半干式马蹄收获机研制

广西正源机械有限责任公司 广西 柳州 545006

前言

马蹄学名为荸荠,主要种植于水田,食用部分为地下球茎,是一种果蔬兼用型作物,马蹄可以鲜食,尤为有名的桂林(荔浦)马蹄,口感清甜,肉质细腻无渣,可当作新鲜食材,又可加工成马蹄罐头、马蹄粉、马蹄糕等系列产品,具有清热解毒和凉血降压等功效。

我国年种植马蹄约60-80万吨,马蹄作为一种重要的农副产品,远销韩国、日本、美国、加拿大、香港和东盟等国家和地区。广西马蹄现有种植面积60多万亩,产值40亿元,连续多年占据全国首位,已经成为产区农民增收致富的重要项目。

广西大部分地区种植的马蹄,收获时的土壤处于半干状态,马蹄的收获都是人工挖掘作业方式,费工费力、效率低、成本高,很大程度限制了马蹄产业的发展。仅仅收获环节,平均每亩需要10多个人工采收,收获成本就达到2000元/亩,占马蹄收入的1/4左右,落后的生产方式严重制约了马蹄产业的规模化发展。随着农村劳动力人口的老化与减少,农业耕作方式必然会发生很大的变化,机械化和规模化成为必由之路。因此,研制适合于当地半干式马蹄收获机械,推进马蹄全程机械化是马蹄产业发展的迫切需要。

1 马蹄种植与采收期

根据马蹄的生物学特性,在广西马蹄的种植时期比较机动,从清明到小暑间随时都可移栽,移植时间最迟不超过处暑,行株距50cm×40cm左右。球茎成熟后,地上部枯死,马蹄基本上位于地面以下约20至25cm深度,集中于硬土层与软土层之间10cm左右的区域。从霜降开始到翌年清明,随时可以采收。

2 主要结构方案

2.1 已有开发经验借鉴 在本项目研发之前,已有一些研究机构和些某公司进行了半干式马蹄收获机的研发,主要特点归纳为两个：一是整体取土,二是收获机构前置。经过下地试验表明,整体取土挖掘,需要很大的动力,有的达到100KW动力,即使能挖掘起来,但挖掘出的土方量较大,导致要在这样一大团的泥土里要捡出马蹄来,非常困难。而收获机构的前置,在收获时,原本平坦的马蹄田,如同在前面挖了一个“坑”,使得马蹄收获机不能前行。鉴于以上原因,产品研发都未获得成功!

2.2 结构方案设计

2.2.1 履带式行走驱动,履带外宽120cm,履带带宽22cm,整机配套动力55HP,机型小巧,适用于广西区域半干水田种植马蹄的收获。

2.2.2 取土挖掘机构后置,履带式行走机构在前,让收获机总是在平坦的马蹄田行走。问题的提出：履带式行走机构在前,履带压力会不会对位于地面以下约25cm深度的马蹄造成损伤?为了进行验证,我们研究组驾驶1204轮式拖拉机进到马蹄田行驶,挖出的马蹄经检查未损伤,那么压强更小的履带式马蹄收获机就完全可没有问题。

2.2.3 分层取土,上层侧抛。经统计,马蹄一般位于地面以下约20至25cm深度,集中于硬土层与软土层之间10cm左右的区域。马蹄收获首先要把不含马蹄约15cm的上土层挖走,侧抛排放,不与下层挖掘出的含马蹄层相混在一起,很大程度上有利于让马蹄露出来,使马蹄与土壤的分离和捡拾变得容易。

上层约15cm的取土分离,选用旋耕技术原理,利用旋耕刀高速旋转,将约15cm的上层土撕碎,通过离心力的作用,撕碎的上层土被抛甩到拨杆式侧排机构,侧排送到外侧。这种旋耕取土的方式,大大降低了行走牵引力。

半干式马蹄收获机结构设计图

3 试验情况

试制样机在旱地和水田分别进行旋耕取土排土试验。

在两种土质中进行试验,上层取土、侧向排土和下层收获基本上达到设计要求。

4 结语

本文针对广西区域马蹄收获机械进行研究,通过吸收借鉴,详细结构分析设计,样机试制和试验,研制出适合于广西半干式马蹄收获机。该机的研制成功,降低了马蹄收获的劳动强度,推进马蹄全程机械化,有利于促进马蹄产业的发展。