基于“導(dǎo)- 抽- 切”作業(yè)模式的大蒜夾拔收獲機修根裝置開計發(fā)設(shè)

張德盛，孫約瑟，吉 超，魏溪益，朱正波

（揚州大學(xué)，江蘇 揚州 225009）

0 引 言

大蒜是著名的食藥兼用型百合科蔥屬植物，F(xiàn)AO 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示[1]，大蒜在100 多個國家種植，總面積超過153.33 萬hm2，年產(chǎn)量超過2 800 萬t。中國大蒜種植面積超過80 萬hm2，年產(chǎn)量超過2 200 萬t，年出口超過200 萬t，種植面積、產(chǎn)量和年出口量均居世界首位。收獲是大蒜生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)之一，一般包括挖掘、清土、鋪放、修剪根須、切秧等工序。夾拔式大蒜收獲機能夠一次性完成挖掘、夾拔、清土等作業(yè)工序，作業(yè)效率高，且工作部件與蒜頭不接觸，避免了機械損傷，是主要的大蒜收獲機型[2-3]。

修剪根須是大蒜收獲的關(guān)鍵步驟之一[4-6]，人工修根作業(yè)用工量巨大、工時非常集中、勞動強度極高、費用昂貴，反復(fù)作業(yè)也會對蒜頭造成損傷。機械化修根具有以下優(yōu)勢：第一，有利于蒜土分離，尤其適用地濕、土黏等清土裝置無法作業(yè)的情況，實現(xiàn)了清潔收獲；第二，杜絕了土傳病害通過根須侵染蒜頭，保障了蒜頭儲存和長途運輸；第三，迎合了消費者的消費習(xí)慣，有利于蒜頭銷售；第四，便于清潔包裝，達到出口標準，保障了出口創(chuàng)匯。但是，現(xiàn)有修根理論研究極少，導(dǎo)致修根技術(shù)不成熟，存在含雜率高、作業(yè)效率低和傷蒜率高等缺陷，難以推廣應(yīng)用。

本文設(shè)計了一種配套夾拔式大蒜收獲機的修剪根須裝置，以提高夾拔式大蒜收獲機機械化程度。

1 修根裝置總體設(shè)計

1.1 總體設(shè)計要求

（1）喂入方便、快捷。

（2）適應(yīng)性強，能適應(yīng)不同品種、尺寸、狀態(tài)的整株大蒜喂入。

（3）作業(yè)連貫。

（4）作業(yè)過程傷蒜率低于3%。

（5）作業(yè)后含雜率低于5%。

1.2 基于“導(dǎo)- 抽- 切”作業(yè)模式的大蒜夾拔收獲機修根裝置

該裝置結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，主要包括夾持輸送機構(gòu)、抽輥機構(gòu)、修根刀機構(gòu)、升降桿、傳動箱、電機、機架等。

圖1 基于“導(dǎo)- 抽- 切”作業(yè)模式的大蒜夾拔收獲機修根裝置結(jié)構(gòu)示意圖

工作時，夾持輸送機構(gòu)夾住大蒜植株并向后輸送，修根過程分為3 個階段，見圖2。在第一階段，夾持輸送機構(gòu)夾持大蒜植株，鱗莖和根土復(fù)合體進入抽輥機構(gòu)上方，隨著抽輥向內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動（圖3），根土復(fù)合體被擠壓并向下輸送，部分根土復(fù)合體被修根刀切除；在第二階段，大部分根土復(fù)合體被擠壓向下輸送，直至鱗莖接觸抽輥，大部分根土復(fù)合體被修根刀切除；在第三階段，鱗莖在抽輥上滑移，修根刀繼續(xù)切割殘留的根土復(fù)合體，直至鱗莖離開抽輥機構(gòu)，至此完成大蒜修根作業(yè)。整個裝置技術(shù)參數(shù)見表1。

圖3 修根第二階段位置關(guān)系示意圖

表1 修根裝置技術(shù)參數(shù)

2 主要零部件設(shè)計

2.1 夾持輸送機構(gòu)

夾持輸送機構(gòu)主要采用皮帶式夾持部件，這種機構(gòu)工作可靠、耐磨損、耐腐蝕、不容易損壞，適應(yīng)蒜秧的夾持和輸送。整個機構(gòu)主要由電機、減速器、鏈傳動機構(gòu)、皮帶輪、皮帶、張緊機構(gòu)等組成，結(jié)構(gòu)示意圖見圖4。

圖4 夾持輸送機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 抽輥機構(gòu)

抽輥機構(gòu)主要采用一對向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的圓輥將蒜頭下方的根土復(fù)合體匯集到抽輥的間隙中，這種機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、不容易損壞，也不容易對蒜頭造成碰撞損失。整個機構(gòu)主要由電機、減速器、聯(lián)軸器、齒輪傳動、雙節(jié)可伸縮萬向聯(lián)軸器、間隙調(diào)節(jié)螺母、圓輥等組成，結(jié)構(gòu)示意圖見圖5。

圖5 抽輥機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 修根刀機構(gòu)

修根刀機構(gòu)主要采用厚圓盤齒刀回轉(zhuǎn)切割根土復(fù)合體，在抽輥機構(gòu)的限位作用下進行修根作業(yè)，這種機構(gòu)作業(yè)效率高、不容易對蒜頭造成切割損失。整個機構(gòu)主要由電機、聯(lián)軸器、同步帶機構(gòu)、張緊機構(gòu)、軸、修根刀等部件組成，結(jié)構(gòu)示意圖見圖6。

圖6 修根刀機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié) 語

對夾拔式大蒜收獲機作業(yè)后的整株大蒜進行修根處理，通過試驗測試，當作業(yè)速度為1.02 km/h 時，含雜率為4.51%，傷蒜率為1.13%，整個過程喂入方便、作業(yè)連貫、適應(yīng)性強，滿足設(shè)計要求。大蒜生產(chǎn)全程全面機械化是大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，后期將開展修根裝置與收獲機的融合研究。