【正文】 sults. Keywords:potato。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織 (FAO)的統(tǒng)計(jì)， 2021 年全世界馬鈴薯種植面積為 1890 萬 hm2，總產(chǎn)為 t，平均單產(chǎn) 16t/hm2[1]。目前，就甘肅來說，馬鈴薯種植面積在全國各省之間排名第一，產(chǎn)量排名第二，成為全國馬鈴薯生產(chǎn)大省。收獲的第 除機(jī)割去莖葉，而后用聯(lián)合收獲機(jī)一次性挖掘塊莖、分離土壤、撿拾塊莖并進(jìn)行集裝。按與拖拉機(jī)動力連結(jié)方式分，有牽引式、半懸掛 式和懸掛式 3種。 美國在 1948 年以前用收獲機(jī)來收獲馬鈴薯，然后人工撿拾，直到 1967 年，開始使用聯(lián)合收獲機(jī)， 20 世紀(jì) 80年代初期，聯(lián)合收獲機(jī)和分段收獲的面積占馬鈴薯種植面積的 85%，其中聯(lián)合收獲已達(dá)到 50%以上。 從農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展過程來看，馬鈴薯收獲機(jī)械發(fā)展較遲緩，只是在近 50 年才發(fā)展到較高水平。 國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國對馬鈴薯收獲機(jī)械的研制雖較早，但發(fā)展緩慢，目前處于中小型懸掛式集條收獲機(jī)的研制推廣階段，所研制機(jī)具的技術(shù)水平與國外相差甚遠(yuǎn)。中型機(jī)具的配套動力在 22～ 30kW，生產(chǎn)率為 。 20世紀(jì) 90 年代中期，由于國產(chǎn)小四輪拖拉機(jī)的大量推廣和應(yīng)用，研制馬鈴薯收獲機(jī)已被列入重要日程。以上兩類型機(jī)也有不足之處，就是只能實(shí)現(xiàn)挖掘、土壤分離和集條功能，還不能完成排石、去秧、集箱或直接裝車等功能 [9]。馬鈴薯獨(dú)特的自然屬性和優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)社會條件，使它的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也成為全球的朝陽產(chǎn)業(yè) [5]。因此，穩(wěn)定、擴(kuò)大馬鈴薯種植而積，提高單位面積產(chǎn)量，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，必須采用機(jī)械化收獲 [24]。因此，馬鈴薯種植區(qū)急切需求能夠適應(yīng)種植區(qū)氣候、土壤、環(huán)境、作物等特點(diǎn)的馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)械。 對整個(gè)機(jī)械的機(jī)架、行走、傳動、分離各部分進(jìn)行研究設(shè)計(jì) ，并使之能達(dá)到既定目的。 針對以上問題，必須在薯塊輸送工作性能方面有所突破，使其達(dá)到功耗小，適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、耐用性強(qiáng)，在 滿足損傷率和丟失率等農(nóng)業(yè)要求的前提下，降低勞動強(qiáng)度，達(dá)到機(jī)械化收獲的目的。塊莖的生長寬度一般為 400cm左右。 損傷薯 ： 從明薯、埋薯、漏挖薯中所有傷薯。其中 h表示挖掘的深度，可通過調(diào)整深度調(diào)整組件對挖掘的深度進(jìn)行控制， l為仿形鎮(zhèn)壓輪對挖掘鏟的提前量（一般為馬鈴薯株距的 ～ 倍），它的作用是為了消除馬鈴薯塊莖上面土壤的膨脹對挖掘鏟入土的影響 [28]。 挖掘鏟的主要參數(shù)有：刃切口夾角θ、挖掘鏟與地面的夾角α、鏟的長度 L、鏟的寬度 B[28][36～ 39]，如圖 24 所示。 將以上兩式進(jìn)行 整理有： ， 即： （ 2－ 3） 與（ 2－ 2）式相同得： （ 2－ 4） —— 果穗大端直徑。因而在設(shè)計(jì)表面具有凸棱或其他形狀的摘穗輥時(shí)，可以取抓取系數(shù)為 。 由此計(jì)算確定出摘穗輥的直徑。 ～ 40176。 24 圖 32縱臥輥式玉米摘穗實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)圖 1底座 2機(jī)架 3電機(jī)一總成 4摘穗輥 5電機(jī)二總成 6傳感器 7傳動機(jī)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)臺技術(shù)設(shè)計(jì) 整機(jī)功率設(shè)計(jì) 據(jù)統(tǒng)計(jì)，正常工作時(shí)一對摘穗輥平均消耗功率 N為 — 。所以當(dāng)摘穗輥 25 轉(zhuǎn)速變?yōu)?500r/min 時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)為 500r/min，為保持電機(jī)輸出扭拒不變，此時(shí)電機(jī)輸出功率應(yīng)達(dá)到 ；當(dāng)摘穗輥轉(zhuǎn)速達(dá)到 1200 r/min 時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速（ 960r/min）。 ⑤確定中心距 a和基準(zhǔn)長度 dL ： 初選中心距 mma 3200 ? ，符 合 ? ? ? ?21021 dddd ddadd ???? 。 由鍵的剪切強(qiáng)度理論有： ???? ?? Dbl2 （ MPa） ,查表有 90??? MPa。 由剪切強(qiáng)度條件： ???? ?? Dbl2 ， 即 ? ? MP aMP aD bl 2300022 ????????? ???。 ④畫扭矩圖。 ②求支座反力 在鉛直面內(nèi)有： 0?? BM , 011560 ???? FFC , 則 NFFC 50011560115 ?????； 0?? CM , 060)55( ????? BFF ， NFFB 500556055 ?????， ③做彎矩圖 鉛直面內(nèi) B點(diǎn)有： mNmmNFM BC . 7 5 0 060) 5 8(60)( ?????????? 。 聯(lián)軸器的選擇 實(shí)驗(yàn) 臺需要裝配扭拒傳感器。 機(jī)架采用焊接工藝 圖 3－ 5 傳動軸 3 載荷分析圖 35 由于機(jī)架材料為低碳綱，具有良好的可焊性，且單件生產(chǎn)，所以選用 E4303(J422)焊條，進(jìn)行手弧焊。在實(shí)驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)方面也只考察了摘穗輥形式、轉(zhuǎn)速、摘輥傾角、摘輥軸豎直間隙對果穗啃傷的影響。 （ 7）采用仿生技術(shù)對摘穗輥凸棱形狀、尺寸及分布形 式進(jìn)行減小摘穗損傷的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究，利用生物摩擦學(xué)和仿生摩擦學(xué)基本原理，探索玉米收獲過程中的生物摩擦 37 學(xué)行為，進(jìn)行減小摘穗損傷的仿生摩擦學(xué)技術(shù)研究。 （ 11） 在玉米收獲季節(jié) ,將該裝置應(yīng)用到自走式玉米收獲機(jī)上進(jìn)行了大量的田間試驗(yàn)。 （ 3）對玉米收獲機(jī)收獲損失試驗(yàn)臺進(jìn)行了設(shè)計(jì)。對夾持輸送鏈進(jìn)行了速度、性能分析 ,并提出現(xiàn)有裝置的不足和設(shè)想 。 （ 5）對螺旋凸棱式摘穗輥的具體參數(shù)（摘穗輥根圓直徑、凸棱高、螺距等）進(jìn)行進(jìn)一步探討，降低摘穗啃傷程度。僅玉米收獲機(jī)本身也存在許多影響玉米收獲質(zhì)量的因素，如收獲機(jī)類型、摘穗器種類、機(jī)具功率等。主回路上還安裝了空氣開關(guān)和交流接觸器等；變頻接線、定時(shí)器配線及手動正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)等見二次接線圖。 由于此試驗(yàn)設(shè)備工作溫度不高于 C?120 ，所以這里 1?tf 。 查表 得： [? ]=[ 1?? ]=55Mpa,根據(jù)公式 ? ? ? ???? ??? W TMe22， 即： ? ? ? ? ? ? MP aMP aW TMe 28650161875 32222 ???? ????? ??? 安全。 ②求支座反力 在鉛直面內(nèi)有： 0?? BM , 05 5 04 6 51 0 0 ?????? FFF CQ , 則 NFFF QC 485465 495100550500465 100550 ?????????； 0?? CM , 085465565 ?????? FFFBQ ；NFFF QB 510465 49556585500465 56585 ??????????? 。 由剪切強(qiáng)度條件： ???? ?? Dbl2 ， 即 ? ? MP aMP aD bl 2300022 ????????????。 帶輪設(shè)計(jì) 在無特殊要求情況下帶輪材料通常選用灰鑄鐵（ HT150， HT200），因帶輪承載能力小，故采用普通 A型實(shí)心輪設(shè)計(jì)。 ③選取帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1和 dd2，取 dd1＝ 90mm 26 由 ? ? ? ? mmdnnd dd 0011212 ??????? ? 查表有 ?? ，取 mmdd 1122 ? 。所以電機(jī)額定功率應(yīng)遠(yuǎn)大于 。具體結(jié)構(gòu)布置見圖32。因此要求實(shí)驗(yàn)臺 23 能夠試驗(yàn)各種縱臥式摘穗輥。由此確定的摘穗輥直徑為： 11111045111151822 ???????? D。所以計(jì)算圓柱型摘穗輥直徑時(shí)抓取系數(shù)取 。 即： ， —— 摘輥對果穗的起始抓取角。被廣泛的應(yīng)用于馬鈴薯挖掘中。 工作時(shí)，薯塊和土壤沿挖掘鏟上升并向后移動，借助撥土輪、喂入輪的作用， 17 送入旋齒分離機(jī)構(gòu)，再旋齒的作用下，被破碎的土壤從旋齒間漏下，薯塊及部分硬土塊順次經(jīng)各旋齒送至升運(yùn)鏈，由升運(yùn) 鏈送入薯箱，然后靠其重量自動放堆。所以在測試時(shí)我們規(guī)定露在外觀的馬鈴薯≥ 1/4 時(shí)為明薯 ， 否則為暗薯 。 2)對輸送系統(tǒng)各主要機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析確定主要參數(shù)。 （ 4）我國日前還沒有標(biāo)準(zhǔn)的馬鈴薯收獲機(jī)械試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。 6）我國馬鈴薯種植面積大幅攀升，這對我國馬鈴薯收獲機(jī)械生產(chǎn)無疑是一個(gè)非常好的機(jī)遇，近幾年各個(gè)行業(yè)對馬鈴薯的需求不斷增加，隨著全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化步伐的加快，馬鈴薯機(jī)械化生產(chǎn)的程度要求進(jìn)一步提高，由此可以看出，馬鈴薯收 獲機(jī)械還存在巨大的發(fā)展空間。 3)隨著人 力成本的提高、大量農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移、我國城市化進(jìn)程的加快、勞動力的的減少經(jīng)以及成本的提高等，因此馬鈴薯種植區(qū)急需機(jī)械化作業(yè)代替人工作業(yè)。由于馬鈴薯生長 期僅 80～ 90 天，集中種植區(qū)多在我國北部，氣候寒冷，無霜期短，如收獲過早，生長期不夠，干物質(zhì)積累少，影響產(chǎn)量和質(zhì)量，如收獲過晚，易遇霜凍，造成更大損失。馬鈴薯不但營養(yǎng)齊全而且結(jié)構(gòu)合理尤其是蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與人體的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)基本一致極易被人體吸收利用，其吸收利用率幾乎達(dá)到 100%，此外馬鈴薯還含 有其它糧食作物中所沒有的胡蘿卜素和抗壞血酸，因此營養(yǎng)學(xué)家說“馬鈴薯是十全十美的全價(jià)營養(yǎng)食物” [3]。目前，國產(chǎn)馬鈴薯收獲機(jī)械較成熟的產(chǎn)品主要有兩種類型：一是升運(yùn)鏈桿條式，該類型機(jī)是目前國際通用形式，美國、芬蘭、德國、俄羅斯等國大型收獲機(jī)，日本自走式、韓國懸掛式收獲機(jī)普遍采用該型式，特點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)單雙行收獲和聯(lián)合作業(yè)。小型機(jī)具有意大 利生產(chǎn)的 SP50型、內(nèi)蒙古包頭市農(nóng)機(jī)所研制的 4U– 。其中有西德哈格多恩農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的 RM– R型集條收獲機(jī)，日本東洋農(nóng)機(jī)株式會社生產(chǎn)的 TP– 2 型集條收獲機(jī)，法國莫羅公司生產(chǎn)的 M112型集條收獲機(jī)。 如德國、美國的聯(lián)合收獲機(jī)在自動化控制、薯塊分離以及減少薯塊損傷等方面都有獨(dú)到之處。在亞洲生產(chǎn)馬鈴薯收獲機(jī)械的國家較少。 70 年代主要是研制大功率自走式根塊 作物聯(lián)合收獲機(jī)，且以收獲壟作種植為主 [57]。目前開發(fā)的產(chǎn)品多是擺動篩式，其結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)和運(yùn)動參數(shù)選擇合理，可以獲得較高的明薯率。機(jī)械收獲 馬鈴薯的方法有分別收獲法、分段收獲法和聯(lián)合收獲法三種 [45]。我國馬鈴薯的種植和栽培反應(yīng)了我國人民對馬鈴薯產(chǎn)品的需求和馬鈴薯生產(chǎn) 的強(qiáng)大生命力。我國馬鈴薯栽培始于明朝萬歷年間 (1573~1620 年 )，已有 400 多年的栽培歷史，現(xiàn)已遍及全國，北起黑龍江，南 止海南島，是一種適宜性強(qiáng)，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富的宜糧，宜菜，宜飼，宜加工的多用途作物。這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，分離效果好，克服了抖動鏈?zhǔn)胶秃Y式分離裝置在小型馬鈴薯收獲機(jī)械上和中粘性土壤中使用的限制，提高了土薯分離效率。 1 摘 要 馬鈴薯是一種世界性經(jīng)濟(jì)作物，是繼小麥、水稻和玉米之后的第四位重要糧食作物。 這種新型的 的馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)分離裝置采用了弧形撥齒式分離裝置。 圓柱型摘穗輥?zhàn)ト∏o稈條件分析 ....................................................................... 18 圓柱型摘穗輥不抓取果穗條件分析 ..................................................................... 19 圓柱型摘穗輥直徑的確定 ................................................................................... 20 本章小節(jié) ..................................................................................................................... 22 第 3 章 損失實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì) .............................................. 22 設(shè)計(jì)任務(wù) ..................................................................................................................... 22 設(shè)計(jì)目的 ............................................................................................................ 22 設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................................ 22 機(jī)構(gòu)總體方 案 .............................................................................................................. 23 機(jī)構(gòu)傳動方案 ..................................................................................................... 23 總體布局 .......................................................