韭菜产后机械化打捆技术试验研究

郭建业，张艳红，张 岚，潘张磊，刘晓明，常 青

（北京市农业机械试验鉴定推广站，北京 100079）

韭菜是一种原产于我国的多年生宿根蔬菜，常年种植面积占菜田总面积的5%～6%[1]，是一年四季最常见的菜蔬之一，深受广大百姓喜爱。目前北京郊区韭菜种植面积约为80 hm2[2]。随着农业“调转节”政策的实施以及蔬菜生产机械化的快速发展,韭菜种植面积逐渐扩大并形成产业。京郊韭菜采收量大，单茬产量一般800～1 300 kg/0.067 hm2，全年收割3～5次为宜，全年产量3 500～5 000 kg/0.067 hm2[2]。采后需要将韭菜打成小捆以便于运输和销售。目前国内韭菜产后机械化水平较低，打捆作业基本人工操作，工作量大，作业效率低；并且人工捆扎不规范，观感粗糙，影响产品的商品性。随着劳动力紧缺、人工费用上涨，韭菜的生产成本迅速增加，急需机械化打捆技术。

1 JT-5500型蔬菜打捆机主要技术参数

JT-5500型蔬菜打捆机结构件见图1，其主要技术参数如下：外形尺寸：1 950 mm×850 mm×1 520 mm（长×宽×高）；电压：220 V/60Hz；质量：105 kg；传送类型：水平皮带传送；操作开关：1～10 可调；打捆直径：130 mm；打捆方式：打捆带缠绕拧紧；打捆带：专用打捆带，宽21 mm；销售厂家：上海康博实业有限公司。

2 试验情况

2.1 试验材料

机械秒表与台秤。试验韭菜为密云本忠盛达种植专业合作社生产。

2.2 试验方法

2.2.1 成捆尺寸、质量及成捆紧实度

将成捆的韭菜当做圆柱体，测量其质量、成捆紧实度。成捆的长度，韭菜长短不一会影响韭菜紧实度的测量，所以设置以根部为起点取20 cm 为韭菜长度，将剩余部分去除。成捆韭菜质量：称取上一步去除后的韭菜质量，减去绳子的质量。

式中：G——成捆韭菜净质量，g；G1——成捆韭菜总质量，g；G2——打捆绳质量，g。

成捆底面积：取韭菜捆根部截面设为圆形，量取周长。通过用绳子绕绷带一周，量取绳子长度为周长，计算直径。通过直径计算面积，计算公式

式中：A——底面积，cm2；d——底面积直径，cm。

成捆紧实度：分别测量每个韭菜捆的长度、直径、质量。韭菜成捆紧实度按下式计算：

式中：ρ——韭菜捆紧实度，kg/m3;Gk——韭菜捆质量，kg；Vk——韭菜捆体积，m3。

2.2.2 成捆率

成捆数与总捆数之比称为成捆率。测定总捆数不得少于50捆，按下式计算：

式中：β——成捆率，%；l1——成捆数，捆；l2——总捆数，捆。

2.2.3 缠绕位置

打捆绳到韭菜根部的距离，cm。

2.2.4 作业效率测定

纯工作小时生产率：

式中：∑a——纯工作小时生产率，kg/h；Qa——试验班次作业量，kg；Ta——试验班次的纯工作时间，h。

3 试验结果与分析

3.1 成捆紧实度对比

进行三组对比试验，每组均随机选取10 捆韭菜，测定周长、长度、质量，计算得到成捆紧实度，结果如图2所示。

图2 机械打捆与人工打捆的韭菜成捆紧实度对比结果Fig.2 The comparison results of compactness of bales

机械打捆的成捆紧实度平均为248.4 kg/m3，人工打捆的成捆紧实度平均为258.6 kg/m3。由于人工成捆时是凭手感进行拧圈，可以根据韭菜多少适当调节松紧，所以人工打捆的成捆率稍优于机械打捆。对机械成捆的韭菜进行感官评判，得到打捆质量在400～500 kg，打捆带捆拧3 圈的条件下，韭菜成捆的紧实度在230 kg/m3以上，成捆较结实，不宜松散。

3.2 成捆率对比

进行3 组对比试验，每组均随机选取60 捆韭菜对成捆状态进行记录。若出现打捆带滑落或松开的记为不成捆韭菜，结果如图2所示。

图3 机械打捆与人工打捆的韭菜成捆率对比结果Fig.3 The comparison results of baling rate

机械打捆每组成捆数分别是56、56、57个，平均成捆率为94%；人工打捆的成捆率为100%。经分析采用设备打捆造成不成捆的原因是对设备参数调整不合理造成的。在改变打捆质量后，须对用绳长度进行调整以保证有良好的紧实度。但由于操作人员对设备使用不熟练，参数调整经验少，会造成用绳过长导致成捆太松的现象。

3.3 成捆位置与打捆绳长对比

测定了3 组对比试验，每组均随机选择了10 捆韭菜进行测量，得到成捆位置与每捆的用绳长度，每组的平均值如图4、图5所示。

图4 机械打捆与人工打捆的韭菜成捆位置对比结果Fig.4 The comparison results of baling positions

图5 机械打捆与人工打捆的韭菜用绳长度对比结果Fig.5 The comparison results of rope length

对于打捆绳缠绕位置，机械打捆的缠绕位置平均在距韭菜根部10.1 cm，人工打捆的缠绕位置平均为10.8 cm，两者基本一致，但机械打捆的缠绕位置标准差为0.37，人工作业的标准差为1.26，说明人工打捆的位置变动较大，不够规范。

对于打捆绳长，机械打捆时可设打捆带的长度40～70 cm。试验对在420 g 左右的韭菜打捆，机械打捆长度可稳定在设定的43 cm，人工打捆所用绳长平均为47.3 cm。机械打捆机可节省打捆用绳量。

3.4 作业效率对比

如图6所示，机械打捆的作业效率为300捆/h，人工打捆的平均作业效率为95捆/h，机械打捆效率是人工打捆的3.2倍。

图6 机械打捆与人工打捆的作业效率对比结果Fig.6 The comparison results of operation efficiency

4 结论

采用JT-5500 型蔬菜打捆机可进行连续自动化作业，对400～500 kg 的韭菜进行打捆，打捆带选择绳长43 cm、捆拧3圈，韭菜成捆的紧实度在230 kg/m3以上，成捆较结实，不宜松散；成捆率在94%以上；作业效率可达300 捆/h，是人工作业效率的3 倍以上。采用设备打捆，韭菜成捆更加规范、整齐，并且该设备还可对韭菜进行切跟处理，可提高韭菜的商品性。该设备轻便易搬运，参数设置简单易操作，在进行大面积规模化的韭菜打捆时作业优势会体现得更为显著。