新疆地区番茄翻秧机研究现状及发展趋势_杲璐.pdf

新疆农机化2025年第5期 doi 10 13620 ki issn1007 7782 2025 05 012 中图分类号 S224 9 文献标识码 A 0 引言 新疆由于具备充足的光照时间和干燥的气候 条件 有利于番茄红素的积累 已成为我国最大的 番茄生产地 1 以番茄为原材料的番茄汁 番茄籽 油 番茄红素等精深加工高附加值产品也走出国 门 远销全球 根据中华人民共和国海关总署统计 资料的数据显示 近5年我国的番茄制品总出口量 保持持续增长的趋势 图1 番茄制品的出口总量 由2020年的118万t增长到2024年的200万t以 上 其中2022年到2023年番茄制品的出口总量大 幅增加 由120万t增加到220 万 t 经济效益大幅 度提高 从而刺激了加工番茄产业的快速发展 2 目前国内番茄采摘基本上实现了机械化作业 如铁建重工新疆有限公司生产的4FZ 80自走式番 茄收获机 山东天鹅棉业机械股份有限公司生产的 4FZ 1 5型自走式番茄收获机等 填补了新疆地区 番茄采摘市场的空白 番茄在采摘前 需进行翻秧作 业 以提高植株下部果实的成熟度 从而提升采净 率 减少因未熟青果造成的剔除损失 目前翻秧普遍 采用人工作业 随着种植面积的不断扩大 收获规模 持续攀升 同时番茄翻秧时间与食葵收割 辣椒采收 文章编号 1007 7782 2025 05 0057 04 新疆地区番茄翻秧机研究现状及发展趋势 杲 璐 1 2 何义川 1 3 刘 湛 1 3 杲立新 4 刘书梅 5 陈 奎 5 1 塔里木大学机械电气化工程学院 新疆阿拉尔 843300 2 新疆天山职业技术大学 新疆乌鲁木齐 830017 3 新疆维吾尔 自治区教育厅普通高等学校现代农业工程重点实验室 新疆阿拉尔 843300 4 阜康市飞翔种植家庭农场 新疆阜康 831500 5 阿拉尔万达农机有限公司 新疆阿拉尔 843300 摘 要 番茄在全球农业生产中占重要地位 对保障人类饮食安全和提升生活质量具有重要作用 新疆是中国加工 番茄的主产区 近年来取得显著成就 在收获过程中 传统翻秧方式主要依靠人工 劳动强度大 效率低 成本高 亟 须机械化技术解决此问题 本文阐述了目前新疆番茄翻秧机的工作原理及使用状况 深入探讨了该领域的发展趋势 和应用前景 为我国番茄翻秧机及番茄产业的发展提供参考 关键词 番茄 收获 翻秧 现状 Researchstatusanddevelopmenttrendoftomato transplantingmachineinXinjiang Gao Lu 1 2 HeYichuan 1 3 Liu Zhan 1 3 Gao Lixin 4 Liu Shumei 5 Chen Kui 5 1 College of Mechanical and Electronic Engineering Tarim University Alar 843300 Xinjiang China 2 Xinjiang Tianshan Vocational and Technical University Urumqi 830017 Xinjiang China 3 The Key Laboratory of Modern Agricultural Engineering in Ordinary Higher Education Institutions of Xinjiang Uygur Autonomous Region Alar 843300 Xinjiang China 4 Fukang City Flying Planting Family Farm Fukang 831500 Xinjiang China 5 Alar Wanda Agricultural Machinery Co Ltd Alar 843300 Xinjiang China Abstract Tomatoesplay a pivotal role inglobal agricultural production significantly contributing to ensuring human food securityandenhancingthequalityoflife XinjiangstandsasChina sprimaryproductionregionforprocessingtomatoes having achieved remarkable successes in recent years During the harvesting process the traditional seedling turning method predominantlyreliesonmanuallabor characterizedbyhighlaborintensity lowefficiency andelevatedcosts Thereisanurgent needformechanizedtechnologytoaddresstheseissues Thispaperelucidatestheworkingprinciplesandcurrentusagestatusof tomatotransplantingmachineinXinjiang delvingintothedevelopmenttrendsandapplicationprospectsinthisfield thereby providingreferencesfortheadvancementoftomatotransplantingmachineandthebroadertomatoindustryinChina Key words Tomato Harvest Transplanting Currentsituation 修回日期 2025 09 02 基金项目 师市科技攻关计划项目 2024ZB01 通讯作者 何义川 农业综述 57 新疆农机化 2025年第5期 等工期较近 因此劳动力匮乏问题严重制约了番茄 产业的发展 为解决人工翻秧效率低下 成本高昂 的现状 急需研制适用的番茄翻秧机 翻秧作业可以改善番茄植株通风透光性 以促 进光合作用 使果实着色更均匀 番茄翻秧机主要由 分秧器 护板 拨秧器 连接板 调节装置及机架等部 件组成 作业时各机构间协同工作完成翻秧 3 分秧 器由特定的楔形护板 挡板及支撑架组成 可有效分 离倒伏在垄沟内相互缠绕的番茄秧 拨秧器则由拨 秧辊子和软质橡胶条构成 辊子通过轴承固定于机 架上 橡胶条均匀缠绕其上 作业时相对旋转 将分 离后的番茄秧扶正并拨向两侧 促进底部果实进一 步成熟的同时为后续收获提供基础 4 目前市场上 番茄翻秧机存在翻秧效果不佳 落果率高等问题 严 重阻碍了番茄产业机械化 高效化发展进程 本文 总结了番茄翻秧机发展现状 探讨翻秧机主要存在 的问题 为我国翻秧机的发展和研究提供参考 1 番茄种植状况概述 新疆加工番茄的种植区域主要集中于北疆沿天 山一带 自阜康至塔城沿线 以及南疆的焉耆盆地等 地区 据新疆统计执法监督局数据统计 2023年全 区番茄种植面积为73350hm 2 产量为787 7万t 这 些区域凭借优越的自然条件和丰富的水资源 为番 茄种植提供了显著优势 乌鲁木齐海关数据显示 2022 年新疆番茄酱出口量达 47 5 万 t 占全国的 51 新疆加工番茄普遍采用育苗移栽方式种植 北 疆产区大多于8月初至9月底进行采收 而南疆地 区因有效积温较高 其育苗 移栽及采收等农事操作 可延长10 20天 5 目前 番茄酱已成为新疆重要的 出口创汇产品 对推动农业经济发展 优化农业结构 以及增加农民收入发挥了重要作用 2 国内外研究现状 2 1 国外番茄收获机研究现状 国外针对番茄翻秧机的研究相对较少 主要由 于国外番茄种植行距较大 多采用一体化收获机械 直接收获 因此不进行翻秧操作 1999年新疆天业集团引进美国FMC公司生产 的SL350 图2 进行研究试验 该番茄收获机由往 复式切割器 倾斜输送器 番茄与茎叶输送装置及分 离装置 色选装置 成熟番茄输送装置 发动机 行走 装置 液压系统 电控装置和驾驶室等组成 6 工作 时 往复式切割器将番茄茎秆切断 由倾斜输送器输 送至分离装置 番茄与茎叶在分离装置中进行分离 分离出的茎叶抛出机外 而番茄输送至色选装置 通过色选后 将番茄分成成熟与未成熟两类 未成熟 番茄撒入田中 而成熟番茄经输送装置进入随行运 输车 7 8 前段分秧装置依靠曲面 进行物理分秧 该 机型控制线路多 作业速度较低 图2 美国SL350番茄收获机 意大利格莱斯研发了 GUARESI G89 93 MS40 番茄采收机 图3 采收机前端以2组滚子进行翻 秧 收割头以振动与切割装置切割成熟番茄 使其脱 离藤蔓 切下的番茄与藤蔓等杂质经传送带进入机 器 再由振动分离器高频振动分离藤蔓等杂质 通过 电子色选仪扫描颜色 筛选未成熟的绿果以及不合 格产品并且将其剔除 筛选出合格番茄经传送带送 至机器尾部 由排放装置卸至运输车内 该机型的 翻秧装置主要依靠前端带有螺纹的滚子旋转进行分 离 调整滚子间距从而控制翻秧间距 实现采收前的 翻秧工作 该收获机主要侧重于收获环节 对于翻 秧效果的精准控制和优化研究相对不足 2 2 国内番茄翻秧机研究现状 国内番茄翻秧机的研究起步较晚 早期新疆地 区主要以农户自主研发为主 结构形式多样 但整体 图1 近5年番茄制品的总出口量 220 200 180 160 140 120 100 番茄制品总出口量 2020 2021 2022 2023 2024 年份 单 位 万 吨 农业综述 58 新疆农机化2025年第5期 技术水平相对较低 根据翻秧机械结构的不同 主要 有锥形滚筒型 耙齿式以及割刀式等结构形式 图3 意大利格莱斯GUARESIG89 93MS40番茄采收机 锥形滚筒型番茄翻秧机 图4 作业时 机器前 端带有竖直交错的刀具 在液压马达的驱动下竖直 交错运动 将挡在翻秧机前的番茄藤蔓剪断 机器中 间设置两个带有纹路的锥形滚子 在液压马达的带 动下分别向外旋转 将作业时铲起的土块推到两边 避免在收获作业时掺杂较多的土块 从而满足番茄 酱场的收获要求 但该机在前进过程中会将番茄碰 落到交接行内 导致番茄被拖拉机碾压造成损失 此外 该机械结构尺寸较大 田间作业灵活性较低 外形笨重 增加了油耗和使用成本 图4 锥形滚筒型番茄翻秧机 耙齿式番茄翻秧机 图5 在使用过程中通过链 条传动带动 4个耙齿转动 4个耙齿两两一组将交 接行内的番茄秧拨开 以便于后期收获机作业 此 翻秧机在作业过程中因仿形效果较差 限高轮高度 固定等问题 耙齿会将番茄划伤 存在伤果的现象 由于番茄秧具有一定弹性 耙齿翻秧程度较浅 会出 现翻后回弹的现象 甚至有时会出现藤蔓复位的情 况 该机优点在于此机器在工作过程中与地面有高度 差 不会将土壤翻入交接行内 因此收获后相对干净 割刀式番茄翻秧机 图6 整体结构较为庞大 采用多组齿轮传动系统 在机架中部设有两排垂直 于地面的小滚筒 通过复杂的齿轮传动实现旋转 作业时 旋转的小滚筒将土壤和番茄植株向两侧拨 开 既可避免番茄被拖拉机碾压 又有利于减少后期 收获时土块混入 该设备前端配有一片锋利的割刀 依托拖拉机向前行进的力量 将阻碍前进的番茄秧 切断 然而 该机在实际使用过程中故障率较高 垂 直布置的小滚筒在遇到坚硬土壤时易发生变形甚至 断裂 此外 作业后还存在秧苗回弹的现象 导致翻 秧效果不理想 图6 割刀式番茄翻秧机 德州福瑞特农业机械制造有限公司生产的番茄 翻秧机 9 主要以液压方式驱动 前段采用镂空格栅 和滚子的组合 图7 防止前段堆积过多的土壤 两 侧采用物理曲面方式 对两侧秧苗进行翻秧作业 中 间采用割刀将秧苗缠绕部分割断 该机器能够较好 地适用于不同地形 较前几种翻秧机而言 机型整体 结构更合理 尺寸更小 工作效率更高 但两侧曲面 翻秧效果不佳 秧苗存在回弹情况 由于中段切割部 位的直接接触 导致落果率增大 石河子大学徐为民等 10 研制的番茄翻秧机采用 图5 耙齿式番茄翻秧机 图7 割刀式番茄翻秧机 农业综述 59 新疆农机化 2025年第5期 三点悬挂方式与拖拉机上下拉杆相连 图8 作业 时 前端的圆锥面翻秧器先将相互交错的番茄秧进 行分离 随后的圆柱形拨秧器以旋转方式将番茄秧 翻动 翻秧器经过后 沟内的番茄秧被分至两侧 并 由后部的拨秧器将其翻至垄上 11 该设备配备高度 调节装置 可调整翻秧器离地距离 从而提升翻秧效 果 该研究主要基于虚拟样机技术开展 对翻秧机 的设计与优化具有一定的参考意义 然而 研究中 未对机器作业后的番茄落果率进行试验验证 也未 分析机具通过后番茄秧是否出现回弹归沟的现象 这些方面尚需进一步验证与完善 图8 番茄翻秧机结构图 1 护板 2 翻秧器 3 拨秧器 4 行走轮 5 连接板 6 机架 7 调节架 3 番茄翻秧机存在的问题及展望 3 1 存在问题 目前 新疆地区番茄翻秧机在实际应用中面临 诸多挑战 尽管翻秧效果基本能满足农户的一般需 求 但漏果以及被拖拉机碾压的问题始终未能得到 有效解决 主要存在以下问题 1 因田间复杂多变 存在大量不平整土地 翻 秧机在作业过程中容易陷入土中 导致机架出现故 障 影响机械的正常使用 维修成本大幅增加 2 对于产量高 番茄秧苗粗壮且杂草繁多的 地块 翻秧机的翻秧工作效果不佳 翻秧机无法有 效割断杂草和藤蔓 导致其缠绕在机器上 不仅影响 了翻秧效果 还对番茄植株造成了损伤 在藤蔓密集 的地块 落果率增大 翻秧宽度也难以达到预期 3 智能化程度低是当前番茄翻秧机面临的又 一重要问题 大部分翻秧作业无法实现精准翻秧和 智能化管理 难以根据不同地块和番茄生长状况进 行自适应调整 3 2 展望 针对新疆地区番茄翻秧机现存问题 未来可从 以下方向开展研究 1 为应对复杂多变的地形 可研发自适应地 形调节系统 通过在翻秧机上安装传感器 实时监测 地形状况 并将数据传输至智能控制系统 根据地形 反馈数据迅速调整机架高度和角度 避免机具陷入 土中 从而降低维修成本 延长机械使用寿命 2 由于产量高 秧苗粗壮及杂草繁多致使翻 秧作业时对翻秧和除草能力要求较高 需优化翻秧 和除草装置设计 通过改进割刀材料 优化割刀形状 及刃口角度等方面 增强其割断杂草和藤蔓的能力 防止缠绕 并减少对番茄果实的损伤 3 为提高番茄翻秧机的智能化程度 可增设 多组高精度传感器 摄像头等装置 实时收集番茄的 生长情况 地块信息 翻秧宽度等信息 通过分析 建 模等方法实现翻秧机的精准操作和智能化管理 参考文献 1 李凯 谭丹 新疆番茄产业国际竞争力分析 J 现代商业 2018 35 65 68 2 张浩雷 新疆番茄产业价值综合评价研究 D 乌鲁木齐 新疆农业大学 2015 3 陈晨 番茄收获机底盘调平液压系统设计及基于AMESim 的仿真 J 液压气动与密封 2023 43 9 28 33 4 李景彬 刘富强 坎杂 等 番茄收获机抛秧装置运动学 分析与仿真 J 农机化研究 2016 38 12 25 29 34 5 李荣霞 刘磊 刘伟 等 新疆加工番茄种植现状 问题及 建议 J 中国蔬菜 2022 4 4 8 6 坎杂 田学艳 任卫新 SL350型番茄收获机的引进与试 验 J 新疆农机化 2000 6 20 7 张静 喻华 尚建文 等 番茄收获机使用推广分析 J 新 疆农垦科技 2001 6 31 32 8 彭霞 曹杰 徐为民 番茄收获机割台的研究与设计 J 农 业技术与装备 2008 8 11 14 9 德州福瑞特农业机械制造有限公司 一种改进型番茄翻 秧机及番茄翻秧设备 202321960104 8 P 2024 03 12 10 徐为民 曹杰 杨田苓 番茄翻秧机的设计 J 石河子大学 学报 自然科学版 2008 1 95 97 11 徐为民 番茄翻秧机的设计研究 D 石河子 石河子大 学 2009 4 3 2 1 5 6 7 农业综述 60