薯类收获机械potato harvesting machi-nery

收获薯类块茎或块根的机械。多数机型用于马铃薯收获，少数可用于甘薯收获。薯类收获的一般工艺过程为收割茎叶、挖取薯块、分离杂物和清选分级等。19世纪初欧美开始以栅条犁壁的挖掘犁代替手锄挖掘薯块。1856年出现了能把薯块用回转轮抛至一侧的挖抛机。1868年制造出了能使薯块与泥土分离的升运链式挖掘机。第二次世界大战结束后，一次能完成挖掘、分离、清选的联合收获机得到了发展。中国在20世纪50年代后期开始研制薯类挖掘犁和挖掘机，其中甘薯挖掘犁和马铃薯挖掘机在生产中应用较多。
类型 主要有薯类挖掘犁、薯类挖掘机和薯类联合收获机三种。
薯类挖掘犁 一种简单的挖掘工具。有畜力和机引两种。畜力挖掘犁是在铧式犁的基础上改装而成的。犁铧保留或换上挖掘铲，犁壁用栅条代替。工作时，挖掘铲从土中挖出薯块，利用栅条将土块与薯块进行初步分离。挖掘深度15～18厘米，挖薯率可达90%以上，破损率3～7%，牵引力1 200～1 400牛。由于役畜牵引力不足，使挖掘深度不够，故后来发展成为用手扶拖拉机牵引。
薯类挖掘机 又称薯类收获机。能一次完成挖掘、分离和集条等工序。根据分离工作部件的形式，可分为挖抛机和升运链式挖掘机。挖抛机主要由挖掘铲和指杆状回转轮组成。工作时，挖出的薯块由挖掘铲上方的回转轮将土块打碎，同时把薯块抛至挖掘铲的一侧。该机型结构简单，但薯块损伤率高。升运链式挖掘机由挖掘铲、升运链等组成(图1)。工作时，被挖掘铲挖出的薯块和夹杂物通过抖动的升运链，使夹杂物从杆条间漏下，薯块向后输送至第二输送器，第二输送器有纵向和横向配置两种，前者加上集堆器可实现纵向堆放，后者则可侧向条放。铲侧的两个圆盘刀可防止薯块向两侧散落和铲上挂草，还能限制挖掘深度。这种挖掘机适用于在平原或在坡度小于8°的砂土和壤土地上工作，工作稳定可靠，每小时可收获1亩地，由22～33千瓦拖拉机牵引。薯类挖掘机结构简单，在小块地使用比较灵活。除可用来收获马铃薯和甘薯外，稍加改装后可兼收其它块茎和块根作物。缺点是机器重，升运链易磨损。

图1 升运链式薯类挖掘机

马铃薯联合收获机 能一次完成挖掘、分离和清选等多种工序。一个行程可收获一行或多行马铃薯，行距在50～70厘米之间，也有90厘米的。主要由挖掘铲、抖动升运链、圆筒筛、杂物分离器和分级滚轴等组成(图2)。工作时限深轮沿着垄面滚动，起限深作用，挖掘铲将挖起的薯块及夹杂物，经抖动升运链的作用，小土块和部分夹杂物从升运链杆间的空隙中漏下，留在表面的薯块及夹杂物经过分离辊进入茎叶输送器。输送器杆条间间隙保证薯块及少量的夹杂物能从杆条中漏下进入圆筒筛。从薯块上被分离辊扯下的茎叶则被输送器抛出机外。圆筒筛的内圆上装有叶板将薯块向上运送至杂物分离器的输送带上，输送带面有许多橡胶针状物，混合物通过时，石块等较重杂物压弯橡胶针，沿带面向下掉到杂物输送器上；薯块较轻，则由橡胶针托住被向上输送，落到马铃薯输送器上，再通过分级滚轴将过小的薯块分离，最后将好的薯块集中在薯箱中。

图2 马铃薯联合收获机

1.杂物分离器； 2.杂物输送器；3.马铃薯输送器；4.分级滚轴； 5.薯箱；6.限深轮； 7.挖掘铲；8.圆盘刀；9.抖动升运链；10.抖动机构； 11.圆筒筛；12.分离辊； 13.茎叶输送器

主要工作部件 有挖掘器和输送分离器。
挖掘器 除了要求高质量地挖掘和输送薯块外，还要求能耗低，不易堵塞和缠草。使用较多的有固定式、振动铲式、驱动圆盘式等。振动铲式常同筛式分离输送器配合使用，可减少阻力。驱动圆盘式除了能减少挖掘阻力外，还能消除塞土和减少薯块的丢失，但结构复杂、价格高，采用较少。
固定式挖掘器多为铲式，其中以三角形铲居多。铲面又分平面、凸面和凹面三种。以平面三角铲结构最简单、运用最广。铲子按工作幅宽度不同，又分为单铲、双铲和多铲。振动铲常采用条形铲。平面固定铲的主要尺寸是升角，通常小于24°，常用15°～22°；刃长小于480毫米，常用350～400毫米；张角(γ)常取40°～50°。
输送分离器 由挖掘器挖出的薯块含有多种杂物如土块、石砾、茎叶和杂草等，尤其是与薯块尺寸相近的土块、石砾，要将它们与薯块分离开来，难度较大。目前采用的输送分离器形式主要为：升运链式、振动筛式和圆筒筛式。
升运链式输送分离器由两条平行的链条、抖动机构及主被动链轮组成。在两链之间每隔一定间隔(26～31毫米)安装一钢制的杆条，组成栅筛(有的机器上把杆条两端弯成钩状，互相连接代替链条)，使小杂物从杆条中漏下，薯块和大夹杂物则送至后续分离器上。输送器的抖动机构产生周期性振动，用来强化分离能力，帮助破碎土壤。最简单的抖动机构是椭圆形的托链轮，其长短径之比大于1:2.5。也有用曲柄连杆驱动的抖动轮，在潮湿土壤条件下能使分离能力显著增强。
升运链式输送分离器由于结构简单，分离能力和输送能力强(在倾角30°时尚能输送)，而被普遍采用。但金属用量大，磨损快。一些生产厂用高强度橡胶带来代替链子，可延长寿命，减少噪声。或在杆条上加装橡胶保护层，减少薯块损伤，但橡胶易粘土。亦可用塑料保护管。输送链常用的线速度为1.6～2.0米/秒。
振动筛式分离输送器由曲柄连杆机构驱动作往复运动。筛子由纵横杆条组成，常与振动铲联动。特点是分离能力强，但易堵塞。常用的参数为：筛子倾角10°～20°，曲柄半径20～30毫米，转速450～650转/分，吊杆安装角30°～35°。物料移动速度0.6～1.0米/秒。
圆筒筛式输送分离器常作后续分离用，由钢条制成栅格式转筒，圆筒的内壁处，每隔一定间距装有叶板。小于薯块的夹杂物在转简旋转时通过栅格漏下，而薯块则被旋转的叶板提升至一定高度后落到后续装置上。这种分离器可靠性好，能量消耗少，平稳。但金属用量大，分离能力差。土壤潮湿时易堵塞。圆筒筛直径为2.0～3.0米，长1～2米，转筒的圆周速度0.5～1.2米/秒。
发展趋势 主要是减少损失和提高分离效果。减少损失的措施如利用帆布输送器装卸薯块；用自动调节卸载高度的输送器以适应各种运输车，达到最低卸载高度，和加装捡拾部件收集散落在地上的薯块等。在改进分离效果方面的措施有：分离装置结构尽量增大分离面积；增加茎叶分离装置和采用半自动剔选输送带等。在新的部件研究上如研究高频低幅的振动筛，在块茎损伤最小的振动频率下工作；利用光电挑选系统、红外线电磁交替作用系统来剔除损伤的块茎和用扫描式和电一气动分级和选别系统等。使剔选分级从凭目力和手工作业发展到半自动和全自动剔选装置。

薯类收获机械potato harvesting machinery

主要收获马铃薯的机械。种类很多，有的只能挖出薯块，有的能同时分离泥土、清理夹杂物和收集薯块。这种机械按其所完成的工序，分别有挖薯机、抛掷式挖薯机、升运式挖薯机及联合收获机等。