选用花生收获机械（精选7篇）
选用花生收获机械 篇1
花生是世界范围内的重要的油料作物与经济作物, 也是我国最具国际竞争力的优质油料作物和重要的出口创汇农产品, 同时又是农业结构调整重点发展和扶持的对象。世界花生种植主要集中在亚洲、非洲及南美洲。我国花生种植较为广泛, 除青海省之外其他省份均有种植。据统计, 2010年我国花生种植面积与产量的均创下了历史新高, 种植面积约为7000万亩, 占世界种植总面积的20%, 居世界第2位;产量约为1500万吨, 占世界总产量的35%左右, 居世界第1位。
花生收获季节性强, 人工作业劳动强度高, 效率低, 收获损失大, 占用农时多, 花生生产的发展必须依靠成熟的机械化收获技术, 但一直以来, 我国的花生收获机械发展事业进程较为缓慢, 严重制约了我国花生产业的发展。近年来, 随着我国城镇化、工业化过程的加快, 农村劳动力结构性短缺问题日益突出, 社会各界对发展花生收获机械化的要求极为迫切。了解国内外花生收获机械的发展过程及发展动态, 对我国花生收获机械化的发展有重要指导意义。
一、收获机械总体发展过程与机型
花生的收获经历了手拔、镢刨、犁耕和机械收获四个阶段。花生机械化收获就是收获过程中的挖掘、清土、摘果、清选、集果、秧蔓处理等作业全部或部分由机械完成。目前花生收获机械按其功能可以分以下几类:
花生挖掘犁 (机) :仅具有挖掘花生功能。
花生收获机 (挖掘机) :具有分离泥土和铺放功能, 但仍需人工或机械捡拾、摘果。
花生复收机:将花生收获过程中遗留在土壤中的花生果从土壤中分离出来, 并抛撒在地面上, 然后由人工捡拾回收。
花生摘果机:将花生荚果从花生蔓 (秧) 上摘下, 并进行清选除杂。
捡拾联合收获机:用于两段收获模式下的联合收获作业, 完成捡拾、摘果、清选、集果、秧蔓处理等作业。
联合收获机:一次完成挖掘、清土、摘果、果杂分离、果实收集和秧蔓处理等花生收获作业的全部工序。
当前, 花生收获机械化在全球范围内呈现出明显的发展不平衡性, 其中美国等少数发达国家花生机械化收获技术已非常成熟和先进, 花生收获过程全部实现机械化作业;我国目前多数地区仍以人工收获为主。
挖掘机、花生收获机、摘果机等作业机具已在部分花生主产区获得应用, 花生联合收获设备正处于研发阶段;而印度、东南亚及非洲地区的花生机械化收获水平则更低, 仍主要靠原始的手拔、镢刨或犁耕等手段, 效率极为低下。
二、收获作业模式
花生机械化收获分为机械化分段收获和机械化联合收获。
花生机械化分段收获, 即由多种不同设备分别 (段) 完成整个收获作业过程。常用的分段收获设备有挖掘犁、挖掘 (收获) 机、摘果机、复收机、捡拾联合收获机等。目前, 机械化分段式收获作业主要有3种典型模式 (图1) 。第一种是以美国为代表的两段式收获模式, 即首先用挖掘收获机将花生挖掘、除土并翻转条铺于田间, 使花生荚果朝上, 花生蔓在下, 晾晒期间采用翻铺机对秧铺进行翻倒处理, 以缩短晾晒时间, 待花生荚果水分达到20%左右后, 再由带捡拾器的花生联合收获装置完成捡拾、摘果、分离、清选、集果、装车等作业, 荚果经再次干燥后进入带壳贮藏环节。第二种分段收获模式为:先采用挖掘收获机将花生挖掘、除土并条铺于田间, 然后由人工完成捡拾, 并运送到晒场进行晾晒, 花生荚果脱水至适宜水分后, 再利用花生摘果机进行摘果处理, 荚果经清选、干燥后进入带壳贮藏环节。第三种分段收获模式为:先采用挖掘收获机将花生挖掘、除土并条铺于田间, 然后由人工完成捡拾, 并在田间或附近利用花生摘果机进行鲜株摘果, 花生荚果经清选、清洗后用于制作鲜嫩盐煮花生食品。
机械化联合收获, 是指由一台设备一次完成所有收获作业工序, 是当前集成度最高的花生机械化收获技术, 目前在我国台湾地区有较多应用。机械化联合收获有全喂入和半喂入两种作业形式, 具体作业过程如图2所示。
三、发达国家典型收获机具
美国等发达国家的花生机械化收获研究起步较早, 尤其在花生两段收获方式的研究技术方面比较成熟。如美国大约从19世纪初就开始研究花生收获机械, 目前, 美国的花生收获机技术全球领先。比较典型的如美国Kelly Manufacturing Corporation生产的系列花生挖掘机和系列捡拾机、Pearman Corporation生产的1~8行系列花生收获机、Courtesy of Lilliston Mfg.公司生产的LP-2型花生收获机、AMADAS公司生产的ADI型2、4、6、8、12行等系列花生收获机。这些花生收获机主体结构基本由挖掘铲、输送器、翻棵转轮、机架等部件组成。按结构形式不同分为以下3种:①抖动升运链 (杆) 型 (rattler bar) ;②振动轮型 (shaker wheel) ;③夹持链型 (chain conveyor) 。
抖动升运链 (杆) 型花生收获机采用回转的栅条振动输送器将挖起的花生果秧运送到尾部的秧颗翻转装置上, 将果秧倒置铺条后进行晾晒。在输送器中部设有振动橡胶轮支撑栅条运送链, 栅条在升运过程中不停抖动, 从而分离粘结在花生根系上的土块。振动轮式花生收获机的输送机构采用一排特殊成形的转动滚轮, 将挖起的花生果秧振动、推送到尾部的倒置装置, 并去除泥土。夹持链型花生收获机采用一组平行对夹的回转链, 花生经挖掘铲松动铲起后, 夹持链夹住花生顶部秧蔓将花生从土中拔起并向收获机尾端输送, 夹持链底部设有一排固定静止的去土栅, 不断碰撞输送经过的花生根系, 从而将泥土分离。
美国现有的捡拾型花生联合收获机基本作业工序包括:①利用捡拾头将条铺花生拾起并运送至摘果部件;②将花生荚果从秧蔓上摘下;③将荚果与秧蔓以及其它杂质进行分离;④将果梗从花生荚果上分离;⑤运送净果到集果箱;⑥倾卸排料。AMADAS公司生产有9997-4、2100-6型牵引式 (图3) 和9960-6 (8, 10) 自走式两种系列花生联合收获机 (图4) , KMC公司也生产有3374-4和3376-6两型号牵引式花生联合收获机。
五、国内花生收获机具发展状况
我国花生收获机械是从20世纪60年代开始着手研究, 又在20世纪70年代末80年代初从美国引进HOBBS622型花生挖掘机的基础上得以初步发展, 起步相对较晚。近五十年以来, 已研制出多种类型花生收获机械, 如4H-800型、4HW-65D型、4H-150X型花生收获机、4HLB-2型花生联合收获机等。这些机型有效地改变了我国花生收获事业较为落后的局面, 实现了我国花生收获机械从无到有、从有到好的渐进发展。但总体看来, 无论是和小麦、水稻等粮食作物相比, 还是同发达国家比较, 我国花生收获机械装备的技术水平都存有明显差距, 我国农民对新型、高性能、高适应性的花生收获装备需求极为迫切, 研发可靠性高、适应性强、经济性好的花生收获设备是花生机械化发展的当务之急。
在我国诸多花生收获机械中, 4H-800振动筛式花生收获机 (图5) 是比较典型的花生收获机械之一, 可一次完成花生的挖掘、抖土、铺放等工序, 它与11~13.2k W小型拖拉机配套, 采用三点悬挂, 主要由挖掘铲、立式单侧切割器、驱振组件、振动筛、行走轮、传动装置及机架等组成。
1.皮带轮2.链轮d 3.链条Ⅰ4.连杆Ⅱ5.偏心块6.链轮7.悬挂支撑8.拉簧9.皮带10.皮带压紧机构11.碎土栅12.链条Ⅱ13.机架14.挖掘铲15.切割器组件16.连杆Ⅰ17.行走轮18.连杆Ⅲ19振动筛
我国花生联合收获机正处于研制示范阶段。农业部南京农业机械化研究所与江苏宇成集团联合研发生产出4HLB-2花生联合收获机 (图6) , 该联合收获机能一次性完成松土、拔株、清土、夹持输送、摘果、清选、集果和秧蔓处理, 目前已在河南、山东、江苏、四川、辽宁等8个省份进行了试验和
生产示范, 整体技术性能达到国际先进水平, 该设备已进入小批量生产和区域性推广应用阶段, 有望成为我国未来花生机械化收获市场的主体和主导产品。
花生机械化收获作业技术要点 篇2
一、作业要求
花生机械化 (挖掘) 收获要求总损失率5%以下, 埋果率2%以下, 挖掘深度合格率98%以上, 破碎果率1%以下, 含土率2%以下;花生机械化摘果要求摘净率98%以上, 含杂率2%以下, 破碎率3%以下。
半喂入花生联合收获机要求总损失率3.5%以下, 破碎率1%以下, 未摘净率1%以下, 裂荚率1.5%以下, 含杂率3%以下。
二、技术要点
1.适期收获
(1) 看时间。一般的花生品种生育期是125天左右。
(2) 看温度。如果昼夜平均温度在12℃以下, 花生已停止生长, 即可收获。
(3) 看植株。在正常情况下, 花生进入结果后期, 植株体内的营养物质大部分已经运输到荚果中去, 植株表现出衰老状态, 即顶端停止生长, 上部叶片变黄, 基部和中部叶片脱落, 茎蔓变黄并出现不规则的长条黑斑, 大多数荚果荚壳网纹明显, 荚果内海绵层收缩并有黑褐色光泽, 子粒饱满, 果皮和种皮基本呈现固有的颜色, 此时大多数荚果子仁饱满, 是花生收获的最佳时期。
2.田间调查
收获作业前, 对所收获地块进行调查, 对粘重土质和湿度较大 (含水大于18%) 的地块避免使用。联合收获作业地块花生种植品种应为株型直立, 结果范围集中, 适收期长, 果柄强度大的品种, 花生联合收获机适宜收获的植株高度为40cm左右, 种植模式应为垄作, 一垄两行, 垄上行距25~28cm, 垄距80~85cm。
3.收前准备
根据机具作业需要和地块特征, 清理地头地边和地头转弯的地段, 选择合适的作业路线。挖掘收获或采用轮式联合收获机作业时, 人工先将地边1~2行与地头3m左右的花生收获, 便于第一趟收获与地头转弯。
4.收获作业
驾驶人员应技术熟练, 掌握机具的工作原理、调整、使用和一般故障的排除方法, 并具有相应的驾驶证、操作证。作业中随时注意观察机械作业情况和检查作业质量, 发现异常应及时停车进行排除和调整。
花生联合收获时整个作业质量的好坏, 主要取决于收获系统前端夹秧的高低, 以夹持链条入口处距离地面的位置5~7cm为宜 (花生根顶部向上10~20cm为宜) ;挖掘铲铲尖与夹持链条保持在20~24cm, 一般情况下, 抖土器两抖杆距离保持在2.5~3.5cm, 若有丢果现象, 可适当增加宽度, 保持在4cm左右。
5.摘果作业
根据情况调整进风口大小, 及滑板角度保证风选效果, 喂料必须有专人均匀喂料, 及时清理花生果、蔓、沙土等。
三、注意事项
1.作业前按使用说明书的要求对机组进行全面保养、检查、调整, 并紧固所有松动的螺栓, 保证机组状态良好, 符合作业机具技术状态要求。
2.挖掘收获机提升时不宜提的太高、以免方管与方轴脱离, 降落时一定要缓慢, 以免碰坏铲头。
3.地头转弯应切断动力, 方可提升, 严禁在机具运转情况下提升。
4.工作时发现输送链主传动轴及横条里面有缠的草或花生蔓现象应及时清理。
花生机械化收获现状与研究 篇3
1 花生种植特点
我国是花生生产大国, 面积种植区域较广, 辽宁省的花生种植面积也很大, 但种植户的花生种植是以户为主, 经营分散, 规模较小。
2 花生机械化收获现状
2.1 花生挖掘机
花生挖掘机的结构和原理比较简单, 一般与四轮拖拉机配套使用。花生挖掘机在工作时只是简单地将花生从地里耕起, 之后的收获过程还是由人工来完成。由于这种挖掘机的功能单一, 不能满足花生收获环节的多个环节机械化作业要求。
2.2 花生收获机
花生收获机是在挖掘机的基础上, 不但将果实从地里耕出, 还能实现将果实与土的分离, 但之后的捡拾、摘果等仍需要人工完成。目前比较实用的是4H-2型机器, 工作可靠性高, 收获后的花生秧整齐便于捡拾。
2.3 花生联合收获机
花生联合收获机可以一次完成挖掘、摘果、分离、清选等工作, 这种机械采用的是履带式行走模式, 脱荚率达99%, 算是目前国内功能比较完善的花生联合收获机。
3 花生机械化收获存在的问题
3.1 收获机械性能和质量有待提高
机械的性能决定机械工作质量, 花生收获机械也不例外。花生收获机械的性能、动力消耗和效率都影响花生收获机械的工作质量。辽宁省目前的花生收获机械主要是中小型机械的研制和推广, 生产企业多, 产品技术含量不高, 生产出来的机械适应性差。比如研究的沙土适用机器, 用于稍有粘性的土壤中就会出现阻塞、损失高等;摘果机分为干摘和湿摘, 干摘的机器用的多, 但也有摘不干净的情况。多数花生收获机械是针对一个地方的花生品种、土壤情况和工艺等来设计的, 通用性和兼用性较差
3.2 农机研究与农业工艺脱轨
花生的品种和田间管理模式影响花生的质量和产量, 目前在花生种植中, 品种选择、种植技术上关注较多的是花生的高产高油, 进而忽略了机械化生产的适用性, 给花生机械收获带来困扰。在花生品种选择方面, 花生品种的果柄强度、结果范围直接影响机械收获效果, 果柄柄力抗拉能力不够会造成落果, 果柄柄力抗拉能力过大会导致摘果时荚果的损伤。在种植方式上, 辽宁省的种植方式主要是平作, 即在平地上开沟或开穴播种, 这种种植方式往往会因为种植行不整齐造成土壤板结, 给收获带来难度。而且采用联合收获时, 操作人员不容易对准行, 容易造成损失。在收获方式上, 主要是分段收获和联合收获。分阶段收获对种植要求比较高, 必须保持行距一致, 而且要预留机械收道。在作业完成后, 其他工序需要人工或其他机械来完成, 总体投资大、作业成本高。
3.3 花生机械化收获体系没有建立
我省花生种植规模和土壤条件都各不相同, 所以花生种植模式和生产手段方式也多样化。至今, 辽宁省的花生种植模式与现代化机械收获方式还有许多不适应。花生联合收获机器没有得到大面积推广, 需要根据辽宁省特点建立与现代农业生产相适应的技术体系。
4 建议
4.1 品种选择考虑机械收获适用性
花生种植时品种选择除了以高产、高油为目标外, 还要兼顾机械化作业的要求。花生品种、种植密度和方式等都要考虑到机械收获的适用性, 以研究出适合的规模化、标准化有机械作业设备, 提高农业技术与机械的适应性。
4.2 提高收获机械的性能和质量
研发团队对于机械的研发是促进花生机械化收获的前提。要加强研发队伍建设, 增加机械的研发力量, 尽快建立有自主创新能力的花生机械化生产收获研发队伍。同时加强机械的基本理论研究, 研制出适合辽宁省花生收获特点的设备, 在降低成本的同时提高操作性能。
4.3 建立合理的花生机械化收获体系
可以根据辽宁省花生种植特点建立适合辽宁省的花生机械化收获体系。辽宁省的种植模式及土壤条件比较适合使用集成度高、功能完善的联合收获技术装备。
参考文献
[1]余泳昌, 刘文艺, 冯春丽.花生收获机械发展与应用现状[J].山东农机, 2005 (6) .
东明花生收获机械化推广结硕果 篇4
一、主要做法和取得的成效
近年来, 东明县以实施农机购置补贴政策和花生联合收获机械化创新示范工程为抓手, 积极开展花生生产机械化示范园区建设, 大力推广花生收获机械化技术, 有效提高了花生生产效率, 降低了劳动强度, 增加了农民收入。其主要做法:
一是加强组织宣传。东明县农机中心成立了花生机械化收获工作领导小组和技术指导小组, 负责全县花生机械化收获工作组织领导和技术指导;通过发放宣传材料、举办科技讲座、召开现场会和演示会等多种形式对花生生产机械化进行宣传, 有效提高了农民认识。
二是实施示范带动。通过调研论证, 选择花生种植集中、有技术基础的东明集镇王官营村、长兴集乡找营村2500亩花生为核心示范区, 依托示范区, 召开现场会、演示会, 发放宣传材料, 举办农机“夜校”, 重点从花生选种、拌种、机械化耕整地、花生铺膜播种机与拖拉机挂接、机械铺膜播种注意事项、花生联合收获机保养、调试、收获注意事项等方面, 对机手和群众进行系统培训。2013年以来, 该县连续两年争取到了省花生联合收获机械化推广项目, 通过“做给农民看、带着农民干”, 带动周边农户使用联合收获技术。
三是统一种收模式。该县花生以夏播为主, 春播花生面积很少, 主要采取机械灭茬—土地深耕—机械覆膜播种—花生联合收获模式。机械化覆膜播种主要利用2BFD-2型、2BFS-2型花生覆膜播种机播种, 一次性完成开沟、起垄、化肥深施、播种镇压、除草、覆膜等作业。收获机主要采用青岛弘盛汽车配件有限公司生产的4HB-2A型自走轮式花生联合收获机。近两年来, 在东明集镇、长兴集等10个观测点观测的情况是:机械化收获的花生含杂率平均为4%, 损失率平均为3%, 破碎率平均为0.67%, 作业效率2.1亩/小时, 均达到了规定作业要求。
二、存在的问题
一是与农艺不配套。当地农民种植花生的习惯是套播, 主要采用一垄小麦一行花生等行距平播种植模式, 不适合花生联合收获机对行作业, 只能分段作业, 采用花生挖掘机、改装的铧式犁或人工收刨, 机械摘果或人工摘果。
二是技术装备不完善。目前市场上的花生收获机具普遍存在性能不稳定, 可靠性和适应性差等问题。还有部分机具不适于在沙壤土地作业, 起垄低, 不能满足花生生产要求。
三是机械化作业装配不适应花生品种。花生果柄强度、株型特征、结果范围及深度、株距、行距等都直接影响机械收获的效果。在花生的品种选育、种植技术、田间管理等方面只注重高产, 忽略了农机装备适应性。
三、推广花生收获机械化技术的建议
一是加大宣传培训力度。提高花生收获机械化技术普及率, 让花生种植户了解一垄双行机械化覆膜播种增收节支的好处, 通过广播电台、电视台宣传、赶科技乡村大集、举办培训班、召开现场会、发放宣传页等多种有效形式, 积极宣传培训花生收获机械化。
二是提升机械性能。大力做好花生联合收获机的引进、调试、试验示范等工作, 同时加强同花生收获机生产企业的密切协作, 及时将花生收获机使用中出现的机具质量性能问题反馈给生产企业, 促进农机生产企业加快提升花生收获机性能。
三是加强政策扶持引导。在积极争取省、市扶持政策的同时, 积极向县、乡政府建议, 推动出台促进花生收获机械化发展的政策措施, 从多方面对花生收获机的购买、使用予以支持, 进一步调动农民的积极性, 依靠市场和政府双轮驱动, 推进花生收获机械化的快速发展。
选用花生收获机械 篇5
花生是我国最重要经济作物之一, 种植面积和产量连年增加[1]。目前, 我国花生收获仍以人工作业为主, 机械化水平较低, 花生收获机械化水平亟待提高[2]。花生收获机械土壤阻力性能测试在农机部件结构设计、减阻降耗及提高花生收获机械化水平等方面具有重要意义[3-4]。传统农机测试采用实验仪器测量各个指标后再进行合成, 费时费力且误差很大, 采样点离散且不连续、效率低[5-7]。为此, 研制了可连续测量花生收获机工作过程中所受土壤阻力的测试装置, 并进行了试验研究与田间测试。
1 土壤阻力测试装置工作原理
花生收获机械土壤阻力测试装置主要由机械部分 ( 活动连接机架, 液压控制系统和挖掘铲) 、传感器 ( 八角环传感器) 和信息采集与处理3 部分组成, 如图1 所示。工作过程中, 挖掘铲所受土壤阻力通过收获架传到活动连接支架, 活动连接机架通过固装在其上的直线滑块沿两根直线光轴导轨纵向移动, 把阻力通过水平固装在活动架上的连接杆传递给拉压力传感器, 经信息采集处理系统处理后得到相应的土壤阻力数值。
2 土壤阻力测试装置整体设计
2. 1 机械部分设计
机械部分包括活动连接机架、液压控制系统和挖掘铲。
2. 1. 1 活动连接机架设计
为保证在测试过程中传感器只受沿水平方向的力, 土壤阻力测试装置需设计成只能沿水平方向移动的活动机架结构。活动机架可通过4 个直线滑块轴承沿两根光滑杆水平滑动。直线滑块固定在活动机架上, 光滑杆通过导轨支座固定在底架上。拉压力传感器通过传感器连接杆固定在活动机架上, 收获架通过两个滑块轴承安装在活动机架上方。连接机架上安装有升降液压缸, 控制挖掘铲的挖掘深度。
2. 1. 2 液压控制装置设计
液压控制系统原理如图2 所示。在回油路上串联单向节流阀和液控单向阀构成平衡回路, 使回油路产生压力, 平衡重力负载, 使活塞不会自行下落; 单向节流阀能够保证活塞运动平稳, 电磁换向阀为主要控制装置, 控制液压缸的升起和降落[8]。
2. 2 传感器配置
传感器是土壤阻力测试装置中的重要部件, 性能的好坏直接影响测试信号获取。选用上海电测仪表厂的DJSX-50 型3t拉压力传感器测量杆件受力。为减小直线滑块轴承沿直线光轴导轨运动时产生的摩擦阻力, 在底架挡板和连接杆上水平焊接螺栓并旋入拉压力传感器螺纹中。滑动装置选用浙江轴承厂的SCS40UU型高精密直线滑块和SF40 型直线光轴导轨, 摩擦系数极小, 适用于灰尘较多或异物易侵入的工作环境。
2. 3 信息采集系统设计
信息采集系统显示花生收获机械土壤阻力的实时数据, 通过RS232 通讯接口与上位机进行通讯实现实时数据记录、绘制和分析[9]。为满足测试数据的实时性和精度要求, 信息采集系统采用ATMEL公司的AVR内核MEGA16 单片机作为处理器。该系列单片机片内集成8 路10 位ADC, 执行一条指令的速度可达20MHz, 具有内部RC振荡电路, 能够在很少的外围电路的基础上最大程度地完成程序设计中数据快速处理工作[10]。信息采集系统的工作过程是: DJSX-50拉压力传感器信号 ( 输出为电压信号, 与所测力大小呈线性关系) , 经过信号处理和放大电路完成模拟信号的滤波和电压调整; 再通过ATmega16 内部AD将模拟信号转换为数字信号; 最后根据微处理器内部既定程序进行数据处理后, 通过RS232 送至上位机 ( 计算机控制系统) 进行数据分析和处理。图3 所示为信息采集系统组成框图。
基于ATmega16 的信息采集系统软件主要实现包括传感器在内的外围设备检测、土壤阻力实时测试、数据滤波抗干扰、数据存储、系统参数修改、数据显示和上位机数据通信等功能。系统软件主程序流程图如图4 所示。系统上电后, 对各个模块参数初始化后, 检测包含传感器在内的外围设备状态, 状态参数送至LCD显示。如果外围设备严重故障, 且在规定的时间内没有恢复, 系统关机。当系统外围设备正常条件下, 判断标志位Flag_start是否为1, Flag_start为开始数据采集标志位, 其数值和其他系统参数一样, 均可以通过计算机控制系统修改, 也可以通过单片机外设键盘修改。当Flag_start = 1 时, 开启数据采集、数据处理功能, 数据在AVR内部的EEPROM中存储, 用于串口中断程序读取并上传上位机计算机控制系统, 采集的数据同时送LCD实时显示采集数据波形。数据采集可以通过Flag_start、Flag_end两个标志位实现实时控制和数据大小控制。为了更好地记录和分析土壤阻力数据, 本系统采用可视化编程语言VB6. 0 最为开发平台, 并通过MSComm控件实现计算机控制系统与AVR单片机的通信。
3 系统标定
3. 1 标定试验
标定设备为1 台由HP-50K数显推拉力计外置传感器与拉力试验台组合成的拉力测试仪, 外置传感器最大负荷50k N, 分度值0. 01k N, 可实时显示测试阻力值。为精确测量测试装置所受土壤阻力, 利用上述拉力测定仪对阻力测试装置进行加载标定。标定结果如图5 所示, 标定示意图如图6 所示。分析加载力与系统输出值关系, 建立测试力 ( y , k N) 与系统输出值 ( x, m V) 回归方程为
将标定方程输入信息采集系统, 完成试验标定。
3. 2 实验室测试
在青岛农业大学实验室对标定后的阻力测试装置进行测试试验, 加载试验示意图如图6 所示, 测试结果如表1 所示。其最大相对误差9. 66% , 平均测试精度93. 07% 。
4 田间测试
4. 1 试验环境准备
选用常年种植花生的试验田块进行田间测试。经测量, 土壤硬度为0. 15kg /cm2, 土壤含水量为19. 5% 。选用五征WZ350 拖拉机牵引土壤阻力测试装置进行测试。
4. 2 花生土壤阻力测试装置连续测试试验
设计一组两因素三水平验证试验。试验指标为挖掘铲阻力, 试验因素为挖掘深度和牵引速度, 因素水平分别为10、20、30cm和1、1. 3、1. 5m /s。
图7 所示为阻力测试装置在测试速度同为1m /s、不同挖掘深度的测试中得到的土壤阻力连续变化分布情况。经分析处理可得, 挖掘深度分别为10、20、3 0 cm水平时, 挖掘铲阻力值分别约为2 . 5 、3 . 8 、4. 6k N。挖掘铲入土过程中, 阻力增大, 挖掘深度稳定后, 阻力值趋于恒定, 挖掘铲阻力随挖掘深度增大而增大。
图8 所示为花生土壤阻力测试装置在挖掘深度同为20cm、不同测试速度中得到的土壤阻力连续变化分布情况。 经分析处理可得, 测试速度分别为1 . 0 、1. 3、1. 5m / s水平时, 挖掘铲阻力值分别为3. 8、5. 1、6. 2k N。挖掘铲阻力随牵引速度增大而增大, 行驶速度稳定后, 阻力值趋于恒定。
5 结论
1) 研制了由拖拉机牵引、可快速连续测量土壤阻力的花生收获机械土壤阻力测试装置, 配置了拉压力传感器和液压控制系统, 设计了基于ATmega16 的信息采集测试软件, 对农机具设计和减阻降耗具有重要意义。
2) 对土壤阻力测试装置进行了系统标定, 对测试力和系统输出值进行线性回归分析, 并建立回归方程。实验室试验表明, 测试装置系统运行稳定, 平均测试精度达93. 07% , 满足快速、连续测量土壤阻力的需要。
3) 田间测试试验表明: 土壤阻力随挖掘铲挖掘深度增大而增大, 随牵引速度增加而增加; 挖掘深度和行进速度稳定时, 挖掘铲阻力趋于恒定, 能够准确、实时地反映测试装置所受土壤阻力情况。
参考文献
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[9]Han Xiaoru, Gao Yudong.Design and Implementation of the Universal RS232-GPIB Interface[C]//Chinese Institute of Electronics (CIE) .Proceedings of 2007 8th International Conference on Electronic Measurement&Instruments (ICEMI’2007) Vol.Ⅲ.Beijing:Chinese Institute of Electronics (CIE) , 2007.
国内花生机械化收获的现状与研究 篇6
花生的种植历史悠久,地域广阔,是世界上广泛栽培的主要油料和经济作物,同时也是主要的创汇农产品之一。花生种植在我国农业生产中占有重要地位,我国花生年均种植面积居世界第二,产量居世界第一[1,2]。多年以来,我国花生机械研究人员少、经济效益差一直困扰着我国的花生收获机械行业,导致了我国花生机械化收获程度很低。目前,我国花生收获大部地区仍以人工为主,部分地区采用挖掘犁,少部分地区采用收获(挖掘)机,机械化联合收获几乎还是空白。由于人工挖掘和捡拾劳动强度大、用工多、效率低、损失大,国内对花生机械化收获的需求日趋迫切。因此,了解国内花生机械化收获的现状与存在的问题,对促进我国花生产业的机械化发展具有重要的意义。
1 国内花生分布及种植特点
我国是花生生产大国,花生也是我国第6大优势作物。据联合国粮农组织统计,2008年我国花生种植面积462万hm2,居世界第2位,产量达1434万t,居世界第1位。我国花生种植面积大,种植区域广。种植范围东起黑龙江省密山市,西至新疆维吾尔族自治区喀什市,最南端到海南省三亚市,最北端到黑龙江黑河市,由北向南跨越寒温带、温带、亚热带和热带的广大地区,主要分布在豫、鲁、冀、辽、苏、皖、粤、闽、川等省(如图1所示),除黄淮海平原、长江流域等少部分地区大面积集中种植外,大部分地区仍以按户种植为主,经营分散,规模小。由于花生种植范围广,各地区自然条件差异较大,因此形成了我国花生种植在品种、栽培模式上的多样性。
2 国内花生收获机械发展现状
花生种植的农艺环节中,收获是确保花生增产增收的重要环节之一。花生收获时间紧,人工收获劳动强度大、耗时多。花生收获的过程包括挖掘花生、分离泥土、铺条晾晒、捡拾摘果和分离清选等作业[3,4]。在国内花生产业发展的带动下,花生收获机械得到了较快的发展。目前,花生收获机械按功能分类主要有用于分段收获的花生挖掘犁、花生收获(挖掘)机、花生复收机(目前已基本停止研究和生产)和用于联合收获的联合花生收获机[5]。
2.1 花生挖掘犁
花生挖掘犁结构非常简单,一般与小四轮拖拉机或手扶拖拉机配套使用,作业时仅将花生耕起,挖掘后由人工抖土、捡拾花生。典型机具如江苏省徐州农机所研制生产的4HW-260型花生挖掘犁,该机结构简单、造价低、作业质量好,地面落果率< 4%,损失率< 3%,破伤率< 1%,是一种性能稳定、经济效益较好的机械。由于花生挖掘犁功能较为单一,不能满足花生收获中多环节的机械化作业需求。
2.2 花生收获(挖掘)机
花生收获机在挖掘的基础上,实现了果土分离的目的,但捡拾、集运、摘果仍需人工或其它机具完成。我国花生收获机的研制是从20世纪60年代开始的,在从美国引进的花生挖掘机的基础上发展起来。目前,已有多种类型的产品问世,如4H-2型、4H-1500型、4H-800型及4HFS-150型收获机是目前国内花生收获机械的主要类型[5,6,7]。其中莱阳农学院与青岛万农达花生有限公司研制的4H-2型花生收获机将挖掘与分离两大机构融为一体[7],入土性能、花生秧果分离效果和花生秧通过性好,工作可靠性高,收获后花生秧铺放整齐,便于捡拾,是目前生产中推广前景较好的一种花生收获机械。
2.3 花生联合收获机
花生联合收获机可以一次完成挖掘、抖土、摘果、分离和清选等作业过程。结合本土花生生产农艺,台湾大地菱农业机械股份有限公司生产了TBH-3252 型自走式花生联合收获机。该机采用履带式行走装置,可一次完成花生挖掘、抖土、摘果、分离和清选等多道作业工序,脱荚率达99%,破裂率<2.5%,适于鲜株脱荚,是我国现有的最先进、功能最完善的花生联合收获机械。大陆对花生联合收获机的研究相对比较晚,技术还有待于完善。国内已有不少研究单位和企业对此进行攻关,已成功研发出4HLB-2型半喂入自走式花生联合收获机、4HQL-2型全喂入自走式花生联合收获机、4HB-2A型半喂入自走式花生联合收获机和4HQL-120型全喂入牵引式花生联合收获机等一系列产品[8,9,10,11],正积极开展适应性、可靠性生产试验与示范工作,有的已进入小批量生产和区域性推广应用阶段。其中,以农业部南京农业机械化研究所研发的4HLB-2花生联合收获机最具代表性,通过近6年在山东、河南、江苏、江西、四川和辽宁等地的适应性试验和不断改进完善,该机型在北方花生产区表现出良好的适应性,目前已实现小批量生产,并正在进行区域性示范推广,极具推广潜力。
3 花生机械化收获应用及存在的问题
目前我国花生机械化收获正处于发展阶段,花生生产机械化水平无论是同发达国家(地区)相比,还是同其它主要粮食作物比,均处于较低水平。我国引进的一些花生收获机或通过消化吸收后生产的收获机尚有一定的缺陷,普遍存在功能单一、产品可靠性及适应性较差等问题,还不能较好地适应我国现阶段花生收获的实际情况,因此花生收获机械尚未大面积的推广[11,12]。目前,花生收获大部分地区仍以人工为主,分段收获在主产区有一定应用,联合收获大多正处于研制及示范推广阶段。
3.1 装备的性能与质量有待提高
机械装备自身的质量与性能是制约花生机械化发展的重要原因。花生机械的性能、效率、动力消耗是衡量机械先进性、可靠性的重要指标。我国现有的花生收获机械主要集中在中小型挖掘机的研制和推广上,生产企业众多,产品技术含量低,粗制滥造,大多设备具有性能不稳定、动力损耗大、可靠性差和适应性差等问题。例如,在沙土或沙壤土地区工作时负荷较小,适应性较好,一旦推广到土壤稍许粘重的地区,就会出现壅土阻塞、损失率高等问题;摘果机有干摘和湿摘之分,适用于干摘的摘果机应用比较广泛,技术也较成熟,但依然存在摘不净、破损率高等问题。目前,花生联合收获有全喂入和半喂入两种形式:全喂入花生联合收获机存在易缠绕、功率消耗大、摘果和分离不净以及无法回收茎蔓等问题;相比较而言,半喂入花生联合收获机虽在这些方面具有一定优势,但它对花生品种、土壤条件以及种植农艺等方面的要求较高,其可靠性和适应性方面还需进一步完善。此外,设备专用性较强,利用率不高,回收期较长。许多花生机械只是针对某一花生品种和所在地区的生长环境来设计的,其通用性、兼容性和适应性较差。虽然一些花生收获机可以兼收土豆、大蒜等,但在调节功能与工作性能方面仍需进一步改进。随着人们对农业机械的兼容性、通用性、适应性和可靠性要求的日益提高,将直接影响到花生机械的推广应用及我国花生生产机械化进程。
3.2 农机与农艺的相互脱节
花生品种特性、种植模式、田间管理方式直接影响着机械化生产。目前,在花生的品种选育、种植技术、田间管理等方面只关注以高产、高油为综合目标,而忽略了机械化生产中装备的适宜性,使农艺与农机相互脱节,给花生机械化收获带来很大的困难。
3.2.1 花生品种的影响
我国花生根据其综合性状可分为普通型、珍珠豆型、多粒型和龙生型4大类,其形态特征和农艺性状均有较大差异。花生品种的果柄强度、株型特征、结果范围及深度等直接影响到机械收获的效果。机械化收获中,如果果柄抗拉能力不够,在收获机械挖拔及清土等工作部件的作用下易造成较大的埋、落果损失;但在摘果时,果柄抗拉能力过大,在满足摘果率的同时易造成荚果损伤。因此在选育中,培养出果柄粗壮、耐熟、抗拉能力适宜的花生品种。花生株型特征对于收获作业质量也有较大影响。半喂入联合收获时,株丛范围小的直立型品种易于实现分禾、扶禾与夹持;而蔓生型或半直立型花生品种,秧蔓不能完全扶起,在夹持和输送过程中容易出现乱秧和挂秧,极易发生秧蔓缠、堵等问题。联合收获作业对花生植株高度有一定要求,通常以30~40cm为宜。半喂入联合收获时,株型若过矮,造成秧蔓可能被漏夹或夹持不牢靠,易加大落埋果和摘不净;对于全喂入联合收获作业,花生植株不能过高,过高易造成秧蔓缠绕,加大漏摘损失和夹带损失,且摘果耗能大。此外,结果范围集中、结果层较浅的花生品种宜于机械化收获。机械化收获时,为了减少作业功耗,挖掘铲一般深入土层以下约12cm,铲断花生主根及疏松土壤。花生结果区域如果较大,部分花生荚果将直接从未疏松的土壤中拔起,造成埋果损失;若花生结果较深,挖掘铲将直接铲断果柄,造成埋果损失。
3.2.2 种植方式的影响
我国花生现有种植方式主要有平作、畦作和垄作3种方式。平作即平地开沟或开穴播种,是北方花生基本种植方式。高畦种植在我国长江以南普遍采用,主要优点是便于排灌防涝。平作和畦作时,往往由于花生行不整齐或者雨水冲刷造成土壤板结,给花生机械化收获带来一定难度。尤其当采用联合收获方式收获时,操作人员难以准确对行,易造成机收损失,且机具前行挖掘阻力大。垄作是在花生播种前先起垄,或边起垄边播种,花生种在垄上,在我国河南、山东、河北和东北等主产区广泛采用。由于垄作播种规范,对分段或联合收获机收获均具有较好适应性。
3.2.3 收获方式的影响
机械化收获主要为分段收获和联合收获两种。当前,国内花生收获机械种类较多,大多为挖掘犁、挖掘(收获)机等分段作业机具和一次性联合收获机。分段作业的花生(挖掘)收获机对作物的标准化生产程度要求较高,从种植开始就要为机械化收获创造条件,如保证行距一致和预留机收道(畦作)等,而且作业功能简单,捡拾、摘果等后续工序还要其它设备或人工来完成,存在总体投资大、效率低、作业成本高等问题。联合收获设备由一台设备就可完成所有作业工序,作业效率高,节省农时,设备投资相对机械化分段收获要小。国内已有不少研究单位和企业对此进行攻关,已成功研发出一系列设备,正积极开展适应性、可靠性生产试验与示范工作,不断提升完善。
3.3 机械化收获技术体系尚待建立
由于我国花生各产区的种植规模、地貌、土壤条件等有所不同,造成了我国花生种植模式、生产手段和生产经营方式的多样性,因此需要因地制宜地建立相应的花生机械化收获的技术体系,确立适宜的技术设备。至今,我国种植模式及收获方式与现代机械化生产间还存在诸多的不适应。种植模式上除了河南、山东、河北主产区及东北部分地区采用垄作、覆膜模式以外,其它产区主要采用平作或畦作裸地模式,使得行距难以控制,给机械化收获造成较大困难;收获方式上,山东、河北、河南等主产区的机械化程度相对较高,但多采用以挖掘收获机为主的分段收获方式,联合收获尚未得到大面积推广应用。因此,花生机械化收获的发展迫切需要根据各产区相应的特点,因地制宜地制定与现代农业生产装备相适应的技术体系与区域模式。
4 建议
1)规范农艺技术,品种选育应考虑机械收获的适宜性。
作物选育在以高产、高油为综合目标的同时,兼顾机械化作业需求,为机械化收获作业提供条件。花生的品种选育、种植密度、种植方式、适收期和地区适应性等应考虑到机械化收获的适应性,研究制定适合于规模化、标准化机械作业的农艺规范,提高农艺技术与农机的适应性。
2)加强自主创新能力,提高装备性能与质量。
加强研发队伍建设,增强研发力量,尽快促进国家层面的花生机械化生产技术研发平台及创新队伍的形成,增强自主创新的能力。加强机具工作机理等基础理论性研究,并结合国内花生产业自身特点及市场需求,进行具有自主知识产权的花生收获设备的开发,在满足设备可靠性及适应性的同时,降低生产成本,提高操作性能。
3)依据产区特点建立合理的花生机械化收获技术体系。
我国花生主产区可分为黄淮海花生产区、东北花生产区、长江流域花生产区和华南花生产区4个优势产业区。针对我国花生各产区的特点,因地制宜地制定多元化的花生生产机械化技术体系。黄淮海花生主产区及东北花生产区,具有较好的种植模式、种植规模以及土壤等条件,适宜使用集成度高、功能完善的联合收获技术装备。长江流域花生产区及华南花生产区,土壤相对粘重,适宜采用分段收获技术装备,若土质为冲积沙土,田块较大,且采用起垄覆膜种植模式,可采用半喂入花生联合收获设备。
参考文献
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选用花生收获机械 篇7
7月7日, 博罗县农机局在杨村镇上车村召开花生机械化收获现场会。省、市有关领导和专家、农机局主要领导和各股室负责人、县农机推广站站长、农机学校校长、各镇农机服务站站长, 农机大户, 花生种植大户等70余人参加了现场会。
厂家技术人员详细讲解了花生收获机的功能及工作原理、操作方法和保养方式, 与会人员观看了花生机械化收获作业演示。花生收获机能一次性完成了挖掘、摘果、筛选并将花生装入收集仓中, 彻底改变了传统手工拣拾或半自动收获的模式, 每小时可收获花生2~3亩, 且花生破损率低, 既节约了人力和劳动时间, 又增加了农民的收入, 得到与会人员的高度评价。这次现场会, 对博罗县下一步正在大力推进农业产业结构调整, 在主要粮食作物生产基本实现全程机械化的情况下, 把农机化发展的重点逐步转向经济作物机械化, 起到很好的推进作用。