我国甘蔗收获机械除杂装置现状及问题分析

温翔 杨佳敏

摘 要：对整秆式甘蔗收获机械除杂装置和切段式甘蔗收获机械的除杂装置工作原理及现状进行了论述，并对其除杂装置除净率低的问题进行了分析。

关键词：甘蔗收获机械;除杂装置;问题分析

中图分类号：S225.53 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.064

甘蔗是世界上重要的糖料作物之一，广泛种植于热带以及亚热带地区。甘蔗产业是许多发展中国家发展经济、消除贫困的支柱产业之一。我国的甘蔗产量居世界第三位，主产区集中在广西、云南、广东、海南等地。而我国甘蔗收获机械化普及程度仍低于印度、巴西等产糖大国，其主要原因之一是收获机械的除杂效果不理想，大量蔗农倾向采用人工剥叶除杂的方式。蔗梢和蔗叶糖分含量低，影响制糖工艺中的出糖率，普通机收含杂率高的甘蔗难以满足糖厂的要求，对甘蔗收获机械除杂装置的创新与优化，仍然是推广甘蔗收获机械化的关键问题。

1 我国甘蔗收获机械除杂装置的现状

甘蔗收获机械分为整秆式和切段式。整秆式收获是将甘蔗整根喂入后剥叶、堆集，而切段式收获是在喂入甘蔗之后将其切成小段，之后利用除杂风机将蔗叶吸出。切段式甘蔗收获机械由于其自动化程度高、收获效率高，已经逐渐成为我国甘蔗收获机械研究的主要方向。

1.1 整秆式甘蔗收获机械的除杂装置

整秆式甘蔗收获机械通常由切梢装置与剥叶装置完成除杂工作。切梢装置由升降架、拨梢轮、集梢器和切梢刀片组成，用于切掉含糖量低、对出糖率有影响的蔗梢。剥叶装置是整秆式甘蔗收获机械的核心装置，剥叶装置的设计是否合理直接关系着甘蔗收获的含杂率。

剥叶装置的基本组成包括喂入辊、剝叶轮、输出辊和分叶机构四部分。甘蔗经由圆盘切割刀片从底部切割后输送至喂入辊，喂入辊上常设置柔性耙齿改善喂入效率，并增大对甘蔗的摩擦力，在摩擦力的作用下甘蔗向前运动，经过剥叶轮由剥叶元件将蔗叶剥下，剥叶之后的甘蔗进入输出辊，为了保证剥叶元件有效工作，且防止从剥叶装置出来的甘蔗茎秆速度过快不便收集，输出辊的转速要与输入辊的转速保持一致。经过剥叶装置后的蔗茎与蔗叶分离，但仍有少部分蔗叶粘附在茎秆上，雨天收获时这种现象更加严重。所以从输出辊中输送出来的甘蔗要再经过由两个分叶轮构成的分叶机构，使粘附于蔗秆上的蔗叶以及杂草与蔗秆分离，进一步降低含杂率。

在此基础上，广西大学的王海波等人为小型整秆式甘蔗收获机械设计了一种侧面鼓风式除杂风机。该风机安装在输出辊之后，将混杂在蔗秆中的蔗叶二次清除，以降低含杂率。刘海波等人用浮动辊来代替原来的固定输送辊，减少了蔗叶堵塞的情况。

1.2 切段式甘蔗收获机械的除杂装置

切段式甘蔗收获机械通常由切梢装置与风机排杂装置完成除杂工作。与整秆式一样，切段式甘蔗收获机械的切梢装置也是用于切除蔗梢。对于切段式甘蔗收获机械来说，风机排杂装置的性能是降低含杂率的关键因素。切段式甘蔗收获机械一般选用轴流风机作为除杂风机，设置在蔗段升运机构之后的抛出口上方，由集流室、扇叶、扇叶室、出流室以及导流板构成。其工作原理为：通过轴流风机的高速转动，在风机叶轮下方形成负压场，被旋转切断刀切成小段的甘蔗经升运器抛到落料口，其中密度小、受风面积大的蔗叶与杂草随气流吸入风机，并从出流室排出，密度较大的蔗段在重力的作用下落入后续收集装置。

为了进一步降低含杂率，华南农业大学的谢福祥等人设计了一种新型风机叶轮。广西农机研究所研究对蔗秆装载升运机构的底板采用了孔板结构，在蔗段运送至高处的过程中，蔗段的翻滚与抖动都可以使粘附在蔗段上的泥土杂物等从孔中落下。黄峥等人利用Fluent软件对华南农业大学研制的HN4GDL-91切段式甘蔗收获机的排杂风机进行流场分析，并根据分析结果优化了出流室结构。

2 现有甘蔗收获机械除杂装置的问题

我国甘蔗种植地域地貌以及种植模式对含杂率有一定影响。以广西为例，蔗农在种植时普遍采用90～100 cm行距，沟宽20 cm，双行种植，这样种出来的甘蔗后期容易倒伏。倒伏后的甘蔗喂入剥叶装置后，剥净率低，残留更多蔗叶。从农艺角度，蔗农应该多种植抗倒伏、易剥叶的甘蔗品种，以适应机械收获减少含杂率。研究人员应对剥叶装置继续进行优化，寻找合适的喂入速度，解决在田间工作时蔗叶堵塞严重的问题。同时应该提升除杂装置工作的可靠性，并在保证除杂效率的前提下降低其能耗，使广大蔗农解放双手，并且以更少的经济成本，通过甘蔗的机械收获得到更低含杂率的蔗秆。

参考文献：

[1]  梁阗.广西甘蔗机械化生产现状及对策探讨[J].中国糖料，2011（1）.

[2] 解福祥，区颖刚，刘庆庭，等.甘蔗收获机排杂风机设计与实验[J].农业工程学报，2012（S1）：8.