花生分段收获机械研究现状及应用对策

李国昉，陈立东，张　亮，陈秀宏，杜凤永

(1. 河北科技师范学院机电工程学院，河北 秦皇岛 066600； 2. 河北永发鸿田农机制造有限公司，河北 唐山 063500)



花生分段收获机械研究现状及应用对策

李国昉1，陈立东1，张亮1，陈秀宏1，杜凤永2

(1. 河北科技师范学院机电工程学院，河北 秦皇岛 066600； 2. 河北永发鸿田农机制造有限公司，河北 唐山 063500)

摘要：分段收获是我国大部分地区广泛应用的花生收获方式，花生收获机是分段收获中重要的作业机具，实现分段收获机械化，可降低收获作业成本，提高收获作业效率，对实现我国花生生产机械化具有重要作用。本文综述了目前我国花生分段收获机械的主要类型和特点，分析了花生收获机中的挖掘机构、分离机构、输送铺放机构等主要机构的形式和优缺点，指出了花生分段收获机应用中存在的问题，提出花生分段收获机械化的对策和建议。

关键词：花生；分段收获；收获机械；

花生收获作业一般包括破土挖掘、分离泥土、铺条晾晒、捡拾摘果和清选分级等环节[1]。在河北、山东、河南等花生主产区，广泛使用机械化分段收获方法来完成挖掘、分离和铺放等作业，铺放的花生由人工收集或用机械捡拾后摘下荚果[2]。花生收获机是分段收获采用的主要设备，具有结构简单、节省劳力、造价低廉的特点。

1花生分段收获机械的主要类型

花生收获机主要包括挖掘机构、分离机构和铺放机构等。按照挖掘机构与分离机构的配置方式，花生收获机可分为挖掘与分离机构分开式和挖掘与分离机构一体式两种形式[3]。

1.1挖掘分离机构分开式

1.1.1铲链组合式由挖掘铲和分离链组成，挖掘铲将花生铲离开面，分离链将花生秧以一定频率和幅度边抖动边向后输送，最后将花生秧以一定速度抛洒在收获机后的地表。铲链式收获机工作性能可靠，收获损失率、破碎率较低，能适应各种土壤条件。国内生产的4HW-800、4HW-65D、4HFs-150等型号的花生收获机为铲链结合式，美国的LP-2型花生收获机、荷兰的PH-2型花生收获机都应用挖掘铲与分离链相组合的工作原理[4]。

1.1.2铲筛组合式铲筛组合式花生收获机即将挖掘铲与分离筛两装置融为一体，挖掘铲固定于分离筛的前部，分离筛往复振动，把挖掘下的花生与泥土边向后输送边抖动分离，最后将花生铺放于田间。筛子兼起分离和输送作用，分离效果较好，但花生秧易堵塞筛面，且动力消耗大。4HW-700、4H-800、HS-73型花生收获机属铲筛组合式。

针对铲筛组合式收获机无法实现花生果秧的有序铺放、不利于对花生田间晾晒和捡拾摘果等后续作业的缺陷，生产厂家在铲筛式收获机上加装夹持输送链条，开发出铲筛链组合式收获机，使挖掘后的花生有序铺放。河北永发鸿田农机制造有限公司研制的4HS-2型花生收获机，链条夹持住花生秧并向后输送，整齐铺放在机后的地面上。黑龙江省沈景明[5]研制的花生收获机，采用升运链式分离机构与摆动筛式分离机构相结合的双分离方式，便于花生果实的晾晒、后序捆扎和摘果。

为加强分离效果，铲筛链组合式收获机加装拍土装置。青岛农业大学赵思静[6]研制出一种适用于东北地区作业的花生收获机，该机采用往复摆拍式去土装置，由尾部夹持链和尾部夹持铺放杆组成的有序铺放装置可使花生秧铺放整齐均匀，无漏挖和机组碾压，损失低。山东农业大学吕冰[7]设计的振动式花生收获机中，碎土栅将花生秧果上的部分土壤碎掉并抖落到地上。

1.2挖掘分离机构一体式

青岛农业大学尚书旗[8]研制的4H-2型花生收获机，采用摆动式挖掘原理，将挖掘与分离两大机构融为一体，挖掘铲与分离栅条一起左右摆动，实现挖掘、分离和铺放。

2花生分段收获机主要机构分析

2.1挖掘机构

收获花生的第一步是挖掘作业，常用机构为挖掘铲，其主要作用是铲断花生根部、掘起秧土，将掘起的土壤和秧果传输到分离装置上。工作中要求挖掘阻力小、挖掘深度稳定、耐磨损、碎土性好[9]。

根据花生收获机挖掘与分离机构的不同，挖掘铲分为固定式和活动式两种型式。活动式挖掘可分为摆动挖掘、振动挖掘。4HW-800 型花生收获机配置固定式挖掘铲，挖掘后采用分离链去土；其缺点是挖掘阻力大，机组负荷大，常出现挂草壅土现象。4H-2、4HS-2型收获机活动式的挖掘铲配置成双翼铲或对称配置的两个单翼铲。4H-2 型花生收获机采用摆动挖掘机构一次完成挖掘和去土作业，不壅土，碎土能力强，进入收获机的泥土量少，减小了分离负担。

花生挖掘铲有平面铲和曲面铲两种形式。平面铲适用于松软土壤，曲面铲片适用于坚硬土质。平面铲可配置成单铲、双铲和多铲等形式。平面单铲常用在单行收获机上，平面双铲由左右两个铲组成，多用在双行收获机上。4HB-2A 型花生收获机[10]采用左右对称配置的双梯形铲，可一次挖掘垄上 2 行花生。平面多铲的铲刃斜角可以取小些，滑切性能好，用在单行或双行收获机上。4HQL-120型花生分段收获机[11]上配置多块菱形组合挖掘铲，容易入土，拖拉机负荷减轻，避免产生较大土块。

挖掘铲配置切割装置，可解决秧土阻塞、秧蔓缠绕的问题。4HQL-120型花生收获机配置带有切秧盘的滚压限深装置，机组的通过性提高，有利于秧土分离。4H-800型花生收获机侧边配置立式切割器，可及时切断邻行间相互牵扯在一起的杂草和秧蔓，有效排除秧草缠绕阻隔与挑邻行问题，提高作业顺畅性，降低收获损失。

2.2分离机构

花生收获过程的第二道工序，是将花生荚果及根茬从土壤中分离出来，分离机构的常用形式为分离链和振动筛。国外花生收获机分离装置有转筒式和旋转分离栅式。

2.2.1分离链式分离链夹持住花生秧、抖松并去土。花生挖掘时所带泥土量大，机组负荷大，分离链易挂草壅土，运送中容易掉果。4HW-800花生收获机采用倾斜的抖动卷链式分离机构；4HFS-150型花生分段收获机[12]在输送链上设碎土辊，可防止抖土杆工作时秧果被弹起下滑，提高了分离质量。

2.2.2振动筛式振动筛式分离装置结构紧凑、清土效果好、伤果率低。在工作时承受的负荷大，对荚果的破损小，在分离的同时将荚果向后输送，但比分离链振动大。振动筛的频率、振幅等参数影响秧土分离效果、花生秧输送的顺畅性和机组的振动性。

4HW-700花生收获机中[13]，分离筛做前后往复抖动，分离效果较好；但筛面升角较大，花生秧的通过性差，易壅土，碎土能力差。4H-2型收获机通过分离栅条的扇形摆动将花生和泥土分离，分离效果好。4H-800花生收获机采用纵向排布的振动筛分离装置，泥土清洁度好、花生秧成条铺放、分离损失率低。HS-73收获机[14]中，设置振动筛与果土分离筛，振动抖土筛上设置有横向栅条和纵向栅条，纵向栅条上设置有用于分离泥土的波浪式凸起，解决了花生在粘滞土地里土果分离不好的难题[15]。李运东[16]在铲筛式花生收获机上通过分离栅条摆动，使被挖起的土壤受到振动，利用拍打作用碎土，然后使土壤从栅条缝隙落下，分离效果较好。

2.2.3双分离机构筛子与输送链条两种机构共同起分离作用。4H-1型收获机中，采用抖动链与摆动筛分离装置，筛子采用有效分离面较大的条杆筛，在升运链上设置有随动型的抖动器，分离效果明显，荚果损伤率低。山东农业大学吕冰设计振动式花生收获机，采用碎土栅和升运链两种装置实现两次分离。赵思静等在有序铺放的花生收获中，用拍土装置和夹持装置实现两次分离。

2.3输送铺放机构

输送铺放机构将分离后的花生秧输送到机尾并铺放到地表，常用机构为振动筛、夹持输送链。有的花生收获机只设置振动筛或只设置夹持输送链，振动筛或夹持输送链只起输送作用，将花生秧果散落到地表，不具备铺放功能或铺放功能很弱。4HW-700收获机上的分离栅条筛兼分离、输送作用，栅条筛的升角较大，花生秧的通过性差，花生秧铺放混乱。分离链式收获机4HW-800，花生秧通过升运链后铺放无序，给捡拾带来难度。即便具备双分离机构的4H-1型收获机，其铺放功能也较弱。

为便于捡拾，收获机中需要考虑秧果的有序铺放。4H-2收获机通过分离栅条的扇形摆动输送花生并平铺在地面上。赵思静等设计的有序铺放的花生收获机，将来自两路夹持输送装置的花生秧果，在铺放装置前端汇聚到一处，再进入有序铺放装置。山东农业大学吕冰设计振动式花生收获机，采用升运链兼起输送和铺放功能，升运链将花生秧果向后垂直输送，在升运链的尾端抛送到已收区，实现有序铺放。4HQ-2 型全喂入花生联合收获机[17]采用了一种三带式夹持输送机构，弥补了平皮带夹持力不足的缺点。

3 花生分段收获机应用中存在的问题

3.1机械化收获技术与种植制度未充分结合

我国花生种植制度、种植模式多样。种植模式有平作、垄作、覆膜、不覆膜等；种植制度中，有的按大小行种植，有的是等行距种植；有些地区分散种植，有些集中种植。花生机械化分段收获对种植模式、种植制度要求较严，多数花生的种植现状不适应机械化收获。花生收获机作业幅宽一般是固定不变的，大多针对垄作花生设计，对平作花生收获适应性较差。

3.2机械化收获受花生生长特性影响

花生生长受土壤、品种、病虫害的影响，其成熟度、种植地块、收获时间等影响收获质量和收获机的选择[18]。疏松透气的砂壤土最适宜花生的生长与结实，容易去土，减少果土分离损失；黏性土壤加大了分离泥土的难度，对分离机构提出了更高的技术要求；土地干燥板结，造成花生果实随土板结，果土难以分离，收获损失增加；土壤含水率大，地面泥泞，行走困难，无法清选彻底；直立型果实大的花生适合收获机收获；果实小的花生，一般秧矮，机械收获时无法正常夹到合理位置，造成机械无法拔取，输送差，达不到正常作业效果；花生遭到病虫害侵袭而干枯，无法机械化作业，只能人工收获；地块小，花生收获机作业效率低或无法作业。

3.3机具设计制造质量不高，机具使用不当

现有的花生收获机有些机组庞大，造价高，影响保有量；有些制造质量不高，使用过程中出现脱焊、折断现象，影响正常使用；农机手培训少，不按技术规范操作，使用不当，影响机械化收获效用。花生收获作业中，花生生长土质松软，机组前进阻力大，驱动轮易打滑；挖掘阻力大，机组易前倾，无法正常作业；在收获过程中，皮带易打滑，传动效率降低，可靠性较差；收获机两侧挖掘铲的摆幅不一致而产生机器振动等现象时有发生。

4花生分段收获机应用对策分析

4.1标准化种植

花生种植规范要与相应的收获机械相适应，同一地区尽量采用标准化种植，花生种植行间距统一，满足作业幅宽要求。加强对花生种植的规范化指导与管理，实施科学、统一的种植制度，实现标准化生产，为机械化收获作业创造先决条件[19]。

4.2根据花生生长特性，选择适当的机械收获方法

充分分析研究花生生长特性，根据不同的土壤性质、工作环境以及种植农艺，采取正确使用花生机械化收获的技术规范。选用优质的直立型大花生品种种植；尽量选取沙壤地、垄作方式种植；选取适当的成熟期收获；通过轻度灌溉处理花生地或适当延迟收获使其土壤含水率适宜。对农机手进行收获规范的培训。

4.3针对不同地区，选择适当的收获技术

现阶段对于种植规模达到一定水平且配套了摘果等机器的地区，建议使用工作效率高的大型链耙式花生收获挖掘机；对于分散经营的地区，小型高效花生收获机更为有利。重点考虑摆动或振动挖掘的方式或组合作业的形式。借鉴日本、韩国和我国台湾省的花生收获经验，适当发展小型自走式联合收获机，一次性完成花生的挖掘、清土、摘果、集果和秧蔓处理等作业。

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Research Situation and Prospect on Peanut Indirect Harvesters

LI Guo-fang1, CHEN Li-dong1, ZHANG Liang1, CHEN Xiu-hong1, DU Feng-yong2

(1.CollegeofMech.andElec.Engin.,HebeiNormalUniv.ofSci.andTech.,Qinhuangdao066600,China) (2.HebeiYongfahongtianAgr.MachineManufactureLimitedCompany,Tangshan063500,China)

Abstract:Indirect harvest has been widely applied to harvesting peanut in major area of China, and peanut harvesters have been very important for indirect harvest. Realizing that mechanization for indirect harvesting peanuts can reduce operation cost and improve harvesting efficiency, mechanization for indirect harvesting plays an important role in peanut production of China. The main types and the features of indirect harvesters for peanut at present in China are discussed. The forms, advantages and disadvantages of major mechanisms in peanut harvest, such as digging parts, seperating devices and conveying parts, were analyzed. Among the peanut harvesters, some problems were proposed, the countermeasures and suggestions for mechanization of peanut harvest were prospected.

Key words:peanut; indirect harvesting; harvester

中图分类号：S565.2; S225.2

文献标识码：A

作者简介：李国昉(1970-)，女，河北唐海人，河北科技师范学院机电工程学院教授，博士，主要从事农产品加工机械方面研究。E-mail: lgfqyb@aliyun.com

基金项目：唐山市科学技术研究与发展计划 (12120211A)

收稿日期：2016-01-27

DOI：10.14001/j.issn.1002-4093.2016.01.013