甘蔗收獲作業(yè)工作量約占甘蔗種植作業(yè)工作總量的55％，其中剝葉時間約占甘蔗收獲時間的60％左右，是甘蔗收獲作業(yè)中時間最長、勞動強度最大的作業(yè)環(huán)節(jié)，也是影響甘蔗種植機械化作業(yè)水平的關鍵環(huán)節(jié)。美國、巴西、古巴、澳大利亞等國的甘蔗種植多為大規(guī)模連片種植，已基本實現種、管、收全程機械化作業(yè)，甘蔗收獲大都應用高效的大功率聯合收獲機 ，在甘蔗收獲 前先用火焚燒甘蔗莖葉，再由大型聯合收獲機將甘蔗切為蔗段，并由收獲機上的軸流式抽風機去除剩余包葉，收獲機不設剝葉機構。中國、日本、印度、泰國、菲律賓等亞洲國家的蔗區(qū)多為丘陵地帶，山坡地、小塊地居多，地形復雜，甘蔗種植不規(guī)則、不成片，不適合使用大型聯合收獲機作業(yè)，主要推廣由甘蔗收獲機、甘蔗剝葉機 和運輸機械組成的小型分段式收獲系統(tǒng)，甘蔗剝葉主要使用獨立式甘蔗剝葉機或在整桿式甘蔗收獲機上安裝剝葉機構完成。 剝葉機構是甘蔗剝葉機的核心裝置。自20世紀80年代以來，我國相關科研院所和高等院校加大了對包括甘蔗剝葉機在內的甘蔗收獲機械的研制力度，并從13本、澳大利亞等國引進先進機型進行消化吸收，成功研制出一批主要技術指標達到國外同類機型水平的剝葉機，主要配置離心滾筒式剝葉機構。從整體上看，我國研制的各型甘蔗剝葉機，剝葉效果仍不理想，含雜率、傷皮率、折斷率以及剝葉元件壽命、整機適應性等主要技術指標仍不能滿足市場要求，尤其是剝葉元件壽命短和含雜率高兩大關鍵技術問題仍未能取得根本性突破，影響甘蔗剝葉機的推廣使用。因此，加強甘蔗剝葉機構的研制，對于提升我國甘蔗種植業(yè)的機械化作業(yè)水平，具有重要的現實意義。

離心滾筒式剝葉機構存在的主要問題分析

目前國內市場上的整桿式甘蔗收獲機或獨立式甘蔗剝葉機，大多配置由送料輪、剝葉滾筒、剝葉元件等部分組成的離心滾筒式剝葉機構，如圖1所示。甘蔗由送料輪喂人剝葉機構，利用剝葉元件高速旋轉時產生的離心摩擦力打擊甘蔗莖桿而將蔗葉剝除 。一般使用柴油機、汽油機或 手扶拖拉機為配套動力，常用的剝葉元件材料有鋼絲繩、鋼刷、橡膠指、尼龍絲和環(huán)鏈等。

離心滾筒式剝葉機構存在的主要問題如下：
(1)剝葉效果不理想。限于甘蔗剝葉機理方面的問題，離心滾筒式甘蔗剝葉機構在剝葉時，甘蔗莖葉不是被剝落，而是依靠剝葉元件對蔗葉 的反復擊打、摩擦、扯拽而使之脫落，剝葉元件對甘蔗表皮的損傷大。剝葉滾筒一般沿甘蔗徑向對稱布置兩個，不論剝葉元件在剝葉滾筒上如何 裝夾，均會存在剝葉肓區(qū)，剝葉不干凈，含雜率、傷皮率較高。

(2) 剝葉元件壽命短。剝葉元件在工作中受 打擊力、摩擦力大，且屬周期性變化的交變應力， 橡膠指、尼龍絲等剝葉元 件易磨損，鋼絲、鋼刷等剝葉元件則易發(fā)生疲勞折 斷，一般處理甘蔗不超過55噸，且鋼絲、鋼刷剝葉 元件的傷皮率較高。環(huán)鏈 剝葉元件的使用壽命相對較長，但傷皮率高，剝葉 后的甘蔗須盡快安排壓榨處理，與國內蔗糖業(yè)的生產管理水平不相適應，難以為國內糖廠和廣大蔗農接受。

(3)剝葉元件維護不便。為增強甘蔗剝葉機對山坡地的適應能力，國內的甘蔗剝葉機大都設計得比較小巧，剝葉元件一般安裝在一個相對密封的狹小空間內，開放性差，操作空間小，剝葉 元件的維護、更換麻煩。

(4)自適應能力差。我國蔗區(qū)主要分布在廣東、廣西、福建、海南等南方省區(qū)，均為熱帶或亞熱帶臺風地帶，甘蔗種植期間多臺風和陰雨天氣，甘蔗倒伏多，彎曲度大且不規(guī)則。離心滾筒式剝葉機構的輸送傳動裝置大多采用固定結構， 前、后送料輪之間的相對距離固定或可調范圍小，有些剝葉機的上、下剝葉滾筒也采用固定結構，難以自動適應不同蔗徑和不同彎曲度的甘蔗剝葉，甘蔗剝葉機的折斷率較高。

彈簧鉸鏈式自適應剝葉機構設計

尾葉切剝機構

尾葉切剝是甘蔗剝葉的第一道工序，其目的 是將蔗尾切除，并將甘蔗尾部的嫩葉剝落，為甘蔗莖葉剝落做好準備。尾葉切剝機構主要由切尾鋸片、切尾刀筒、尾葉剝落刀安裝桿、尾葉剝落刀等部分構成，如圖2所示。

切尾刀筒由原動機通過傳動機構驅動旋轉。刀筒上開設有兩個對稱的刀桿安裝口，以方便尾葉剝落刀安裝桿和尾葉剝落刀的安裝與維修，同時用作尾葉出料口，剝下的蔗尾嫩葉由刀桿安裝口排出。切尾鋸片用螺釘固定在刀筒上，尾葉剝 落刀安裝桿通過轉動銷安裝在刀筒上并由彈簧壓緊，尾葉剝落刀用螺釘緊固在安裝桿內，如圖2(b)所示。

切剝尾葉時，切尾鋸片、尾葉剝落刀安裝桿以及尾葉剝落刀隨切尾刀筒高速旋轉，利用鋸片切除蔗尾后，將甘蔗送入切尾刀筒，高速旋轉的尾葉剝落刀在彈簧力和離心力的共同作用下壓緊在蔗桿表面，利用尾葉剝落刀對甘蔗的切割作用而將蔗尾嫩葉剝落。由于尾葉剝落刀安裝桿設計為彈簧鉸鏈機構，可繞轉動銷軸線旋轉，因而可以自動適應甘蔗蔗徑的大小變化，如圖2(a)所示。

主剝葉機構設計主剝葉機構主要由送料輪、剝葉刀、彈簧鉸鏈機構等部分構成。左、右剝葉刀和下剝葉刀通過鉸鏈與固定的機架連接，并由彈簧壓緊，剝葉刀桿可繞鉸鏈轉動以自動適應甘蔗蔗徑的變化。不剝葉時，左、右剝葉刀在彈簧力的作用下閉合，上剝葉刀在平衡塊的重力作用下向上張開以方便甘蔗喂人，下剝葉刀則在彈簧力作用下向上抬起。為方便甘蔗喂人剝葉機構，在左、右剝葉刀的上部焊接有兩塊V形導向板，如圖3所示。甘蔗剝葉時，將切尾后的甘蔗從v形導向板向下壓人剝葉機構并向前喂人送料輪，利用送料輪與甘蔗之間的摩擦力將甘蔗自動向前輸送。此時，甘蔗將平衡塊向上托起，使上剝葉刀向下轉動而壓緊在蔗桿上表面，左、右剝葉刀和下剝葉刀則在彈簧力的作用下壓緊在蔗桿表面，四把剝葉刀呈同心圓包裹住甘蔗莖桿，利用剝葉刀與甘蔗之間的相對運動而將甘蔗莖葉鏟剝脫落。

為適應不同蔗徑的甘蔗通過，在前、后兩個上送料輪的上方安裝有調節(jié)彈簧，當甘蔗蔗徑變化時，兩個上送料輪均可上、下浮動，從而自動 適應甘蔗蔗徑的變化。為適應不同彎曲度的甘蔗通過，后送料輪的安裝位置固定，前料輪的安裝 位置則可利用安裝架上的槽形結構進行調整，從而適應不同彎曲度的甘蔗通過，避免甘蔗因彎曲度過大而折斷，如圖4所示。

剝葉效果分析

剝葉機設計為雙工位手推車式，在主剝葉機構左 右兩側配置兩個尾葉切剝機構，如圖5所示。剝葉機以 2.27kW柴油機為配套動 力，動力轉速3000r/min， 送料輪轉速800r/min，切尾刀筒轉速2400r/min。剝葉試驗數據如下：含雜率≤ 3％，折斷率≤3％，傷皮率≤2％ ，生產率≥800根/h， 油耗≤0.9kg/t。

主要結論

(1)剝葉效果好。四把剝葉刀呈同心圓壓緊在蔗桿表面，對甘蔗莖葉進行鏟剝式剝葉，不留剝葉肓區(qū)，剝葉干凈徹底。只要左、右剝葉刀和下剝葉刀的彈簧預緊力調整合適，即可較好地控制剝葉刀對蔗莖表皮的損傷，較好地克服了離心滾筒式剝葉機構含雜率和傷皮率高的問題，剝葉效果好。

(2)自適應能力強。尾葉切剝機構和主剝葉機構的剝葉刀均設計為彈簧鉸鏈機構，兩個上送料輪設計為彈性浮動結構，能夠自動適應甘蔗蔗徑的變化。前、后送料輪之間的相對距離可調，在將甘蔗適當分組后，能夠較好地適應不同彎曲度的甘蔗剝葉，剝葉機構的自適應能力較強。

(3)剝葉刀使用壽命長，維護維修方便。剝葉刀使用優(yōu)質碳素結構鋼制作并經熱處理，抗磨損能力強。采用鏟剝式剝葉，避免了離心打擊式剝葉法的交變應力，剝葉刀的使用壽命長。四把主剝葉刀安裝在剝葉機構的外部，尾葉剝落刀則安裝在切尾刀筒開口處的安裝桿上并由螺釘鎖緊，結構上完全開放，拆裝、維護、更換方便。尾葉剝落刀安裝桿通過轉動銷與切尾刀筒聯接， 轉動銷由切尾鋸片封裝在切尾刀筒內，卸下切尾鋸片，利用內六角螺釘取出轉動銷，即可方便地將尾葉剝落刀安裝桿整體取出，安裝、維護非常方便。