半干式馬蹄收獲機研制

廣西正源機械有限責任公司 廣西 柳州 545006

前言

馬蹄學名為荸薺,主要種植于水田,食用部分為地下球莖,是一種果蔬兼用型作物,馬蹄可以鮮食,尤為有名的桂林(荔浦)馬蹄,口感清甜,肉質細膩無渣,可當作新鮮食材,又可加工成馬蹄罐頭、馬蹄粉、馬蹄糕等系列產品,具有清熱解毒和涼血降壓等功效。

我國年種植馬蹄約60-80萬噸,馬蹄作為一種重要的農副產品,遠銷韓國、日本、美國、加拿大、香港和東盟等國家和地區。廣西馬蹄現有種植面積60多萬畝,產值40億元,連續多年占據全國首位,已經成為產區農民增收致富的重要項目。

廣西大部分地區種植的馬蹄,收獲時的土壤處于半干狀態,馬蹄的收獲都是人工挖掘作業方式,費工費力、效率低、成本高,很大程度限制了馬蹄產業的發展。僅僅收獲環節,平均每畝需要10多個人工采收,收獲成本就達到2000元/畝,占馬蹄收入的1/4左右,落后的生產方式嚴重制約了馬蹄產業的規模化發展。隨著農村勞動力人口的老化與減少,農業耕作方式必然會發生很大的變化,機械化和規模化成為必由之路。因此,研制適合于當地半干式馬蹄收獲機械,推進馬蹄全程機械化是馬蹄產業發展的迫切需要。

1 馬蹄種植與采收期

根據馬蹄的生物學特性,在廣西馬蹄的種植時期比較機動,從清明到小暑間隨時都可移栽,移植時間最遲不超過處暑,行株距50cm×40cm左右。球莖成熟后,地上部枯死,馬蹄基本上位于地面以下約20至25cm深度,集中于硬土層與軟土層之間10cm左右的區域。從霜降開始到翌年清明,隨時可以采收。

2 主要結構方案

2.1 已有開發經驗借鑒 在本項目研發之前,已有一些研究機構和些某公司進行了半干式馬蹄收獲機的研發,主要特點歸納為兩個：一是整體取土,二是收獲機構前置。經過下地試驗表明,整體取土挖掘,需要很大的動力,有的達到100KW動力,即使能挖掘起來,但挖掘出的土方量較大,導致要在這樣一大團的泥土里要撿出馬蹄來,非常困難。而收獲機構的前置,在收獲時,原本平坦的馬蹄田,如同在前面挖了一個“坑”,使得馬蹄收獲機不能前行。鑒于以上原因,產品研發都未獲得成功!

2.2 結構方案設計

2.2.1 履帶式行走驅動,履帶外寬120cm,履帶帶寬22cm,整機配套動力55HP,機型小巧,適用于廣西區域半干水田種植馬蹄的收獲。

2.2.2 取土挖掘機構后置,履帶式行走機構在前,讓收獲機總是在平坦的馬蹄田行走。問題的提出：履帶式行走機構在前,履帶壓力會不會對位于地面以下約25cm深度的馬蹄造成損傷?為了進行驗證,我們研究組駕駛1204輪式拖拉機進到馬蹄田行駛,挖出的馬蹄經檢查未損傷,那么壓強更小的履帶式馬蹄收獲機就完全可沒有問題。

2.2.3 分層取土,上層側拋。經統計,馬蹄一般位于地面以下約20至25cm深度,集中于硬土層與軟土層之間10cm左右的區域。馬蹄收獲首先要把不含馬蹄約15cm的上土層挖走,側拋排放,不與下層挖掘出的含馬蹄層相混在一起,很大程度上有利于讓馬蹄露出來,使馬蹄與土壤的分離和撿拾變得容易。

上層約15cm的取土分離,選用旋耕技術原理,利用旋耕刀高速旋轉,將約15cm的上層土撕碎,通過離心力的作用,撕碎的上層土被拋甩到撥桿式側排機構,側排送到外側。這種旋耕取土的方式,大大降低了行走牽引力。

半干式馬蹄收獲機結構設計圖

3 試驗情況

試制樣機在旱地和水田分別進行旋耕取土排土試驗。

在兩種土質中進行試驗,上層取土、側向排土和下層收獲基本上達到設計要求。

4 結語

本文針對廣西區域馬蹄收獲機械進行研究,通過吸收借鑒,詳細結構分析設計,樣機試制和試驗,研制出適合于廣西半干式馬蹄收獲機。該機的研制成功,降低了馬蹄收獲的勞動強度,推進馬蹄全程機械化,有利于促進馬蹄產業的發展。