经济作物收获机械

第十一章经济作物收获机械为轻工业提供原料的作物称为经济作物。我国经济类作物种类较多，但其中种植面积较大、且对我国国民经济有重大影响的则是棉花、甜菜、甘蔗、花生、大豆、油菜等作物。我国的棉花主要产区为长江棉区、黄淮棉区和新疆棉区；甜菜主要产区为黑龙江、内蒙古和新疆等省（区）；而甘蔗主要产区则为广西、广东和云南等省（区）。第一节棉花收获机械第二节甜菜收获机械第三节甘蔗收获机械第四节花生收获机械第五节大豆收获机械思考题第一节棉花收获机械一、概述二、水平摘锭式采棉机三、垂直摘锭采棉机四、机械化采棉的相关技术五、我国棉花收获机械的发展趋势一、概述棉花是我国的主要经济作物，在国民经济中占有重要地位。20世纪80年代推广地膜覆盖种植，棉花产量大幅度提高，尤其是新疆棉花生产已是支柱产业。棉花种植在其它环节上均已实现机械化，但棉花收获目前却完全是由人工采摘。目前广泛用于生产的棉花收获机仅有美国生产的水平摘锭式采棉机和前苏联（乌兹别克共和国）生产的垂直摘锭式采棉机。其它类型的采棉机，如气吸式、气流吹吸式、气吸振动式采棉机，自20世纪50年代至今一直处于研究阶段。前苏联生产的摘辊式摘棉铃机和美国生产的链带式采棉机少量用于生产。二、水平摘锭式采棉机⒈采棉机的结构和工作原理如图，采棉机主要由采摘器、气流输送装置、集棉箱及行走驱动部分组成。工作时每个采摘器对准相应的棉花种植行将棉花摘下，并由气流输送装置将摘下的棉花及少量的棉壳和叶樱输送至集棉箱。⒉采棉机传动方案图为典型的采棉机传动系统。采棉机功率主要消耗在行走、采棉和输送三大部分。⒊水平摘锭式采摘器如图采摘器主要由前后两组水平摘锭滚筒、采摘室、脱棉器、淋洗器、导向栅板、压紧板、集棉室、传动系统等组成。传动系统结构摘锭圆锥表面带有尖刺以利于缠绕棉纤维气流输送系统：目前采棉机普遍采用气流正压输送如图，工作时由大功率离心式风机提供强大的高速气流。气流的高速运动，在采棉式内形成一定的负压，将棉花吸入输送管道，棉花进入管道后在气流的作用下被吹入集棉箱。其它辅助装置：①采摘器仿行自动控制系统②驾驶员在线自动监控系统③自动润滑装置④行距调整装置⑤集棉箱压实装置三、垂直摘锭采棉机垂直摘锭式采棉机同水平摘锭式采棉机的主要区别在于采棉装置。垂直摘锭式采棉机同水平摘锭式采棉机相比：采棉部件结构简单，制造容易，成本较低，适宜采摘棉株分枝少而短（多数长绒棉品种）的棉花品种。但是由于垂直摘锭的有效工作区较小，棉花的采净率和工效较水平摘锭低，一般采净率为80%，需要进行2~3次作业，生产率低20%。四、机械化采棉的相关技术⒈棉花种植行距必须在采棉机行距可调节的范围内水平摘锭式采棉机最小行距是760mm，我国目前种植的机采棉行距采用680±80mm或660±100mm，正是为了满足这一要求。传统的种植行距600±300mm，只适宜将采棉机行距调整到910mm，进行隔行采收。⒉培育机采棉棉花品种美国发展采棉机已有100年历史，目前已培育一些机采棉品种。目前采摘器采摘棉花要求：棉花株高700~800mm，棉铃吐絮位置应离根部200~700mm，棉花成熟吐絮时间一致。我国科研人员目前已经加紧培育适合机采棉的转基因棉品种。⒊使用化学脱叶（催熟）技术在棉花成熟达60%以上，棉花正常发育有80%的棉株吐絮2~3个棉铃（一般每株生长3~8个棉铃），喷施化学药剂，促使棉花成熟脱叶，以利于机械采收。常用的化学药剂有：脱落宝、乙烯利、硫酸镁及脱叶磷。药剂使用一定要根据棉花长势和当地气候条件适量适时作业，以免降低棉花品质，甚至污染棉花，影响商品率。五、我国棉花收获机械发展趋势目前，我国在消化吸收先进经验的基础上，研制了采棉机及机采棉成套加工设备，但是一些主要部件仍需进口，所以设备的成本较高。在相当长的一段时期内，仅一些大型农场才有经济实力实现部分机械化采棉。今后我国应：①加快机采棉成套加工设备的研制，完全实现国产化。在主要产棉区，建立系列棉花加工中心，每座棉花加工中心年生产周期为三个月左右。②研制半机械化、半自动化的低成本的棉花采摘机械（装置），辅助人力，减轻劳动强度，提高工效。这类机械最适合我国国情，应用前景广泛。第二节甜菜收获机械一、概述二、甜菜切顶装置三、甜菜挖掘装置四、输送清理装置五、甜菜联合收获机一、概述甜菜是一种经济价值较高的作物，在许多国家的农业生产中占有重要地位。在我国北方地区，尤其是黑龙江和新疆均有大面积种植。⒈甜菜的生长形态由叶樱、根头、根茎和根须几部分组成。⒉甜菜的收获方法有分段式收获和联合式收获两种，我国目前多采用人工和机械结合的分段方法。1.叶樱2.根头（青顶）3.茎根4.根须二、甜菜切顶装置甜菜收获可以在挖掘之前切顶，也可以在挖掘之后切顶。目前机械化收获甜菜一般均是挖据之前切顶。所以，切顶装置是甜菜收获机的主要工作部件，它通常由仿行器和切刀组成。切顶应水平、准确的切去根头部分，并且在切顶过程中不能将甜菜推斜。根据仿行器和切刀的形式可分铲刀式、圆盘式和甩刀式三种。⒈铲刀式切顶装置1.仿行轮2.铲刀3.刀杆⒉圆盘式切顶装置1.滑板式仿行器2.四杆机构3.圆盘切刀⒊甩刀式切顶装置1.甩刀2.螺旋式输送器3.清理橡皮器4.仿行器三、甜菜挖掘装置甜菜挖掘装置的作用是将生长在土壤中的甜菜挖掘出来，要求不能损伤甜菜（损伤率小于5%），工作可靠，消耗功率小。该部分是甜菜收获机械消耗功率最大的部分，占总动力的50%~70%。⒈铲式挖掘装置⒉叉式挖掘装置1.凿套2.叉架目前，国外有些甜菜收获机采用组合式挖掘装置。例如，用一挖掘轮与铲刀组合，可集中各挖掘装置的优点，取得较好的挖掘质量。还采用振动挖掘部件（铲式或叉式），可以降低工作阻力和改善挖掘效果。⒊V型铲式挖掘装置1.铲刀2.侧刀3.梁4.支臂⒋轮式挖掘装置四、输送清理装置甜菜切顶和挖掘出土后。需要输送集中成条、成箱，或送入料箱。⒈螺旋输送清理装置⒉栅状回转圆盘式输送清理装置⒊螺旋辊式输送清理装置栅状回转圆盘式输送装置螺旋辊清理装置1.过渡栅状回转圆盘2.导向板3.栅状回转圆盘4.挖掘器1.传动装置2.螺旋辊3.支架五、甜菜联合收获机甜菜联合收获机由切顶装置、挖掘装置、输送清理装置、动力及传动装置组成。根据各装置配置的位置不同分为串联式和并联式。⒈并联式甜菜联合收获机1.垂直圆盘切刀2.切顶装置3.叶樱升运器4.根头清理器5.叶樱收集箱6.茎根收集箱7.茎根升运链8.茎根捡拾链9.挖掘轮⒉串联式六行甜菜收获机1.切顶装置2.叶樱输送螺旋3.甜菜挖掘装置4.茎根输送螺旋5.倾斜输送链6.主机7.螺旋辊清理装置8.收集箱第三节甘蔗收获机械一、概述二、收获机械三、甘蔗机械化发展展望一、概述⒈机械收获的意义收获是甘蔗生产中一项最繁重的工作。除了将甘蔗砍下，还要将蔗梢和蔗叶去掉。我国的糖厂规定手工收蔗含杂率不得大于0.8%，国外机械收获一般为8%。手工收蔗劳动量大，效率低，一个劳动力一天只能收1t。机械化收获是急需解决的问题。⒉甘蔗机械收获工艺甘蔗机械收获分整杆式收获和切段式收获两种。整杆式收获是将甘蔗整段手下后，去叶、集堆，然后运去糖厂整根压榨；而切段式收获则是在收获过程中已经将甘蔗切成段，并用风扇将大部分切下的蔗叶吹掉。二、收获机械⒈整杆式收获机整杆式收获机有简易和联合两种形式。简易整杆式收获机仅将甘蔗割倒铺放。。联合整杆式收获，即在收获过程中连续完成甘蔗的切梢、扶倒、切割、喂入、输送、剥叶和集箱等项作业。主要部件有：切梢机构、扶蔗器、底圆盘切割器、剥叶机构等。拨叶机的拨叶机构示意图切削机构1.升降架2.拨梢轮3.集梢器4.切削圆盘刀5.油缸螺旋式扶蔗器圆盘切割器⒉切段式甘蔗收获机这种收获机的旧机型只适用于烧叶甘蔗的切段收获。由于烧叶污染环境，受到限制，近年的新机型可以收获带叶甘蔗。它由切梢机构、分蔗扶蔗机构、底切割机构、旋转切段刀、蔗段升运器、风选器等组成，采用隔热、隔音和空调密封驾驶室，全液压操控。与整杆式甘蔗收获机相比，切段式甘蔗收获机的主要部件也有切梢机构、扶蔗器、低圆盘切割器等，不同的是剥叶装置采用气流式风选，另外还有甘蔗切段装置和装载升运器。切断式甘蔗联合收获机(a)收获机外形图(b)收获机原理图1.升运器2.风选器3.切断器4.发动机5.驾驶室6.护蔗器7.切稍器8.底切割器9.喂入轮气流式拨叶装置示意图1.抛掷轮2.风扇甘蔗切段装置装载升运器三、甘蔗机械化发展展望从技术角度看，进一步搞好甘蔗生产机械化，有几个问题应予以重视：①加强甘蔗机械的研制和引进吸收，提高我国甘蔗机械的技术水平。同时加强技术人才的培养和机械化服务体系的建设。②农机与农业要相互配合。③加强管理。④重视高新技术的研究和应用。第四节花生收获机械一、花生的生态特性和收获要求二、花生的收获工艺和机具三、花生收获机的构造和工作原理一、花生的生态特性和收获要求根据花生植株的形态，可分为蔓生型、直生型和半蔓生型三类。蔓生型花生除主茎外的分枝，都铺在地面，两行之间的花生茎叶不易分开，果实分散，生长期长，收获时容易落果；但是单株产量较高。直生型花生的分枝与主茎间的夹角较小，植株生长紧凑，果实集中，不易落果，收获比较容易；此外它可以密植，单位面积的产量较高，成熟早。半蔓生型花生的形态介于上述两类花生之间，其分枝与主茎间的夹角约为45°。由于直生型和半蔓生型品种适于密植，成熟早，出油率高，便于田间管理和收获，因而有逐步取代蔓生型花生的趋势。花生的种植有平作和垄作两种，行距一般为40~50cm。花生果分布在以主茎为中心，半径为20cm的范围内。机械收获花生时，应满足：损失率小于3%；按重量计花生中的含土量低于25%；荚果破碎率不高于3%。二、花生的收获工艺和机具花生收获的过程包括挖掘拔取花生（带蔓或割蔓的）、分离泥土、铺条晾晒、捡拾摘果和清选等项作业。用于分段收获的花生收获机有挖掘机、摘果机和捡拾摘果机；用于联合收获的有挖掘铲式和拔取式花生联合收获机。我国从20世纪50年代开始研制花生收获机以来，目前除了捡拾摘果机外，已有多种类型的样机。已经定型的花生收获机有东风–69、4H–2和4H–800等型号。花生联合收获机也在研制中。国外花生收获多采用分段收获法。先用花生挖掘机挖掘、铺条晾晒，然后用捡拾摘果机捡拾摘果，从而使花生收获过程机械化。三、花生收获机的构造和工作原理该机由挖掘、喂入、分离、输送和集果等部件组成。机器工作前需人工割蔓，扫除蔓叶及杂草。⒈花生挖掘机该机由挖掘、输送分离、铺放等部件组成。悬挂在14.7kw~18.4kw的拖拉机上作业。该机采用铲铺式结构，适于花生全根茎分段收获，可以一次完成挖掘、秧土分离和铺放等工作。该机主要由机架、动力传动系统收获部件驱动装置、收获部件、破膜圆盘、限深轮和悬挂装置等部件组成。⒉花生捡拾摘果机图为美国利斯顿1580型花生捡拾摘果机工作过程简图。它由50~60kw拖拉机牵引，由动力输出轴供给动力。该机在我国进行田间试验，各项指标均比较好，有许多值得借鉴之处。但该机庞大，结构复杂，成本较高，与我国当前情况不相适应。⒊花生联合收获机挖掘式花生联收机：悬挂在丰收–37型拖拉机上。工作时非对称三角铲把花生和泥土铲起，经过五个分土轮的作用分离出大量的泥土，花生被抛入螺旋输送器，送至机器左侧，由偏心扒杆和刮板式输送器送到摘果滚筒，被滚筒摘下的花生果经凹板及滑板，在气流清选后落入集果箱内。夹杂物被气流吹至右侧，由排草轮排出机外。拔取式联合收获机：收获时，分导器把各行花生植株扶起，导向拔取装置的夹持输送带之间，被拔取的植株经横向输送带和刮板输送器送至摘果装置。拔取装置夹持输送带的前面一段为拔取段，有若干滚轮在弹簧张力作用下压紧输送带，以产生一定的拔取力；其后面一段为输送段。在皮带拔取输送花生植株的过程中，可以把土块抖落，因而可以免除复杂的分离装置，并减少功率的耗用。第五节大豆收获机械一、概述二、大豆割台一、概述我国东北三省为大豆的主产区，大豆种植面积较大。且由于大豆的收获期较短，人工收获劳动强度大，因此，大豆机械收获要求十分迫切。机械收获大豆损失率高，其主要损失发生在割台。割台损失主要有榨荚、掉荚、掉