蔬菜收获机械vegetable harvesting machinery

用来收割、采摘或挖取各种蔬菜的食用部分，并进行装运、清理、分级和包装等作业的机械。根据收取蔬菜的部位不同，可分为根菜类收获机、果菜类收获机和叶菜类收获机。
欧美国家蔬菜收获机械以根菜类收获机研制最早，始于20世纪30年代，主要产品有洋葱收获机、胡萝卜收获机。之后，相继研制和发展了叶菜类收获机如结球形菜类收获机、芹菜收获机等；果菜类收获机如番茄、黄瓜、青椒等收获机械。中国蔬菜收获机械还处于研制阶段。
根菜类收获机 收获洋葱、胡萝卜和萝卜等根菜的机械。有分别作业式和联合作业式两种类型。分别作业式是将根菜茎叶切去，然后将鳞茎、块根自土壤中挖出后铺放成条。一般由茎叶切割器、挖掘铲和输送分离器等组成。切割器型式较多，而常用的是旋转式切割器，其切割高度由仿形轮控制。挖掘铲有固定平面挖掘铲、旋转平面圆盘和振动铲几种。要求挖出位于不同深度、不同形状的洋葱、胡萝卜、芜菁等蔬菜，挖掘时要求带土量少，并且不损伤块根。联合作业式有两种作业形式，一种是先夹住茎叶，把根菜自土壤中拔出，再分离茎叶和土壤的拔取式；另一种是先切去茎叶，然后将根菜自土中挖出，并清除土壤和杂草的挖掘式。拔取式根菜类收获机的工作部件有扶茎器、拔取器、茎叶齐平器和茎叶收集机构等。图1为拔取式胡萝卜收获机的构造和工作过程示意图。作业时，由扶茎器将地表茎叶扶起，并引向夹持拔取胶带，此时挖掘铲已挖松行内的块根，胶带夹住茎叶，将块根从土壤中拔出。茎叶切除装置后部将茎叶切除，切下的茎叶由输送器抛到土地上，块根落到输送器上，再由横向输送器将块根送入挂车，在输送过程中使泥土分离。拔取式收获机的工作质量在很大程度上取决于块根茎叶的状态和播种方式，只有长势良好，茎叶不倒伏才能将块根全部拔出。

图1 胡萝卜收获机工作过程示意图

1.茎叶输送器；2.块根横向输送器；3.块根输送器；4.茎叶切除装置；5.夹持拔取胶带；6.扶茎器；7.挖掘铲

扶茎器 安装在机器前部，配置在作物行的两侧，作用是把茎叶扶起， 使其成束地喂入拔取器。扶茎器的工作质量在很大程度上决定着后继工序的作业优劣。扶茎器的类型如图2。图2(a)、(b)为固定式扶茎器， 它能很好地扶起横行倒伏的茎叶。但顺行倒伏的茎叶则需用(c)、(d)、(e)所示的旋转式扶茎器，以便沿地面梳刷茎叶， 并将其提到所需高度， 送向拔取器。

图2 扶茎器类型简图

拔取器 配置在扶茎器后面，将作物茎叶夹紧，之后，挖掘铲将块根挖掘，拔取器随即将块根自土壤中拔出。拔取器类型如图3。
带式拔取器 两条挠性回转带，靠张紧轮将两带彼此压紧。拔取器喂入口处的从动带轮或链轮直径要根据作物茎叶的情况来选择，要求喂入口尽可能靠近块根顶部，夹住茎叶，带轮前缘高度应保证在露出土壤的块根顶部上方移动时，不损伤块根。

图3 拔取器类型简图

夹式拔取器 由许多夹子固定在链上而成。在链子前进方向最前端开始接触块根茎叶前， 夹子上端进入控制圆盘狭窄处， 将夹子张开[图3(b)], 待接触块根茎叶， 夹子上端脱离控制圆盘后， 夹子靠本身弹簧作用夹紧， 即夹住块根茎叶。夹式拔取器对生长较弱的茎叶夹持得也较好。邻接行茎叶密集时， 此种机构因受下垂叶片相互交叉的影响， 而使拔取质量不能保证。
圆盘式拔取器 由两个与铅垂面成一定角度的圆盘或低压轮胎组成，特点是结构简单，但工作质量较差。
螺旋式拔取器 工作时与地面倾斜一定角度， 且两个螺旋器安装在同一平面内互相平行， 能捡起躺在地上的茎叶， 并有将块根自土中拔起的功能。在切去茎叶前， 将块根茎叶拉紧， 使块根顶在拔取器下面排齐， 但它易发生堵塞， 故工作质量不能保证， 结构复杂。
组合式拔取器 由一直径较大的滚筒，和一回转胶带组成。胶带约贴紧滚筒圆周面1/4，工作时与地面成一定角度并作相对回转[图3(e)]。组合式拔取器主要特点是工作可靠，但外形尺寸大，不适用于多行机器。拔取器把块根自土壤中拔出的最佳条件是顺着块根轴线施加拔取力，因此时茎叶的强度最大，块根自土壤中拔出的力最小。
齐平器和茎叶分离机构 主要功用是使块根顶部的割茬高度整齐，并使茎叶分离。齐平器和茎叶收集机构类型如图4。

图4 齐平器和茎叶收集机构类型简图

平板铰接式齐平器 由两个平行的弹性平板组成。工作时，借助拔取器将块根引向齐平器，并根据叶束的厚度，平行弹性平板间间隙可自动调节。这种齐平器属于从动齐平器，工作时块根的运动是借助拔取器进行的。块根及其茎叶与齐平器的摩擦力，会使块根旋转，这对茎叶切割器工作性能有不良影响。块根在行上不可能排成一条直线似地生长，如有高于同行两边的块根，则此块根将更早地被推压和齐平，从而将其茎叶从拔取胶带里曳出。当每行作物排列过密时，相邻块根的茎叶就会互相交错，在推其中一个块根的过程中，会把未被齐平的块根从拔取带中拉出。
圆盘式和带式齐平器 由两个能在轴上自由旋转的平圆盘和一个圆盘切刀组成。两个平圆盘的直径越大，齐平表面长度越长。埋在土里的块根顶部距地表距离大时，就会受平圆盘直径的限制，使还未齐平就被送至圆盘切刀切除茎叶。带式齐平器是用胶带的底边作为齐平表面。圆盘式和带式为半主动式齐平机构，作物栽植密度大时，都不能保证齐平质量。
螺旋式齐平器 两个安装在同一平面内的互相平行的螺旋器。其下方装有限位板，一方面避免与块根顶部接触而损伤块根，其底面起齐平作用。在螺旋器的后部，螺旋与限位板之间装有切割茎叶的圆盘刀。螺旋的圆周速度、螺旋的形式和两螺旋器之间的间隙对齐平质量都有影响。螺旋齐平器的缺点是可靠性不高。
回转平面式齐平器 由12块弯板组成，6块为一组，装在相邻的两个倾斜圆盘上。圆盘彼此作相对反方向回转运动，茎叶进入此种齐平器后逐渐被拉紧，并纵向移送块根。回转平面式齐平器的优点是不靠拔取器就能将块根齐平，等待切割；缺点是调整复杂，两组弯板间间隙要求严格，且两组间重叠尺寸还应根据收获品种、土壤状况、质量要求而定。
叶菜类收获机 包括白菜、甘蓝、菠菜、芹菜等收获机械。这类机械的工艺过程是扶茎或导向、切割、修整和装运。
图5为甘蓝联合收割机。由导向锥体、相对旋转的一对螺旋、圆盘切刀、输送器等组成。能一次完成切割、除叶和装车工序。作业时，甘蓝由导向锥体引向螺旋输送器，整平甘蓝，并将甘蓝引向圆盘刀，切下甘蓝后，由吊索式输送器压紧甘蓝头部输送到接收输送装置，由此送到叶子分离螺旋，分离出被切下的老叶或残叶，经检查输送台输送到卸菜升运器将甘蓝送至挂车。为减轻装载中撞击对甘蓝的损伤，在卸菜升运器的尾部装有可按高度调整的缓冲托盘。

图5 甘蓝收获联合收割机

1.仿形轮； 2.导向锥体；3.螺旋输送器； 4.吊索输送器；5.接收输送装置； 6.叶子分离输送器； 7.检查输送台；8.篷；9.卸菜升运器；10.缓冲托盘

用甘蓝联合收割机收获甘蓝时，甘蓝行距的允许误差为±3厘米，邻接行行距的允许误差为±5厘米，甘蓝的中心应该在离每行基线土10厘米的范围内。收获芹菜时，因为夹持的是脆嫩多汁的食用部分，故用夹持带夹持植株，同时用圆盘刀进行切割，而后送到料箱。所收获的叶菜均需经人工修整和包装，方可投放市场出售。
果菜类收获机 包括黄瓜、番茄、甜椒等各种类型的收获机。这类蔬菜怕挤、怕压，成熟期不一致，收获时也极易碰伤，因而限制了这一类收获机械的使用。目前的收获机械只适用于加工用的成熟整齐的果菜品种的一次性收获，有时还需人工辅助。
黄瓜收获机 图6为黄瓜一次性收获机的结构示意图。由切割部件、捡拾机构、分离部件、运输与清选系统组成。工作时，黄瓜植株被割刀割下后，由捡拾滚筒捡起运到带橡胶指的平宽胶带上。捡拾滚筒直径很小，其上钢齿与平宽胶带上橡胶指相间排列。捡拾滚筒圆周速度与机器前进速度之比为1:1，平宽胶带速度要快10～15%，这将有效地使果实损伤减小。

图6 黄瓜收获机示意图

1.圆盘割刀； 2.固定地下割刀； 3.捡拾滚筒； 4.带橡胶指的平宽胶带； 5.输送带； 6.格栅输送带； 7.阶梯式升运带； 8.风机； 9.料斗； 10.拖拉机； 11.摩擦辊；12.滑板； 13.橡胶果实击落器

平宽胶带后为6个速度不同的橡胶果实击落器，将果实击落。茎蔓通过高速回转的摩擦辊时，将遗留在茎蔓上的果实摘下，并将茎蔓排出机外。橡胶果实击落器转速分别为100～175转/分和200～350转/分，摩擦辊圆周速度为5米/秒。当击落器和摩擦辊之间的间隙大于6毫米时，将引起茎蔓缠辊。击落和摘下的果实中混有茎叶、泥土等夹杂物，在输送过程中，可将全部夹杂物清除出去。
番茄收获机 番茄收获方法有分段收获和联合收获两种。分段收获只完成收获和粗清理作业，收获后的番茄运送到加工站后再进行分级。联合收获可一次完成收获、清选和分级作业。
图7为番茄联合收获机。由圆盘切割刀、捡拾器、摘果器； 输送器、人工剔选台、升运器和料箱组成。工作时，分禾器将西红柿植株引向两个圆盘切割装置(割刀入土深度4厘米)，切断番茄植株后，与摘果输送器配合送到倾斜输送器上，在升运至输送器时，已摘下的少量果实和土块自倾斜输送器和过渡输送器缝隙间掉到横向分离输送器上，再落到果实分离输送台上。未摘下果实的植株被送到用抖动方式将果实抖落下来的键式果实分离器上。在分离器上配有装橡胶指的抖动滚筒。滚筒橡胶指插入植株堆，协助抖落并摘下全部成熟或未成熟果实。摘下的果实通过果实输送器，再输送到剔选台，经人工挑选将成熟和不成熟果实分别送入不同料斗，轻杂物由风机吹出机外。有的番茄收获机上采用光电装置，根据果实颜色不同，自动按果实成熟度分级。
青椒收获机 分多次性收获和一次性收获两种，前者采摘部件是由一对倾斜滚轴组成，轴上装有许多柔性指杆。工作时，两滚轴相对转动，柔性指杆就由上而下打击在枝杆和青椒上，利用振动和打击原理摘下青椒，在整个收获季节共需收获3～4次。一次性青椒收获机是利用两个由弹簧钢丝绕成的螺旋线摘辊相对滚动的方式，将青椒连同枝叶一起采下，并经空气输送器清选后予以收集，清洁度可达90%，但其损失和果实破碎率较高。

图7 番茄联合收获机

1.分禾器； 2.切割装置； 3.摘果输送器； 4.倾斜输送器； 5.过渡输送器； 6.分离输送器； 7.抖动滚筒； 8.键式果实分离器； 9.未成熟果实箱； 10.滚筒型升运器；11.未成熟果实输送器； 12.剔选台； 13.卸出输送器；14.果实分离输送台； 15、17.果实输送器； 16.风机； 18.工作平台

蔬菜收获机械vegetable harvesting machinery

用来收获各种蔬菜的机械。已用于生产的机械有葱头收获机、甘蓝收获机、蕃茄收获机等。