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发明人：陆雁 常财刚 联系方式：139 9920 2020
编导札记：这期节目我们是两位发明人陆工和常工，两人的性格互补。陆工心思缜密，做事滴水不漏，常工雷厉风行，做事快刀斩乱麻，两位这样的性格在生活和工作中既相互补充也少不了冲突的发生。生活中的趣事，工作中的难事，都成为了两人共同创业的“催化剂”。
在新疆种植有超过数十万亩的甜菜，当地的老乡每年到了收获季节开始头疼，种植面积大，采收时间紧，国外设备对国内菜地的水土不服等等原因使得甜菜的成本居高不下，直接导致农民收入下降，不能达到预期目标。我们的两位发明人看到这种情况，也是立志发明我们国内自己的甜菜收获机，其中的艰辛也是不言而喻。
[我爱发明] 20160816 芦苇剪刀手
本期节目主要内容： 来自山东禹城的程广森团队发明了一台芦苇联合收获机，他慢慢摸索出来一个在芦苇地行走的方式，就是平移走路法。他利用交错运动的双割将芦苇从根部割断，经过输送带的加持运输后，一颗颗芦苇便被收集成堆了。这种收获方式效率高，并能保证芦苇的整根收获，受净率高。敬请收看。 （《我爱发明》 20160816 芦苇剪刀手）
发明人联系方式：程广森13953408609
发明摘要：本发明公开了一种高秆作物收割机,本发明包括作物夹持提升输送装置、作物集拢装置、割刀和中部设有作物通道的机动车体,所述机动车体上设有两个呈八字形排列的绞龙,八字形的小口朝上,两个绞龙向后倾斜,两个绞龙的上端位于作物集拢装置的上方,两个绞龙的下端位于割刀的前方,两个绞龙各连接有一个驱其转动的驱动装置。本发明在收割作业时,通过两个绞龙的螺旋旋转提升作用,将待收割作物向割刀的前方集拢,如有倒伏的作物,两个绞龙能扶起倒伏作物并向后集拢,割刀割断作物,并通过作物集拢装置和作物夹持提升输送装置输送到机动车体的后方,实现收割,十分适于收割芦苇、玉米秸秆等高秆作物。
国内外甜菜全程机械化生产现状与趋势
更新时间：2009-10-15 12:19:10
作者: 王建楠 胡志超 彭宝良 王海鸥 曹士峰 张会娟
甜菜是制糖工业2 大重要糖料来源之一，其制糖量占我国糖总产量的17%左右。甜菜在我国新疆、黑龙江、内蒙古、河北、山西及甘肃等地广泛种植。2007 年，甜菜的全球总收获面积和产量分别为529 万hm2、24 788 万t，我国甜菜收获面积和产量分别为16 万hm2、893 万t，占世界总量的比例分别为3.0％、3.6％。在世界上，法国、俄罗斯、英国、德国、日本及荷兰是甜菜的主要产区。甜菜播种、收获季节性强，人工作业存在劳动强度高、效率低、收获损失大和占用农时多等问题，这些问题制约了甜菜产业进一步发展。加强对甜菜生产机械的研发，实现甜菜生产机械化，使甜菜生产从粗放型向集约型转变，不仅是提高甜菜品质、实现甜菜生产现代化的关键所在，而且有利于提高生产率、节约劳力和降低劳动强度，将人们从繁重的甜菜生产劳动中解放出来。尤其是在当前我国农村劳动力资源结构性短缺的情况下，发展甜菜生产机械化，不仅意义重大，而且非常紧迫。因此，了解目前国内外甜菜机械化生产的现状和发展动态，对研究和发展我国甜菜生产机械具有重要的现实意义。
1 国内外甜菜全程机械化生产现状
甜菜全程机械化生产包括整地、播种、育苗移栽及收获等机械化技术，从整地、播种、育苗移栽到收获等生产环节采用机械化作业，省工、省力并节本增效，具有明显的经济效益和社会效益。
1．1 整地、播种
甜菜是高产经济作物，增产潜力较大，但其对土壤要求较严格，尤其对除草剂反应敏感。甜菜种子较小，萌发时吸收水分较多，拱土能力较弱，出土深度浅。一般坚持前茬作物收获后，及时深松、耙、耢及伏秋起垄。甜菜是深根系作物，要求土壤深厚、疏松、透气和透水性良好，水肥供应适宜，杂草少。为达到以上要求，甜菜地深耕是必不可少的。播种前，需对甜菜种子进行加工处理，可大大提高良种的科技含量和商品价值，实现播前植保、带肥下田，并为实现机械化精播奠定基础，达到保苗、壮苗，增产、增收的目的。甜菜种子成套加工流水线一般包括磁选、预磨光、预清洗、（精）磨光、风筛清选、窝眼清选、圆筒筛分级、重力精选、包衣（或丸化）、包衣（丸化）后烘干及计量包装等工序。
发达国家甜菜整地一般在翻后的土地上采用旋耕机、耙及镇压器等进行单项或复式作业，或使用联合整地机整地，以满足甜菜播种要求。美国四方公司的甜菜气吸式精密播种机，可以对甜菜进行垄上平播作业，实现单苗带的种子单粒等距播种作业，可以一次完成深施肥、开沟、播种、
覆土、施肥及镇压等作业，大大提高了机械化播种的现代化水平。法国库恩公司悬挂式
FASTLINER100系列配有容量为1 000 L 的种箱，设计上特别适合高速播种要求。双圆盘播种装置（直径350 mm）安装在独立的平行四连杆机构上，与镇压轮相结合，在各种地面情况下均能保证均匀播种。除此之外，日本THl824型、THSl828 型圆盘耙，TRD7 型、TRD8 型旋转耙，德国的甜菜联合整地机等均是较好的整地机械。
目前，我国甜菜整地机械通常使用重耙、轻耙、钉齿耙、V 形镇压器及环形镇压器等，分单项或复式作业，基本满足了甜菜整地要求。在甜菜播种方面，我国机械化水平较高地区用机引播种机；水平低的地区用畜力播种机或旧式耧、耲耙等进行条播。播种后要及时镇压，机械播种多采用环形镇压器镇压，用耧播种的平作区多用石磙或木磙镇压；东北地区春季较干旱，一般在播种后，人工用脚在播种行上踩1～2 遍（踩格子），然后再用木磙镇压1 次。整地、播种方面，内蒙古农业大学自行研制的2BFD-213IC、2BP-2、2BP-8 型播种机可一次完成施肥、开沟、播种、覆土及镇压等工序，从而大大提高了作业速度，降低了作业强度。
1.2 育苗移栽
与传统的直播栽培方式相比，育苗移栽技术可比直播甜菜延长生长期30～40 天，可减轻苗期病虫害发生，易于培育壮苗。育苗移栽对延长甜菜生育期、提高甜菜的含糖量以及保苗率有重要意义。研究表明，甜菜经移栽后可比直播甜菜增产1～2 倍，提高块根含糖0.7～1.5度。国外甜菜育苗移栽机械以日本的CT-4S 型和BTP-4型甜菜移栽机为代表。【甜菜收获机】
国内甜菜移栽主要采用人工移栽方法，20 世纪后期，国内相关科研院所在引进、消化、吸收和创新的基础上研发了适合我国甜菜种植的育苗移栽机。新疆农科院农机化研究所研制了
2ZT-2 型移栽机，该移栽机由机架、移栽机构、施肥机构和传动机构等组成。移栽机构主要由旋转苗台、横向输送带、立式输送带、移栽盘、靴式开沟器、镇压轮和驱动轮组成；施肥机构由肥料箱、驱动轮和传动链组成。工作时移栽机的行走轮将动力传给送苗装置和栽植部件。机具前进，开沟器在待栽地上开出栽植沟，用抓苗器或手工将苗箱内纸筒甜菜苗取出依次铺放在横向输送带上，运动着的横向输送带把苗送到立式输送带之间，由其夹持并向下输送，再由栽植盘夹住纸筒一端，转动后落入开好的沟中，镇压轮覆土并压实，完成移栽作业。除此之外，代表机型有TYM-5 型甜菜育苗墩土机，2ZT-2 型、2ZTK-2 型甜菜育苗移栽机等。
1.3 甜菜中耕管理机械
经中耕管理的甜菜与不进行中耕相比较，块根产量增加24％，含糖量提高0.1％，块根产糖量增加7.8％，糖的纯度提高2.6％。因此，甜菜中耕管理是提高甜菜产量和含糖量的重要保障。 国外大都采用化学除草配合机械除草对甜菜进行中耕管理。在播前、播后出苗前和出苗后3 个阶段进行化学除草，主要用喷雾机喷洒，机械除草一般使用弹齿式中耕机清除行间杂草。甜菜【甜菜收获机】
间苗机械国外亦有应用，德国费赛公司生产的MONOMAT‘S’型电子间苗机采用电子传感系统进行间苗，该机器和现代化播种方式及和专门条播机相结合，走一趟可以间苗6 垄，一天可间苗0.5 hm2 左右，代替20 人劳动。除此之外，代表机型还有爱尔兰Atkin 甜菜间苗机和德国的甜菜间苗机。近年来，由于普遍采用遗传单粒种，甜菜间苗机很少使用。
我国甜菜中耕、施肥及植保机械可与大田作物通用，在播种机通用机架上安装中耕、施肥部件或植保机械即可进行中耕管理作业。近年来，一些科研机构进行科研攻关，试制了甜菜间苗机械，如内蒙古农业大学机械厂研制的3ZF-4 型中耕施肥机，可完成甜菜的松土、施肥、中耕除草及培土等联合作业，并且既可在覆膜地上作业，也可在露天地作业。由于我国甜菜播种主要采用甜菜多粒种，从而导致甜菜间苗工作量大、占用农时多。国内甜菜机械间苗少有报道，总体来看，国内甜菜间苗机械较少，还不够成熟，需要进一步的研究和技术熟化。
1.4 甜菜收获机械
收获作业是甜菜生产的重要环节，甜菜收获机也是甜菜生产机械中应重点突破解决的问题。同其他根茎类作物收获一样，甜菜收获分为联合收获和分段收获。法国、美国、英国及捷克等国家普遍采用联合收获方式。联合收获工艺即收获中由1 台机具完成切缨、挖掘、捡拾及清理装载等全部工序，具有机械化程度高、用工少和生产效率高的特点。其代表机型有白俄罗斯戈梅利“巴里西耶”牌KCH-6-3 型甜菜全自动收获机。该机一次可完成甜菜除叶、去青头、挖掘、清理及装车等作业。美国尔斯惠公司生产的4600 型甜菜收获机（如图1 所示）有自己的清土系统，它的特点是把甜菜切削的非常干净，可大大减轻劳动强度，促进秋收顺利进行，效率高（收获效率
2.8hm2/h）、土杂少、尾根长，对甜菜损伤少；设备坚固耐用、维修成本低、维护方便且性价比高；收获速度快，一天功效可抵500 个劳动力。德国荷马公司Terra Dos 甜菜收获机（如图2 所示）可在车轮前一次性完成去菜叶、削菜头及拔菜根等工序，省时又不破坏田地，同时还能用其打碎装置击碎甜菜叶，并把打碎的菜叶拨撒在田上或者直接将菜叶抛放平行驾驶的挂车中。除此之外，捷克罗派（ROPA）甜菜收获机，韩国东洋农机公司TBH-1 型甜菜收获机，德国格力莫
matron620 型自走式甜菜收获机，法国agrifac ZA215 型甜菜收获机、莫罗（MORE AU）公司AT64 型甜菜收获机，德国克雷恩公司SF10 型甜菜收获机以及荷兰瑞克姆RBM300 型甜菜收获机等，都是高效、可靠的甜菜联合收获机械。
我国甜菜机械收获发展速度缓慢，多为分段收获设备，联合收获机多为引进国外设备，自主研发的产品较少，并且机具性能较国外差距大。20 世纪70 年代末，新疆农垦科学院农机所开展甜菜收获机械的研制，先后研制出4TQ-2 型切缨机、4TW-312 型圆盘式挖掘集条机及4TW-3
（2）B 型挖掘机。新疆农垦科学院农机所4TWZ-4型甜菜收获机是用于甜菜分段收获配套机具之一，主要用于挖掘收获经切缨机切削清理过叶缨的甜菜。该机既可用于甜菜两段式收获工艺，一次完成甜菜挖掘、拣拾、清理输送和装车的联合作业，也可用于甜菜3 段式收获工艺，将挖掘出的甜菜块根初步清理后集成堆堆放，以便于人工进行辅助清理。黑龙江省畜牧机械研究所研制的
4TSL-2 型甜菜收获机，可实现机械化挖掘甜菜，并可进行清理、装箱，它既可用于甜菜两段式收获，也可用于3段式收获，是较为方便的实用型收获机械。
2 我国甜菜全程机械化发展意义及趋势
发展甜菜生产机械化，对于解放农村劳动力，发展农村经济，特别对推进农业产业结构调整，促进优质高效创汇农业的发展有着十分重要的意义。我国甜菜生产机械化技术应用市场前景看好，国内市场对甜菜全程机械化生产整体需求较大。因此，有必要从我国甜菜全程机械化实际情况出发，研制和推广适合我国国情的新型甜菜生产机械，以满足我国现阶段广大甜菜种植用户的迫切需求，缩短我国与甜菜生产发达国家的差距。
我国甜菜全程机械化过程中，拥有自主知识产权的机械作业工具偏少，尤其是甜菜联合收获机械，目前国内的甜菜联合收获机械多从国外引进。今后，我国应坚持自主研制开发和引进国外先进技术装备相结合的方针，建立健全以企业为中心，产、学、研联合的技术创新体系，加强甜菜收获机械装备的技术创新能力。当前，农业机械装备技术已逐步融合现代微电子技术、仪器与控制技术和信息技术，使农业机械向智能化、高效率和大型化方向发展。田间自动导航系统、机器视觉系统等研究成果已开始应用装备到拖拉机与自走式农业机械上，正在实现农业机械化作业的高效率、高质量、低成本和改善操作者的舒适性与安全性。自动化程度提高，作业速度加快、复式作业机具和专业化生产机具协调发展，为在农业生产中推广使用新技术、进一步降低作业成本创造了条件，也为提高社会化服务水平提供了空间。
随着我国经济的迅速发展和农业产业结构调整步伐的加快，国家对农业机械化的重视程度越来越高，各类优惠政策相继出台，我国农业机械化出现前所未有的利好前景。目前，我国的甜菜机械生产水平还很低，投入的研发资金和人力还很不足，生产过程中缺乏相应的专用生产机械，尤其是甜菜联合收获机械等关键技术装备还完全依赖进口。各级政府应加强对甜菜生产的重视，通过必要的资金、政策扶持和引导，联合科研院所、设备生产企业及应用单位对甜菜生产关键技术装备进行攻关研发，提高设备技术性能与制造质量，提高设备可靠性，提升我国甜菜生产机械的自主研发水平和创新能力，尽快改变我国甜菜机械化生产的落后面貌。来源：农业机械
2010/11年制糖期甜菜种植主产区种植情况
云南糖网讯 2010/2011制糖期新疆、黑龙江、内蒙古等甜菜种植大省种植情况如下： 黑龙江：2010/2011制糖期黑龙江的甜菜种植面积约为100万亩，较去午的种植面积71.54万亩增加了28.5万亩(2009/10制糖期的收获面积约50万亩)，在今年天气不佳的影响下甜菜种植较正常年份晚， 因此前期乐观预期恢复 2008、2009制糖期水平，即预计产糖35万吨，目前看实现的难度较大。不过，比之2009/2010制糖期产量肯定会有较大的提高。
今年糖价较高，为了鼓励农民种植甜菜，制糖企业将下制糖期的甜菜收购价提高到400元/吨，比去年高60～70元/吨，不过今年春季北方天气寒冷多变，不利于甜菜的种植，阻碍了原140万亩种植计划的完成，最后完成了100万亩的种植任务。
新疆：2010/2011制糖期新疆甜菜种植面积约为 120万亩，较上制糖期的92万亩增加了28万亩，受天气影响未能达到之前预汁的150万亩。
据悉，新疆部分糖企大幅提高甜菜收购价格是搪农增加糖料播种面积的重要原因，预计今年的甜菜收购价格将从去年的280元/吨提高至330元/吨以上。不过，今年受倒春寒影响，甜菜播种时间较去年推迟，收获时间可能也要有所推迟，乐观预期若后期天气有利于甜菜生长，较上制糖期甜菜糖可能增产至50万吨左右。
内蒙古：今午北方春耕因天气原因有所推迟， 2010/2011制糖期内蒙古甜菜种植面积统计约为 45万亩，较上制糖期25.5万亩增加了19.5万亩，糟糕的天气使内蒙古的甜菜种植未能恢复到2008/2009制搪期55万亩的水平。
今年春季气温回升晚，加上沙尘暴影响，大大阻碍了北方甜菜种植的进程。内蒙古新制糖期产糖25万吨的汁划在如此不利的条件下可能难以实现。2009/2010制糖期，内蒙古甜菜收购面积23万亩，收购甜菜53.2万吨，产甜菜糖共7.01万吨。2009年内蒙古油料作物受旱严重，使得油料价格涨幅较大，农户在今年安排种植油料作物时，增大了高产高效的向日葵葵种植比例，这也抑制了甜菜种植面积的增长。(全国甘蔗糖业信息中心)【甜菜收获机】
甜菜
(sugar beet)
甜 菜 (sugar beet)
甜菜是二年生草本植物，是我国的主要糖料作物之一，生活的第一年主要是营养生长，在肥大的根中积累丰富的营养物质，第二年以生殖生长为主，抽出花枝经异花受粉形成种子。 糖甜菜起源于地中海沿岸，野生种滨海甜菜是栽培甜菜的祖先。大约在1500年前从阿拉伯国家传入中国。在我国，叶用甜菜种植历史悠久，而糖用甜菜是在1906年才引进的。我国的甜菜主产区在东北、西北和华北。
甜菜的栽培种有4个变种：糖用甜菜、叶用甜菜、根用甜菜、饲用甜菜。作制糖原料的糖用甜菜是两年生作物。甜菜块根是制糖工业的原料，也可做饲料。甜菜糖既可食用，还可做食品、医药和工业原料。甜菜茎叶、根尾、青头和采种后的老母根，可做饲料或酿造原料。甜菜浑身都是宝。
起源和传播
青岛农业大学
毕 业 论 文（设计） 题 目：
姓 名：
学 院：
专 业：
班 级：
学 号：
指导教师： 甜菜去叶切顶机的设计 小明 机电工程学院 机械设计制造及其自动化
2015年6月16日
毕业论文（设计）诚信声明
本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日
毕业论文（设计）版权使用授权书
本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学。
论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日
目 录
摘 要 ............................................................................................... 错误！未定义书签。 Abstract ............................................................................................. 错误！未定义书签。 1 绪 论 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
1.2 国内外研究现状 ................................................................ 错误！未定义书签。
1.3 研究方案 .............................................................................................................. 4
1.4 研究路线 .............................................................................................................. 6
2 机具的总体设计 ........................................................................................................... 7
2.1 甜菜的物理特性和农艺要求 .............................................................................. 7
2.2 甜菜去叶切顶机的工作原理 .............................................................................. 8
2.2 传动系统的设计 .................................................................................................. 8
3 关键部件的设计 ......................................................................................................... 10
3.2 分叶轮的设计 .................................................................................................... 10
3.2 仿形机构的设计 .................................................................................................11
3.2 割刀机构的设计 ................................................................................................ 12
4 自动仿形切顶机构的设计 ......................................................................................... 13
4.1 切顶高度自动可调的切顶机构 ........................................................................ 13
4.2 甜菜割刀的优化设计 ........................................................................................ 19
5 捡拾和输送部件的设计 ............................................................................................. 23
5.1 捡拾部件的设计 ................................................................................................ 23
5.2 螺旋推运器的设计 ............................................................................................ 27
6 机构的主要技术特征 ................................................................................................. 32
7 总结 ............................................................................................................................. 34
参考文献 ........................................................................................................................... 35
致谢 ................................................................................................................................... 36
甜菜去叶切顶机的设计
摘 要
针对甜菜分段式收获中的去叶切顶环节，分析国内外此类机械的优缺点，设计一种甜菜去叶切顶机，解决甜菜去叶切顶机效率低、切割质量差等问题。采用分叶轮分离作业区甜菜茎叶，圆盘式仿形机构仿形切顶，通过连杆自动调节切割高度，实现“根头大多切、根头小少切”切顶厚度自动可调的功能。机具后部设置捡拾器，将切下的带青顶的茎叶捡拾到螺旋推运器中，推运输送实现集条铺放。运用Adams对圆盘式仿形机构和平行四杆切顶机构进行模型仿真，验证设计的可行性，优化设计参数；运用ANSYS对重要部件进行力学分析，选择合适的材料和尺寸，满足作业的强度和刚度要求。旨在解决我国市场对甜菜去叶切顶机的需求问题，对我国甜菜收获的机械化发展具有重要意义。
关键词：仿形切顶；切顶高度自调；仿真分析；ANSYS有限元分析
Design of Machine for Eliminating Sugar Beet Tops and Leaves
Abstract
A beet defoliation and top-cutting machine is to be designed by the analysis of its domestic and foreign similar types so as to solve the problems of low defoliation and top-cutting efficiency and poor cutting quality in the corresponding links of the sectional beet harvesting. With the impeller separating leaves and stems and the copying structure of disc type cutting top, the automatic function of adjustable top-cutting thickness is realized by the connecting rod. A pickup device is installed at the rear the machine to collect leaves and stems and load them into the auger. The Adams model simulation is conducted with the copying structure of disc type and the top-cutting device of four parallel rods. The mechanical ANSYS analysis of key components is made to choose appropriate materials and measurements and meet the requirements of strength and hardness. The paper is aimed at fulfilling the demand for beet defoliation and top-cutting machine, which plays a important role in the mechanization development of domestic beet harvesting machine.
Keywords: copying top-cutting; automatic regulation of top-cutting height; simulation analysis; ANSYS finite element
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