| 1.課題の分類 総合農業 作業技術 収穫−野菜 北海道 農業物理 5-(4) 2.研究課題名 だいこん収穫機の開発 3.予算区分 道費 4.研究期間 (平成3年〜5年)継・中・完 5.担当 道立十勝農試 研究部 農業機械科 6.協力・分担関係 なし |
7.目的
だいこんの抜取り・葉の仕上げ切断・コンテナ詰め込み等の一連の収穫作業を行うだいこん収穫機を開発し、圃場作業労動の軽減化と洗浄・調製施設までの運搬作業の省力化を図る。
8.試験研究方法
1)試験期日及び場所平成4年8月〜11月、芽室町、豊頃町、美瑛町
2)供試機十勝農試式だいこん収穫機
3)供試作物品種「T-340」「耐病総太り」「新貴聖」「宮小町」「TE-6」
4)装着用トラクタ50馬力級四輪駆動型トラクタ
5)調査項目及び具体的方法
(ⅰ)構造調査各部寸法、回転数、動力
(ⅱ)圃場条件土壌硬度、土壌水分(0〜20cm)
(ⅲ)作物条件畦幅、株間、草丈、引抜き抵抗、抽出根長、根長、全重、根重、形状
(ⅳ)収穫作業精度
①作業速度、トラクタすべり率
②各部回転数、周速度等
③損傷調査:10m区間の抜取り損失、損傷、茎葉切断状況
(ⅴ)作業能率
①作業条件:圃場区画、作業の速度変速位置、作業人員
②作業時間:直進作業、移動、回行、荷下ろし、停止
(ⅵ)労働強度心拍数、皮膚表面温度、筋電量(作業別比較)
9.結果の概要・要約
(１)構造及び特徴
大根を抜取り後、選別と葉の仕上げ切断を施しながら運搬コンテナに整列させるまでを一連の工程で処理するトラクタ半直装型大根収穫機を製作した(表1)。大根直下にリフタ刃が作用して大根が浮いたところを引き上げコンベアが葉を把持して抜き上げ、次の横送りコンベアに移動する。横送りコンベアでは規格外品の目視選別と回転刃による葉の仕上げ切断が施され、搭載しているコンテナに積み込む流れとした。高畦ビニール栽培の大根に適応できるようリフタ刃と掘取装置とを配置し、リフタ刃の通過で高畦マルチ資材の培土除去を可能とした。
(２)作物条件
畦幅80〜90㎝の高畦ピニールマルチ栽培が一般的で、栽植様式は１ペッド２条で畦間が45㎝株間は21〜27㎝である。根長と抽出根長とは品種により決まっており、抽出根長を測定することで土中根長を推定できる。L、2L規格の大根の引き抜き力は11㎏f前後であった(表2)。
(３)作業精度
作業速度は葉の仕上げ切断能力で決まり、0.1m/s(2秒に1本)前後が限界であった。抜き残しミスは草高が低い「TE-6」で2.5%発生したが、普通生育の大根では認められなかった。切断状況は、葉の送り装置を取り付けることで均一な切断となった(表3)。
(４)所要動力
当該機は3箇所の自在輪が接地するトラクタ半直装型で、移動時の牽引馬力は0.5Psであった。作業速度0.1m/s時の牽引力はリフタ刃の土中貫入深40㎝で1200〜1300㎏f、牽引馬力は1.3Psであった。平畦や粘性土用のロータリとリフタを加振するに要するPTO軸動力は4.8Psでこれらを含めると6.1Psであった。コンテナに大根が満載の時のトラクタヒッチ点荷重は600㎏fであることから油圧揚力は1000㎏f以上で微速装置付が望ましく、適応トラクタは40〜50Psが適当である(表4)。
(５)作業能率
作業速度が0.1m/s前後で、トラクタの運転手を含めた組作業人員３名で作業を行った場合の作業能率は毎時2.8aであった(表5)。10a当りの投下労働時間の比較では慣行収穫作業の35%減であり、当該機の利用によって長時間継続作業が可能となるなど有利性が確認された。
10.成果の具体的数字
表1 だいこん収穫機の主要諸元
| 機体寸法 | 全長(㎜) | 4,250 |
| 全幅(㎜) | 2,600 | |
| 全高(㎜) | 1,920 | |
| 機体重量(kg) | 785.8 | |
| 引抜きコンベア速度(m/s) | 0〜2.50 油圧 | |
| 横送りコンベア速度(m/s) | 0〜0.48 可変 | |
| 葉切断刃径(㎜) | 140 | |
| 装置回転数(rpm) | 1,728 | |
| 駆動方式 | 12V 直流モータ | |
| 車輪径 径×幅(㎜) | 420×160 | |
| 旋回半径 | 右回り(m) | 5.10 左後車輪 |
| 左回り(m) | 5.75 引抜きコンベア | |
| 搭載コンテナA 寸法(㎜) | 850×1,000×1,200 | |
| 搭載コンテナB 寸法(㎜) | 600×1,000×1,400 | |
| 搭載コンテナB 重量(㎏) | 83.5 | |
| 満載時重量(kg) | A:553,B:600 | |
| トラクタヒッチ点荷重A(㎏f) | 192(前後輪接地時) | |
| トラクタヒッチ点荷重A(㎏f) | 626(後輪接地時) | |
| トラクタヒッチ空移動時A(㎏f) | 187(前後輪接地時) | |
| 作業人員(人) | 2 | |
表2 供試だいこんの生育状況
| 地区名 | 品種 | 根重(g) | 葉重(g) | 根長(㎝) | 抽出根長(㎝) | 根径(㎝) | 引抜き力(kgf) | 備考 |
| 芽室町中伏古 | 耐病総太り | 1191.5 | 385.9 | 40.1 | 17.8 | 7.4 | 11.2 | 高畦マルチ |
| 美瑛町三沢 | 宮小町 | 369.0 | 140.0 | 23.2 | 4.8 | 5.7 | 9.0 | 平畦無マルチ |
| 豊頃町育寿加 | TE-6 | 748.1 | 125.0 | 28.1 | 10.0 | 7.1 | 6.7 | 高畦マルチ |
| 十勝農試 | 耐病総太り | 1859.0 | 370.0 | 43.4 | 21.4 | 8.4 | 10.3 | 高畦マルチ |
| 新貴聖 | 1387.0 | 333.0 | 38.7 | 14.5 | 7.9 | 12.1 |
表3 作業精度
| 地点・品種 | 作業 速度 (m/s) |
横送り コンベア 速度(m/s) |
掘残し (%) |
切断長 (㎝) |
損傷 割合 (%) |
損傷内訳 | |||
| 切傷 | すり傷 | 打撲傷 | 先端 折傷 |
||||||
| 十勝農試「耐病総太」 | 0.10 | 0.30 | 0.0 | 9.2+1.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 十勝農試「新貴聖」 | 0.10 | 0.30 | 0.0 | 9.5+1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 芽室町「耐病総太」 | 0.09 | 0.30 | 0.0 | 10.5±1.0 | 2.5 | 0.0 | 0.0 | 2.5 | 0.0 |
| 美瑛町「宮小町」 | 0.08 | 0.30 | 0.0 | 6.5±2.3 | 7.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 7.5 |
| 豊頃町「TE-6」 | 0.10 | 0.30 | 2.5 | 11.7±3.5 | 2.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 2.5 |
表4 所要動力
| 区分 | 数値 | 備考 |
| 無負荷時牽引力(kgf) 無負荷時牽引動力(ps) |
320 0.5 |
走行速度:0.1m/s バイブロ刃持ち上げ時 |
| 作業時牽引力(kgf) 作業時牽引動力(ps) |
1200・1300 (加振)(無加振) 1.3 |
作業速度:0.1m/s ←リフタ加振の有・無 リフタ刃作用深:40㎝ |
| リフタ無負荷時動力(ps) 無負荷PTO軸トルク(㎏-m) |
1.7 3.0 |
PTO軸回転数:403rpm リフタ刃作用深:0㎝ |
| リフタ加振所要動力(ps) PTO軸トルク(㎏-m) |
4.8 8.2 |
PTO軸回転数:420rpm リフタ刃作用深:50㎝ |
| 所要動力(ps) | 6.1 | 微速、油圧揚力:1ton |
表5 作業能率
| 地域名 | 面積 (㎡) |
区画 (m×m) |
作業 速度 (m/s) |
全作業 時間 (min) |
作業の内訳(%) | 作業能率(a/h) | 作業人数(人) | |||
| 直進 | 回行 | 停止 調整 |
コンテナ 荷役 |
|||||||
| 芽室町 | 165 | 110×1.5 | 0.1 | 34.7 | 83.1 | 3.4 | 6.1 | 7.4 | 2.85 | 3 注1 |
| 美瑛町 | 138 | 230×0.6 | 0.08 | 30.9 | 92.9 | 2.9 | 4 | 3 | 2.68 | 3 注2 |
| 豊頃町 | 366.9 | 253×1.5 | 0.12 | 74.8 | 90.1 | 2.3 | 4.8 | 2.9 | 2.94 | 4 注3 |
11.普及上の留意点
1)火山性生及び平坦地における成績
2)微速装置付トラクタで適応トラクタは40ps以上
3)安定作業のためトラクタ前方に300㎏程度のウエイトを付加
12.残された問題点