利用杆式洋葱挖掘机测定洋葱球茎与土壤之间的分离能量

《Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences》：Determination of the Separation Energy of Onion Bulbs from Soil Using a Rod-Type Onion Digger

本研究通过分式实验设计，分析杆式洋葱挖掘机作业深度（5-7cm和10-12cm）与前进速度（0.35、0.4、0.5m/s）对能量消耗的影响。结果表明，每米作业宽度总能量需求为38.22-49.40kJ/ha，其中牵引功率24.33-31.25kJ/ha，旋转功率13.88-18.14kJ/ha。

　　

摘要

在洋葱（Allium cepa L.）的收获过程中，需要执行多个步骤，如去除叶片、将鳞茎与土壤分离以及收集鳞茎等。其中一种在收获时将洋葱鳞茎从土壤中分离出来的方法是使用杆式洋葱挖掘机。这种机器通过使杆在洋葱根系下方旋转和平移，从而实现鳞茎的脱落并将其从土壤中取出。分离洋葱所需的能量主要消耗在两个方面：一是推动机器部件在土壤中移动的牵引力，二是杆在洋葱根部下方旋转所需的能量。影响分离所需能量的因素包括土壤结构和湿度，以及挖掘机的设计和操作参数（如前进速度和工作深度）。本研究调查了杆式洋葱挖掘机的前进速度和工作深度对分离洋葱所需能量的影响。为此采用了基于随机完全区组设计的裂区实验设计，共进行了三次重复实验。以两种工作深度（5–7厘米和10–12厘米）作为主区，三种前进速度（0.35、0.4和0.5米/秒）作为子区。在每个实验处理中，测量了挖掘机的牵引力、牵引杆功率以及所需的扭矩和旋转功率。根据实验结果，当工作深度为7–12厘米时，推动挖掘机在土壤中移动所需的平均牵引力介于4865至6400牛顿之间，所需的牵引杆功率为每米工作宽度1857.5至3125.5瓦特（24.33–31.25千焦/公顷）。此外，杆在土壤中旋转所需的扭矩介于25.2至35.1牛顿·米之间，所需的旋转功率为每米工作宽度1079至1814.5瓦特（13.88–18.14千焦/公顷）。根据这些计算结果，每挖掘一米洋葱宽度所需的总能量估计在38.22至49.40千焦/公顷之间。