甘蔗联合收割机技术难题分析与改进

甘蔗联合收割机技术难题分析与改进
摘要：目前我国甘蔗生产机械化水平很低，主要是由于甘蔗联合收割机的研
发技术水平较低，无法解决实际生产中遇到的技术难题，限制了甘蔗生产的发展，本文分析了现有甘蔗联合收割机存在的技术问题，提出了新的设计思路和技术措施。

关键词：甘蔗；联合收割机；技术；难题；改进
引言
由于生产条件恶劣，作业条件复杂，难以实现甘蔗生产的机械化和自动化，
尤其是收割作业，目前还仅处于人工作业阶段，极大地限制了甘蔗生产效率的提高。

甘蔗收割技术已成为甘蔗生产机械化过程中最棘手的技术难题。

目前甘蔗的
栽培和收获主要依靠人力，从播种到收获基本依靠人力。

它不紧，劳动强度高，
生产效率低，也制约着整个经济产业链生产的发展。

由于我国甘蔗主产区在南方，地形以山地和狭窄为主，甘蔗长度不规则，弯直、大小高、高低不平，增加了机
械收割的难度。

通过长期的调查研究，笔者认为甘蔗机械收获急需解决的6个技
术问题。

1如何实现甘蔗破头率低的技术要求
由于甘蔗是一次采收三年的作物，如果机械采收时甘蔗根部的扦插口不均匀，会损伤根部的甘蔗苗，影响第二年甘蔗的发芽率，降低采收率，一般要求将破头
率控制在5%的范围内。

据调查，目前甘蔗收割机的收割和切割方式大多是通过水
平移动多个高速旋转的刀片来切割甘蔗茎秆。

这种切割方法的缺点是:①刀刃不
能做得太锋利，否则就是高速在旋转的情况下，地里的石头会很快被磨边，所以
刀片只能做成钝刀片，不利于切割甘蔗茎时获得平整的切口；②由于刀片高速旋转，慢速平移，同一根部切口容易被多刀切割，造成切口不均匀。

因此，传统的
切割方式破头率较高，不能满足实际生产要求。

为了降低甘蔗收割过程中的破头率，获得平整的根茎切割口，切割刀必须锋利，每次切割必须一刀。

因此，可以考虑采用往复循环、向前缓慢运动的切割方式，刀片可以做成镹刀样，切口锋利，一刀就能顺利切割甘蔗根茎。

其原理是模仿人工一刀切根的方式。

这种方法的缺点是切割机构复杂，收割过程中甘蔗机械的移动速度略有降低，但基本可以解决破头率的技术问题。

2在甘蔗联合收割机中实现甘蔗茎秆精确传输
要能够自动收割，无论是高、矮、弯、直还是倒立，都要成功实现从根部切割、收集发送到剥叶机构的一系列功能。

在现有的甘蔗收割机中，甘蔗茎秆是通过橡胶辊挤压旋转运输的，潮湿的甘蔗茎秆容易打滑。

这种输送方式一般对于直蔗茎来说不成问题，但是对于变形弯曲的蔗茎来说，就不能顺利输送，甚至会出现堵茎、堵塞的情况。

因此，当甘蔗收割机以这种方式工作十几米时，就会出现甘蔗茎秆堵塞输送口的现象，导致无法继续工作。

对于上述技术问题，我们可以从压下牙签筒后自动挤出牙签的方式中得到启发。

靠摩擦运输时会打滑，弯蔗会被挡住。

如果你拉蔗茎或者用推出牙签的方式推拉手杖，不仅是直的手杖，弯曲的湿手杖也会像压牙签筒一样用力有序地运进运出。

因此，我们可以利用压式牙签架生产牙签的原理，设计类似的输送甘蔗茎秆的机构。

当然，要求能同时运输多根甘蔗茎秆。

3自动调速合适的切割高度
收割和砍割甘蔗时，应控制甘蔗的根高，最好在平地以下1 ~ 2公分，但由于田间地形不平整，割高了会造成浪费，影响产量，割低了还会影响第二年甘蔗的生长。

解决这一技术的关键是设计一个仿形机构，要求有能力配合切割机构，随着地形和根茎高度的变化做出相应的调整，从而保证切割出合适的根茎高度。

复制机制有两种:机械的和电子的。

机械式仿形机构结构复杂，体积大，而电子仿形机构结构简单，体积小，但技术难度高。

4剥叶技术
剥叶技术分机有外剥叶和内剥叶两种。

剥叶需要干净不伤甘蔗，但是糖厂不
干净不收，甘蔗叶伤甘蔗不收。

目前大多数甘蔗联合收割机采用的是用橡胶片打
落甘蔗叶的内剥叶方式，会损伤甘蔗茎秆，挤出糖水，造成浪费。

机外剥叶技术，在甘蔗收割和切断之前，采用了可以沿甘蔗上下移动的剥叶机构，快速剥叶。

剥
叶机构的旋转机构采用橡胶剥叶，甘蔗相对于甘蔗从上到下拉出，实现机外一次
剥叶。

理想的机内剥叶方法是人工工具剥叶方法，剥叶工具由两部分组成，可通过
开合螺母弹性开合，可打开和关闭的两个部分弹性地缠绕在甘蔗上，并相对于甘
蔗向后移动，一端有锋利的刀刃，利用基于牙签管原理的输送机构，将甘蔗茎秆
准确送入人工模拟剥叶机构，在输送机构的推力作用下，甘蔗茎秆通过人工工具
剥叶法的弹性开合机构受力。

这种剥叶机构结构复杂，工作速度慢，但剥叶效果
较好接近人工剥叶，是一种理想的剥叶机构设计思路。

5甘蔗叶分离技术与防堵塞技术
在甘蔗的组合中，许多甘蔗叶子会堵塞整个机器，无法收获。

根据甘蔗所在
地甘蔗组合剥离部分的差异，甘蔗叶片分离的类型分为机叶分离和机叶分离，无
论面临如何将甘蔗茎和甘蔗叶分离的问题。

甘蔗叶只能从甘蔗茎上剥离，但如果
甘蔗叶不能与甘蔗茎及时分离，大量的“甘蔗叶片”会阻碍叶剥离机制和传递机制，机构“停滞不能工作”，因此必须解决甘蔗茎和甘蔗叶片的技术问题。

在目
前开发的甘蔗组合中，甘蔗茎和甘蔗叶片基本混合完成叶片剥离和转移过程，虽
然没有采取有效的甘蔗茎和甘蔗叶片分离措施，也不能有效解决甘蔗叶片的分离，防止堵塞，导致甘蔗组合无法长期连续工作。

未来的技术考虑如下:(1)机外剥叶技术和机外甘蔗分离技术，在甘蔗收割和
切断前，采用可沿甘蔗上下移动的剥叶机构，快速剥叶，最大限度减少机内剥叶，同时，在甘蔗收割时的输送入口处设置了滚动梳状蔗叶分离机构，有效地提前分
离了蔗叶，解决了输送入口的堵塞问题。

(2)机内甘蔗叶分离技术，在机外完成
剥叶、分叶后，甘蔗联合收割机内部仍有许多甘蔗叶，在机内剥叶时，需要及时
分离这部分甘蔗叶，因此，我们采用在机器内部甘蔗茎之间的缝隙中，用相对于
甘蔗茎的运动方向不断旋转的锋利刀片将甘蔗长叶切断的方法，使甘蔗叶变成小叶子，在强风的作用下，由甘蔗联合收割机的底部排出，解决机内堵塞的问题。

6甘蔗联合收割机要求满足重量轻、体积小的要求
由于甘蔗地形不平整、面积狭小，不适合大规模机械化作业。

此外，沉重的重量会压碎甘蔗根，影响第二年的产量。

但近年来，国内外开发的甘蔗联合收割机体积大、重量大，不适合作业，不仅贵，而且不适用，性能差。

因此，在设计甘蔗联合收割机时，要适当考虑功率合适的机型，工作速度要低，工作效率要低。

反对盲目追求大功率、高速度。

此外，一些机构可以由电子电机驱动，可以最大限度地减少机械传动等大型机构的使用，减轻整机重量。

甘蔗联合收割机的技术问题是我国乃至世界甘蔗生产的最大瓶颈，谁能先解决甘蔗生产机械化问题，先开发生产出符合要求的甘蔗联合收割机，谁就能在甘蔗产业生产中发挥主导作用，直接影响整个经济产业链的发展。

发展甘蔗生产的全面机械化是实施国家政策的需要。

国务院《关于促进农业机械化和农业机械工业良好和快速发展的意见》（国发[2010]２２号)明确了甘蔗生产机械化的发展目标，提出了2020年甘蔗种植和收获机械化的关键技术问题。

把“突破甘蔗收割机械化瓶颈制约，提高甘蔗种植收获机械化水平”为主要任务。

其必要性、紧迫性和可行性都得到了广泛的承认。

参考文献
[1]梁国文. 试析破解甘蔗生产机械化发展难题的措施[J].南方农机，2017（27）：72-73.
[2]何佳奇. 百色市推广甘蔗收获机械化遇到的困难与思考[J].广西农业机械化，2017（4）：7-8.。