）：31.

[4] 佚 名.4KU-130型块茎类收获机[J].农家致富，2008（1）：29.

[5] 安徽农网.介绍几种薯类收获机械[EB/OL].http：//www.ahnw.gov.cn/2006nykj/html/2005-09-18.

[6] 佚 名.中农机美诺1700型马铃薯联合收获机[J].农业开发与装备，2008（6）：14.

[7] 林存修，张瑞民.4SL-650A型薯类收获机[J].山东农机化，2003（10）：14.

[8] 佚 名.4SG系列悬挂式薯类作物收获机[J].江西农机，1999（3）：9.

[9] 尹兆刚，蒋金琳，王东伟，等.小型薯类收获机设计与田间试验[J].农机化研究，2012，10（10）：114-116.

[10] 王万钧.农业机械设计手册（下册）[M].北京：机械工业出版社，1988.endprint