基于“导- 抽- 切”作业模式的大蒜夹拔收获机修根装置开计发设

张德盛，孙约瑟，吉 超，魏溪益，朱正波

（扬州大学，江苏 扬州 225009）

0 引 言

大蒜是著名的食药兼用型百合科葱属植物，FAO 统计数据显示[1]，大蒜在100 多个国家种植，总面积超过153.33 万hm2，年产量超过2 800 万t。中国大蒜种植面积超过80 万hm2，年产量超过2 200 万t，年出口超过200 万t，种植面积、产量和年出口量均居世界首位。收获是大蒜生产的主要环节之一，一般包括挖掘、清土、铺放、修剪根须、切秧等工序。夹拔式大蒜收获机能够一次性完成挖掘、夹拔、清土等作业工序，作业效率高，且工作部件与蒜头不接触，避免了机械损伤，是主要的大蒜收获机型[2-3]。

修剪根须是大蒜收获的关键步骤之一[4-6]，人工修根作业用工量巨大、工时非常集中、劳动强度极高、费用昂贵，反复作业也会对蒜头造成损伤。机械化修根具有以下优势：第一，有利于蒜土分离，尤其适用地湿、土黏等清土装置无法作业的情况，实现了清洁收获；第二，杜绝了土传病害通过根须侵染蒜头，保障了蒜头储存和长途运输；第三，迎合了消费者的消费习惯，有利于蒜头销售；第四，便于清洁包装，达到出口标准，保障了出口创汇。但是，现有修根理论研究极少，导致修根技术不成熟，存在含杂率高、作业效率低和伤蒜率高等缺陷，难以推广应用。

本文设计了一种配套夹拔式大蒜收获机的修剪根须装置，以提高夹拔式大蒜收获机机械化程度。

1 修根装置总体设计

1.1 总体设计要求

（1）喂入方便、快捷。

（2）适应性强，能适应不同品种、尺寸、状态的整株大蒜喂入。

（3）作业连贯。

（4）作业过程伤蒜率低于3%。

（5）作业后含杂率低于5%。

1.2 基于“导- 抽- 切”作业模式的大蒜夹拔收获机修根装置

该装置结构示意图见图1，主要包括夹持输送机构、抽辊机构、修根刀机构、升降杆、传动箱、电机、机架等。

图1 基于“导- 抽- 切”作业模式的大蒜夹拔收获机修根装置结构示意图

工作时，夹持输送机构夹住大蒜植株并向后输送，修根过程分为3 个阶段，见图2。在第一阶段，夹持输送机构夹持大蒜植株，鳞茎和根土复合体进入抽辊机构上方，随着抽辊向内旋转运动（图3），根土复合体被挤压并向下输送，部分根土复合体被修根刀切除；在第二阶段，大部分根土复合体被挤压向下输送，直至鳞茎接触抽辊，大部分根土复合体被修根刀切除；在第三阶段，鳞茎在抽辊上滑移，修根刀继续切割残留的根土复合体，直至鳞茎离开抽辊机构，至此完成大蒜修根作业。整个装置技术参数见表1。

图3 修根第二阶段位置关系示意图

表1 修根装置技术参数

2 主要零部件设计

2.1 夹持输送机构

夹持输送机构主要采用皮带式夹持部件，这种机构工作可靠、耐磨损、耐腐蚀、不容易损坏，适应蒜秧的夹持和输送。整个机构主要由电机、减速器、链传动机构、皮带轮、皮带、张紧机构等组成，结构示意图见图4。

图4 夹持输送机构结构示意图

2.2 抽辊机构

抽辊机构主要采用一对向内旋转的圆辊将蒜头下方的根土复合体汇集到抽辊的间隙中，这种机构结构简单、不容易损坏，也不容易对蒜头造成碰撞损失。整个机构主要由电机、减速器、联轴器、齿轮传动、双节可伸缩万向联轴器、间隙调节螺母、圆辊等组成，结构示意图见图5。

图5 抽辊机构结构示意图

2.3 修根刀机构

修根刀机构主要采用厚圆盘齿刀回转切割根土复合体，在抽辊机构的限位作用下进行修根作业，这种机构作业效率高、不容易对蒜头造成切割损失。整个机构主要由电机、联轴器、同步带机构、张紧机构、轴、修根刀等部件组成，结构示意图见图6。

图6 修根刀机构结构示意图

3 结 语

对夹拔式大蒜收获机作业后的整株大蒜进行修根处理，通过试验测试，当作业速度为1.02 km/h 时，含杂率为4.51%，伤蒜率为1.13%，整个过程喂入方便、作业连贯、适应性强，满足设计要求。大蒜生产全程全面机械化是大蒜产业的发展方向，后期将开展修根装置与收获机的融合研究。