第一章概述§1-1甘蔗收割机研究背景农业的根本出入在于机械化，实现农业机械化不但是为了有效的解决“三农”问题，减轻农民的负担，加速建设我国社会主义现代化农业，缓和加入WTO之后我国蔗糖业所受到的严重冲击，而且对于推进生产力的发展，加快世界工业化进程，都有着十分重要的意义。

当今世界机床业已经有了很大的发展，无论是CNC系列还是加工中心，世界上的装备业已经具备了相当的水平。

工业机械的飞速发展，小麦收割机、水稻收割机等谷物联合收割机的更新换代，大大的推进了当今世界工业化的进程，这也同样使得甘蔗联合收割机的发明研究成为十分的必要与迫切。

一、农业机械概况（一）农业机械的类型农业机械分固定作业和田间作业两大类。

固定作业的农业机械在作业过程中位置固定不动，其工作部件由内燃机、电动机或由拖拉机的动力输出装置驱动，如各种农产品加工机械等。

田间作业的农业机械有自走式及由拖拉机牵引、悬挂、半悬挂等几种类型。

它们各自的特点如下：自走式：本身具有发动机、行走装置、操向装置等。

可独立进行田间作业，机动灵活，视野良好，设计时不受拖拉机结构、性能等的限制。

但结构较复杂，成本较高。

牵引式：由拖拉机牵引作业，在工作或运输时其重量均由本身具有的轮子承受。

机组的稳定性好，对不平地面的适应性强。

但机动性较差，金属消耗量大。

悬挂式：悬挂在拖拉机的悬挂装置上，在运输时全部重量由拖拉机承受。

结构紧凑，重量轻，机动性好。

但大型、宽幅机具的稳定性和对地表适应性较差，机具重量受拖拉机悬挂装置提升能力的限制。

半悬挂式：悬挂在拖拉机的悬挂装置上，但本身还具有转子。

在运输时承受机组的部分重量，可减轻悬挂装置所需的提升力。

其优缺点介于牵引式和悬挂式之间。

有些田间作业如播种、施肥、施农药等，还可由装有各种工作部件的农用飞机来完成。

（二）对农业机械的一般要求农业机械以土壤、作物、牲畜以及水、肥、农药等各种物料为工作对象。

由于这些工作对象在类型、品种和特性上的多样性，对各类农业机械的要求也有很大的差异。

这些要求还由于不同地区、不同农作物对各项作业要求的不同（含禽畜饲养方式的不同）而存在不同程度的差异。

因此，农业机械应能适应各种不同的条件和不同的农作制，满足各项农业技术要求。

农业机械的设计还必须考虑到在使用新的农业机械以后，能够通过提高劳动生产率，抢赶农时季节，改进作业质量等途径作到增产增收，提高农产品的商品率。

同时还要尽可能减轻操作人员的劳动强度，改善劳动条件，保证操作安全。

在经济合理的前提下考虑使用农业机械能够综合利用，一机多用。

与一般机械产品相比，农业机械具有工作条件恶劣多变，使用分散，保管条件差，工作部件易磨损等特点。

因此要求农业机械作到坚固耐用，安全可靠，使用维修方便。

在满足农业技术要求的前提下，尽可能提高产品和零部件的标准化、系列化和通用化程度。

二、甘蔗生长状况甘蔗是热带和亚热带地区的一种多年生宿根作物。

一年收获一次，是制糖工业的主要原料之一。

世界甘蔗主产国有巴西、印度、古巴和中国等。

1994年中国甘蔗种植面积达90.67万公顷．总产量为5402万吨，占世界甘蔗总产量的5％．居世界第四位。

我国的甘蔗生产主要集中在广东、广西、福建、海南、云南等省区。

我国是世界甘蔗生产大国，2002年种植面积为146万公顷。

尤其在广西，作为发展蔗糖业自然条件最优越的地区，蔗糖业发展很快，已形成了广西经济的支柱产业，糖产量已占全国产量的一半以上。

蔗糖业是广西农民最重要的经济收入来源，也是许多地方财政收入的重要来源。

蔗糖业的发展直接影响到广西1600多万蔗农的生计和社会的稳定。

我国已加入WTO,正面对原糖进口配额和关税变化对蔗糖业的冲击，市场竞争十分激烈。

就广西总体来说，目前蔗糖生产成本过高、糖价在国际市场没有任何优势。

针对这个严峻局面，为了把广西蔗糖业做大做强，按照“糖厂是建设的主体，农民是种植的主体，政府是服务的主体”的分工，各级政府部门制定了许多扶持发展蔗糖业的有利政策，引导企业以资产重组成纽带，以大型骨干企业为龙头，发展工贸一体化的大型联合糖业集团，对蔗糖产业进行了优化结构和合理布局，重点支持甘蔗地区的发展壮大。

制糖企业深化管理手段，提高制糖技术水平，开展甘蔗产品的综合利用。

蔗农广泛采用良种良法，实施科学耕作管理技术等。

通过上述措施，广西的蔗糖业取得一定成绩，但是占蔗糖生产成本的70以上的原料蔗生产技术仍然落后。

因此，提高甘蔗生产技术水平，是亟待解决的问题，这个问题的关键是推广良种和采用先进的耕作管理技术。

实现先进的耕作管理技术的一个重要方面——就是实现甘蔗生产全程机械化，而成熟的甘蔗收获机械技术一直未得到解决，成为制约甘蔗生产全程机械化的瓶颈。

当然，这主要是由于我国各省区的土壤条件和生态环境存在着差异．生产出来的甘蔗不论从外观还是从产量上都不相同。

例如广东的地形、地貌复杂多样．多数土壤属砖红性壤土，土质粘重胆力较大，而且风害严重．平均每年有8级以上的台风1.5次。

因此生产出来的甘蔗植株都比较矮小．直径较细，且倒伏弯曲较严重，亩产也较低。

云南省则土质比较松软，表上较厚，又无台风影响，因此甘蔗植株粗壮高大．亩产较高。

由于各省区的甘蔗质量和形状都不同，这就给我国甘蔗收获机械的研制和推广带来了一定的难度。

§1-2甘蔗收获机械的现状分析传统的甘蔗收割方法都是都是基于人的繁重劳动来完成的。

主要有两种形式。

一种是最原始的收割方式，用刀割断甘蔗，然后再手工剥掉叶子，这种效率极低，劳动强度极大；首先，点燃甘蔗以烧掉其叶子，然后手工的切顶以及把甘蔗打桩，最后机械地把成堆的甘蔗装上车辆，这一种方法对收割绿色叶子的甘蔗就很困难，而且燃烧必然会造成对甘蔗的损坏和对环境的污染。

而且当甘蔗地里手工收割的甘蔗烧掉叶子之后，此时的甘蔗收割产量大约仅仅是用手工完成剥叶后剩下甘蔗的三分之一。

而且人工收割甘蔗，一个工作日（农村按10－12个小时）最强的劳动力最多也只能收到700公斤。

由于受到收割季节的限制，收割工作劳动强度大、生产效率低，农民大都需要雇请外来劳动力才能完成。

随着消费观念的转变，富裕起来的农民迫切需要改变这种工作方式。

因此，大多数应用手工收割绿甘蔗的成本是很不经济的。

对比能够有效的利用甘蔗收割方法改善的地区，劳动力收割甘蔗的方法显得困难和不合理。

目前在国际上拥有甘蔗联合收割机的国家，有巴西、澳大利亚、美国、古巴等产糖大国。

一、我国甘蔗收割机械技术现状我国从60年代开始研制甘蔗收割机和甘蔗剥叶机，由于多方面的原因，进展缓慢，直至70年代中期才有大规模的研究活动，目前，除了耕整地外大多数仍依赖人畜作业，劳动费用在生产成本中占了最大的比重。

总体而言，我国甘蔗收割机机型可以分为以下两类：1、切段式甘蔗收割机该类机型是仿照国外大型甘蔗联合收割机改进而成。

通过改造中马力轮式拖拉机的轮系，抬高拖拉机的离地间隙，以适应甘蔗垄作和原料蔗输送。

割台悬挂于拖拉机尾部，以拖拉机后退方向为收割前进方向，可一次性完成：切梢、扶倒、切割、喂入、切段、输送、清选、装载等工序。

该类机型代表是上面介绍的广西农机研究所研制的4GZ—140型自走切段式甘蔗收割机。

由于切段原料蔗不受糖厂欢迎，该类机型没有得到推广应用。

2、整杆式甘蔗收割机整杆式甘蔗收割机的收获方式为整杆全青采式，有两种主要型式：一种为收割与剥叶联合式，另一种为收割与剥叶分段式。

联合式整杆甘蔗收割机可一次性完成：切梢、扶倒、切割、输送、清选、剥叶等工序。

这类代表机型有广西农机研究所研制的以中马力轮式拖拉机作底盘的KALTOR—80型甘蔗联合收割机。

分段式整杆收割机可一次性完成扶倒、切割输送、铺放（或打捆）等工序。

配上剥叶机和运输车，就可实现甘蔗收获分段式机械化作业。

这类机型有自走底盘式、侧挂大中马力轮式拖拉机式和利用手扶拖拉机底盘式等型式，代表机型有广东农机所研制的4GZ—35型侧挂式甘蔗收割机、华南农大研制的侧挂式甘蔗收割机和自走底盘式甘蔗收割机、仙游县农机厂研制的配套手拖的4GZ—12型甘蔗收割机（与日本产NB—11K型相似）、南宁市百乐机电公司研制的配套耕整机的甘蔗收割机等。

与分段式收割机配套的剥叶机，均为人工喂入、集堆，可一次性完成切梢、剥叶等工序。

主要代表机型有广西大学的4ZB—6A型、广西农机所的4ZB—12型、南宁市百乐机电公司的BL02A型等。

以上机型，有的已停产；有的经试验表明，技术路线是正确的，适应性、可靠性有待提高，正在开发试验改进中。

由于技术上的因素，目前均没有大量推广使用。

另外，日前我国已研制出的甘蔗收获机主要有如下几种：由广东农机所研制，半悬挂于拖拉机的右侧，外端支承在一个侧轮上的4Gz—35型侧挂式甘蔗整杆收获机。

该机配套动力为丰收—35或红卫—40等中型轮式拖拉机。

属剥叶式整杆收获机型，能一次完成扶蔗、切割、喂送、剥叶、分离清理、集堆装车等工序。

且随机附有切削器．可根据动力负荷情况及生产单位的需要装配使用。

但该机适应性较差，只能适应于行距1.2—1.4m，蔗茎弯曲倒伏不大严重、田间杂草较少的旱地大蔗田等条件下工作。

且因附加的轮子使转弯调头不够灵活方便。

由福建农学院与仙游县农机厂研制的4Gz—12小型甘蔗收割机。

该机是一种新型的立式割台整杆铺放式收割机，配用东风—12型手扶拖拉机的动力和底盘，采用轻型金属履带行走装置。

由于专用底盘为全悬挂式，故操作灵活，转弯半径小，且配备了拔指链式扶倒器，可收获倒伏不太严重的甘蔗。

对交叉倒伏严重的甘蔗该机仍然不能收获。

由云南农垦国营陇川农场研制的陇农一号甘蔗收获机。

该机属剥叶式整杆收获机型，半悬挂于拖拉机右侧。

可一次完成打顶、切割、剥叶、清净、集堆等工序。

配套动力为铁牛-55带慢速档轮式拖拉机。

该机生产率6—8t/h，甘蔗破头率及折断率均低于5，夹杂率＜1.5，各项性能指标均达到甘蔗收获机械暂行标准。

但该机生产率偏低，同时亦不能收获严重倒伏的甘蔗。

由湛江农机所研制4GZ-100型甘蔗收获机。

该机亦属剥叶式整杆收获机型，可与国内外多种轮式拖拉机配套作业，该机亦可一次完成切梢、扶倒、切割、剥叶、清理、集堆等工序。

生产率为12t/h以上，损失率＜0.5，破头率＜12，剥叶干净。

但该机在蔗株纵横交错且倒伏较严重的情况下工作时．存在漏割现象，损失率为3.2。

二、国外甘蔗收割机械技术现状目前，在国际上大规模种植甘蔗的国家有古巴，巴西，澳大利亚，美国等产糖大国，这些国家一些大庄园已经开始涉及到甘蔗收割机来减轻自己的劳动。

国外现在采用的甘蔗收割方法也主要有以下两种：一是包括切割甘蔗顶叶子部分的切顶装置和切割甘蔗在地面根部的根切装置的收割机，但是目前这种收割机由于缺少对切顶高度和切根的深度的控制，在收割过高或过矮的甘蔗都不理想，既有可能造成切割不彻底，更有可能造成收割的浪费，使得此类收割机缺少智能化，显得很呆板，很容易造成浪费和剥叶不干净。