土豆收獲機(jī)近年來得到了較快的發(fā)展，通過機(jī)械實現(xiàn)對農(nóng)作物切碎、擠壓和揉搓，并集中處理，顯著減少了土豆飼料前期收獲和加工的工作量，且土豆飼料的品質(zhì)也得到了快速提升。就現(xiàn)階段土豆收獲機(jī)的應(yīng)用情況來看，很多關(guān)鍵技術(shù)都得到了較大突破，自主生產(chǎn)的整機(jī)品質(zhì)基本得到了保證，但相對于發(fā)達(dá)而言，無論是技術(shù)成熟度還是機(jī)具的普及程度，都還存在明顯不足，需要農(nóng)機(jī)研發(fā)和推廣人員繼續(xù)探索和努力，以利于我國土豆飼料行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
1 土豆收獲機(jī)技術(shù)特點(diǎn)
現(xiàn)階段，我國使用的土豆收獲機(jī)主要以懸掛式和自走式機(jī)型為主，為保證收獲效率以中大型機(jī)械居多，土豆收獲機(jī)在作業(yè)中可實現(xiàn)收獲、粉碎、拋送、集糧等功能，如圖1所示。例如，可以對玉米果實和秸稈等部分實現(xiàn)一次性收獲處理，具有較高的作業(yè)效率，且的土豆收獲機(jī)作業(yè)質(zhì)量高、適應(yīng)性好、糧食損失少，很適合我國土豆收獲機(jī)的需要?，F(xiàn)階段的土豆收獲機(jī)多采用對行收獲的形式進(jìn)行，收獲的糧食作物以玉米、高粱為主，由于不同地區(qū)的農(nóng)藝技術(shù)不同，農(nóng)作物種植密度和行距存在較大差異，因此各地區(qū)使用的土豆收獲機(jī)種類和技術(shù)性能也存在一定差別。
土豆收獲機(jī)作業(yè)對于農(nóng)時的要求較高，及時收獲有利于獲得..的農(nóng)作物養(yǎng)分和含水率，有利于后期的發(fā)酵處理，因此，土豆收獲機(jī)的作業(yè)時期與農(nóng)作物狀態(tài)直接相關(guān)，需要使用者密切注意農(nóng)田的生長情況，合理選擇恰當(dāng)時機(jī)進(jìn)行作業(yè)。
2 土豆收獲機(jī)研究現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的土豆收獲機(jī)主要依靠人力作業(yè)與機(jī)械配合進(jìn)行，即通過機(jī)械或人力將玉米或高粱割倒后，集中收集進(jìn)行粉碎，再進(jìn)行發(fā)酵貯存。而隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的普及，我國的大型農(nóng)場、牧區(qū)逐漸引進(jìn)了土豆收獲機(jī)，.初的土豆收獲機(jī)多以進(jìn)口機(jī)型為主，例如德國的C1200、C2200、C3000等機(jī)型，我國自主研發(fā)的機(jī)具多參照國外成熟機(jī)具的結(jié)構(gòu)和原理。
早期使用的土豆收獲機(jī)多以小型機(jī)具為主，采用與拖拉機(jī)懸掛作業(yè)的形式進(jìn)行，在生產(chǎn)效率和作業(yè)質(zhì)量上與國外技術(shù)存在較大差距，對農(nóng)作物的切碎質(zhì)量通常達(dá)不到實際需求，造成土豆收獲機(jī)的購置多以國外機(jī)型為主。很長一段時間內(nèi)，我國的土豆收獲機(jī)多以小批量生產(chǎn)的形式銷售，且存在較多弊端，例如無法自行開道、小田塊作業(yè)效率低、浪費(fèi)嚴(yán)重等。隨著市場對土豆飼料的需求量增加，很多農(nóng)機(jī)廠商意識到了土豆收獲機(jī)未來的市場價值，開始著手研究自走式土豆收獲機(jī)，現(xiàn)階段應(yīng)生產(chǎn)較多相對成熟的自走式土豆收獲機(jī)，例如4PQ-100型、4QB-60型等。
現(xiàn)階段市場上應(yīng)用較多的土豆收獲機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為兩大類：即割臺臥式收獲機(jī)和割臺立式收獲機(jī)，割臺臥式收獲機(jī)是傳統(tǒng)的收獲形式，具有適用范圍廣、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，但其在作業(yè)中易產(chǎn)生較大浪費(fèi);割臺立式收獲機(jī)屬于新型機(jī)具，與臥式割臺的區(qū)別是采用了滾筒式的立式割臺，其結(jié)構(gòu)與農(nóng)作物生長狀態(tài)相適應(yīng)，能有效減少作業(yè)過程中的糧食浪費(fèi)問題。
3 土豆收獲機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與原理
土豆收獲機(jī)的主要工作部件包括喂入裝置、切碎裝置、拋送裝置和籽粒破碎裝置，能實現(xiàn)對多種不同農(nóng)作物的土豆收獲機(jī)工作。
3.1 喂入裝置
喂入裝置的作用是可靠的引導(dǎo)并將秸稈喂入收獲機(jī)中，現(xiàn)階段對于玉米和高粱的喂入裝置多采用四輥壓縮式喂入結(jié)構(gòu)，通過喂入輥的相對旋轉(zhuǎn)根據(jù)不同的作物特點(diǎn)，現(xiàn)階段市場上常用的喂入輥包括了刀齒輥、溝齒輥、星齒輥和光輥四大類，實際生產(chǎn)中的喂入裝置會選擇其中2～3類組合進(jìn)行喂入工作，如圖2所示。其中刀齒輥的喂入能力.強(qiáng)，其次是溝齒輥和星齒輥，光輥喂入能力較弱，通常只作為下喂入輥，而刀齒輥、溝齒輥、星齒輥多作為上喂入輥使用，由于部分機(jī)型需強(qiáng)化喂入能力，也可將溝齒輥、星齒輥設(shè)計為下喂入輥。四輥喂入結(jié)構(gòu)設(shè)計有兩個主要的喂入齒輥，即為上喂入輥，為保證良好的喂入質(zhì)量，必須使喂入齒輥的間隙可調(diào)，以適應(yīng)不同品種作物的特點(diǎn)。
3.2 切碎裝置
切碎裝置是決定土豆飼料品質(zhì)的重要裝置，切碎裝置通常采用圓盤刀盤切割或滾刀式切割。由于滾刀式切割器存在能耗高、沖擊力大的缺點(diǎn)，現(xiàn)階段使用量逐漸減少。而圓盤刀盤切割的形式則應(yīng)用逐漸增多。圓盤刀切割器上安裝有切刀及刀架，切刀刀片采用螺栓安裝，當(dāng)破損時能夠及時便捷的更換，切刀刀片的形狀多為梯形，要求刀片具有較高的耐磨性，且刀刃的磨角合理，通常磨角在18°～25°之間為宜。切碎裝置在設(shè)計時結(jié)構(gòu)比較緊湊，工作中的轉(zhuǎn)速通常在800～1200 r·min-1，由于采用了固定式結(jié)構(gòu)，切割過程中的振動較少，有利于收獲農(nóng)作物的良好切碎品質(zhì)，且粉碎的程度更為均勻。
3.3 拋送裝置
拋送裝置主要是將切碎裝置切割后的飼料進(jìn)行輸送的裝置，能夠?qū)⑶兴榈那o稈等輸送至籽粒破碎裝置中。其關(guān)鍵部件是拋送葉片，拋送葉片是飼料拋送的動力源，拋送葉片位于切碎器刀架的一側(cè)。每個切碎刀架上均安裝有一個拋送葉片，其作用類似于葉輪，通常情況下，應(yīng)將拋送葉片設(shè)計的直徑盡量大些，以保證切碎的秸稈和果穗能順利被拋出。在將碎段拋離葉板時，碎段速度應(yīng)大于氣流的速度，同時切碎裝置的切割能力與拋送裝置的拋送能力應(yīng)匹配，以保證資源的..化利用并避免因作物過長時間停留在切碎裝置中導(dǎo)致粉碎過渡問題出現(xiàn)。
3.4 籽粒破碎裝置
籽粒破碎是新型土豆收獲機(jī)的重要工序，籽粒破碎裝置主要包括殼體、刀盤、破碎輥軸、搖桿、帶輪、夾持結(jié)構(gòu)等部件。工作中，通過發(fā)動機(jī)提供的動力，皮帶輪帶動破碎輥軸上的多組刀盤實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，對物料進(jìn)行揉搓、剪切和破碎，同時在高速旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生向上的拋送力，將物料破碎后送至拋料筒，并沿拋料筒內(nèi)壁拋出，由集料車收集并運(yùn)輸。
4 土豆收獲機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢
(1)強(qiáng)化機(jī)具的適應(yīng)能力。針對于現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植的農(nóng)藝技術(shù)存在較大差異，很多技術(shù)的土豆收獲機(jī)盡管性能，但受限于農(nóng)藝技術(shù)的影響，在很多地區(qū)作業(yè)時難以發(fā)揮自身優(yōu)勢，反而因適應(yīng)性不強(qiáng)導(dǎo)致出現(xiàn)糧食浪費(fèi)、效率低下等問題。因此，應(yīng)重點(diǎn)針對割臺的適應(yīng)能力強(qiáng)化設(shè)計，使割臺在行距適應(yīng)方面得到增強(qiáng)，同時設(shè)計更合理的仿形機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)不同農(nóng)田的地形需求。
(2)提高機(jī)具的自動化程度。從土豆收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)上來說，現(xiàn)階段的機(jī)具仍然存在體型龐大、結(jié)構(gòu)臃腫的問題，應(yīng)積加強(qiáng)機(jī)電液一體化技術(shù)的應(yīng)用，利用電子技術(shù)實現(xiàn)更多的自動控制功能，例如行距自動調(diào)節(jié)、自動對行、切碎量與拋送量的自動匹配等。
(3)向綠色農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)方向發(fā)展。節(jié)能減排是所有農(nóng)機(jī)裝備優(yōu)化的重要方向，首先，機(jī)具整體向大型化和高速化發(fā)展，有利于提高工作效率，同時減少資源消耗;其次，向?qū)挿l(fā)展有利于提高單個機(jī)具的作業(yè)能力，進(jìn)而減少單位面積的作業(yè)量;.后，將定位技術(shù)、地理信息技術(shù)和遙感技術(shù)與收獲機(jī)進(jìn)行融合，有利于提高作業(yè)的..度和科學(xué)性，減少糧食和資源的浪費(fèi)。
(4)加強(qiáng)機(jī)具故障預(yù)警技術(shù)的研究。針對于大型土豆收獲機(jī)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，駕駛員很難及時發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)處的故障或零部件損壞，因此，針對易損件和重要部位應(yīng)重視故障檢測技術(shù)的應(yīng)用，例如對零件溫度、振動、噪音的檢測，對可能存在的故障做到技術(shù)預(yù)警。