8700型菜心收獲機(jī)的適用性試驗(yàn)

○寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站 李 翔 崔惠琴 李蘇寧

寧夏是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃確定的黃土高原夏秋冷涼蔬菜生產(chǎn)地理坐標(biāo)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，菜心作為寧夏蔬菜最具優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品，遠(yuǎn)銷國(guó)內(nèi)外。截止2020年底，寧夏菜心種植總面積達(dá)到20.3萬(wàn)畝，占據(jù)寧夏主要7種露地蔬菜種植面積的50%，成為寧夏最具優(yōu)勢(shì)的蔬菜品種之一。

菜心收獲環(huán)節(jié)對(duì)商品性要求極高，但國(guó)內(nèi)無(wú)專用菜心收獲裝備，收獲時(shí)節(jié)往往需要大量的勞工，生產(chǎn)成本較高。考慮到自行研發(fā)成本高，周期長(zhǎng)，而意大利在葉菜機(jī)械化收獲領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此，引進(jìn)了意大利Ortomec 8700型葉菜收獲機(jī)，進(jìn)行本地適用性試驗(yàn)及改制，以解決菜心產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和人工生產(chǎn)成本高的問(wèn)題。

一、 菜心收獲機(jī)結(jié)構(gòu)分析

商品菜心收獲后是不帶根的葉類蔬菜，對(duì)收獲后品質(zhì)要求極高，因此切割時(shí)要求割刀轉(zhuǎn)速較高，且割刀鋒利、切口平齊，植株主莖切割后要求整齊、無(wú)仰角、無(wú)毛刺、無(wú)斷莖、無(wú)碰傷等。基于這些要求，菜心收獲機(jī)在引進(jìn)后進(jìn)行適用化改制，分別從農(nóng)藝和機(jī)械方面進(jìn)行優(yōu)化，其中機(jī)械方面對(duì)切割刀具和傳送裝置進(jìn)行了優(yōu)化，加裝了菜心分揀傳送平臺(tái) ，使菜心在收獲后能夠及時(shí)的分揀入筐，避免磕傷碰傷。在結(jié)構(gòu)方面，意大利SLIDE CRAB葉菜收獲機(jī)主要分為A分揀平臺(tái)棚架、B站立左平臺(tái)、C液壓升降平臺(tái)、D站立右平臺(tái)、E分揀傳送皮帶、F分揀站立平臺(tái)、G控制系統(tǒng)、H切割刀具、I切割傳送皮帶、J切割刀具系統(tǒng)。

圖1 意大利Ortomec 8700型葉菜收獲機(jī)

圖2 Ortomec 8700結(jié)構(gòu)示意圖

其中，分揀專送平臺(tái)和切割傳送皮帶為兩個(gè)獨(dú)立的可調(diào)轉(zhuǎn)速的傳送裝置，根據(jù)刀片的切割幅度和設(shè)備的工作前進(jìn)速度由控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，其傳送精度≤0.3cm；切割刀具系統(tǒng)為往復(fù)式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)刀片往復(fù)擺動(dòng)，切割菜心，往復(fù)切割角度為±15°。通過(guò)對(duì)意大利Ortomec 8700型葉菜收獲機(jī)的外機(jī)結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，其基本性能參數(shù)如表1所示：

表1 Ortomec 8700型葉菜收獲機(jī)基本性能參數(shù)

二、菜心收獲機(jī)的工作原理

通過(guò)試驗(yàn)和改進(jìn)發(fā)現(xiàn)，菜心由于特殊的商品性要求，菜心收獲機(jī)必須由收割總成、分揀總成、碼垛分流總成三個(gè)部分構(gòu)成，整機(jī)操作人員需要一個(gè)機(jī)手、四至六個(gè)分揀工作人員以及一個(gè)碼垛分流人員。其工作原理為：菜心收獲機(jī)在田地作業(yè)過(guò)程時(shí)，切割刀具系統(tǒng)在動(dòng)力的作用下開(kāi)始驅(qū)動(dòng)往復(fù)式切割刀片切割菜心，被切割的菜心在收獲機(jī)前進(jìn)的推力和皮帶向上的傳送力下輸入切割傳送皮帶，再向上運(yùn)送至分揀傳送皮帶，分揀傳送皮帶的傳輸速度根據(jù)工人的分揀速度進(jìn)行控制，被傳送上來(lái)的菜心在分揀平臺(tái)上由人工進(jìn)行分揀并整齊碼整至菜筐中，菜心裝滿一筐后被碼垛分流人員整齊碼垛至正后方的碼垛升降平臺(tái)上，達(dá)到一定高度后由升降平臺(tái)降送至田地中，由搬運(yùn)車輛運(yùn)回冷庫(kù)；分揀平臺(tái)上分揀出的不合格菜心會(huì)隨著分揀傳送皮帶傳送至后方的漏口里棄掉。菜心收獲機(jī)的站立平臺(tái)為液壓收縮平臺(tái)，作業(yè)完畢后可折疊收回，方便車輛運(yùn)輸和行走。

三、收獲試驗(yàn)

1.試驗(yàn)準(zhǔn)備。本次以意大利Ortomec 8700型葉菜收獲機(jī)為試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)象，收獲對(duì)象為成熟期45天的早熟菜心品種，驗(yàn)證機(jī)器切割性能、切口平整度、切割不合格率、切割損傷率、漏切率、切割清潔度，確定該機(jī)的收獲性能、生產(chǎn)效率、作業(yè)效果和地區(qū)適用性。

2.試驗(yàn)環(huán)境。試驗(yàn)壟寬110cm、壟高15cm、壟間距160cm，土壤相對(duì)含水量20.2%，土壤堅(jiān)實(shí)度11.4kg/cm3，田地坡度1°，土壤類型為壤土。收獲菜心的單株平均高度27.9cm、單株株徑1.9cm，單株重量9.2g（成品菜心），割茬平均高度8.4cm，行距10.3cm、株距9.8cm，切割高度離地5cm。作業(yè)速度0.054m/s，生產(chǎn)率0.38畝/h，每畝菜心機(jī)械化收獲理論產(chǎn)量均值穩(wěn)定在1215.85斤。

3.收獲質(zhì)量。試驗(yàn)依據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)條件 測(cè)定方法的一般規(guī)定》（GBT 5262-2008）的五點(diǎn)法。在單側(cè)行程內(nèi)隨機(jī)選定5個(gè)作業(yè)行程作為取樣點(diǎn)，每個(gè)作業(yè)行程長(zhǎng)度為1m，求取各試驗(yàn)參數(shù)的平均值。對(duì)收獲質(zhì)量分別測(cè)定了菜心收獲機(jī)的切口合格個(gè)數(shù)、切割不合格個(gè)數(shù)、切割損傷數(shù)、漏切個(gè)數(shù)，根據(jù)單位長(zhǎng)度收獲的總數(shù)，分別計(jì)算切口合格率、切割不合格率、切割損傷率、漏切率。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定分析，得出單位長(zhǎng)度平均收獲總數(shù)88個(gè)、平均切口合格個(gè)數(shù)60.4個(gè)、平均切割不合格個(gè)數(shù)27.6個(gè)、平均切割損傷數(shù)4.2個(gè)、平均漏切個(gè)數(shù)0個(gè)。其次是在兩個(gè)輸送臺(tái)面接口處輸送苗數(shù)86.2個(gè)，相較于收獲輸送臺(tái)面數(shù)量88個(gè)，平均數(shù)量少1.8個(gè)，分揀輸送帶和收獲輸送帶之間存在一定的輸送露苗現(xiàn)象。通過(guò)計(jì)算分析得出，平均切口合格率為68.6%、平均切割不合格個(gè)數(shù)31.36%、平均切割損傷率4.77%，平均漏切率0%（見(jiàn)表2）。

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4.清潔度測(cè)定。菜心的商品性要求對(duì)清潔度達(dá)到98%以上，不能含雜及泥土，影響菜心的外觀品質(zhì)。因此，對(duì)菜心收獲機(jī)的單位長(zhǎng)度機(jī)械化收割清潔度測(cè)定，取5區(qū)間段，分別測(cè)定每個(gè)區(qū)間內(nèi)菜心機(jī)械化收割后含雜情況。經(jīng)計(jì)算分析，單位長(zhǎng)度5米區(qū)間內(nèi)的收獲總重量0.807kg，含雜重量均值為0.0022kg，菜心收獲機(jī)收獲菜心收割清潔率達(dá)到99.8%，符合商品性要求（見(jiàn)表3）。

表3 菜心清潔程度

5.試驗(yàn)分析。引進(jìn)的葉菜收獲機(jī)收割幅寬為1.3m，能夠覆蓋當(dāng)?shù)夭诵姆N植的壟面寬度，切割率達(dá)到100%；壟型高度14cm以上，收割機(jī)割刀能夠降低到菜心收割所需要的高度且收割高度穩(wěn)定；菜心收獲機(jī)每5m收獲平均用時(shí)92秒，按照設(shè)備收割幅寬1.3m計(jì)算，平均每畝地收獲用時(shí)150分鐘，一天按照8個(gè)工時(shí)計(jì)算，平均收獲效率一天3.2畝；通過(guò)對(duì)收獲性能的測(cè)定菜心收獲的合格率為68.6%，實(shí)際人工收獲也需要對(duì)菜心進(jìn)行二次分揀，合格率在60%左右，因此葉菜收獲機(jī)在收獲菜心時(shí)的合格率符合當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的需求，收獲損失率在農(nóng)戶接收范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)菜心機(jī)械化收獲清潔度的測(cè)定，在沒(méi)有沙塵及大風(fēng)灰塵的天氣下，菜心本身清潔度很高，在機(jī)械化收獲菜心不發(fā)生倒伏的前提下，不會(huì)發(fā)生沾染泥土的現(xiàn)象，收獲的清潔度達(dá)到99.8%以上，不存在含雜過(guò)高的現(xiàn)象。

整體試驗(yàn)過(guò)程中，機(jī)器未出現(xiàn)故障，適合大田露地菜心的機(jī)械化收獲，具有較好的應(yīng)用前景，可對(duì)當(dāng)前寧夏菜心機(jī)械化收獲這一薄弱環(huán)節(jié)提供機(jī)械化解決方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)器換代人的目標(biāo)。