【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 口產(chǎn)品。 （ 2） 提高“三化”水平，增加作業(yè)功能，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 （ 3） 提高機(jī)電、液壓一體 化和檢測(cè)水平，開(kāi)展聯(lián)合作業(yè)機(jī)具的研制。 （ 4） 提高生產(chǎn)企業(yè)的加工工藝水平，保證設(shè)備制造質(zhì)量。 我國(guó)馬鈴薯種植面積大幅攀升，這對(duì)我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)械生產(chǎn)無(wú)疑是一個(gè)非常好的機(jī)遇，但同時(shí)也是一種挑戰(zhàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，馬鈴薯收獲市場(chǎng)潛力巨大，如果能充分抓住這個(gè)大好時(shí)機(jī)，認(rèn)清國(guó)內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀，有選擇地引進(jìn)和吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，并及時(shí)開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，將為我國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。 馬鈴薯收獲機(jī)械的類型及技術(shù)要求 馬鈴薯收獲機(jī)械的類型 目前，國(guó)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(guó)際通用型式，美國(guó)、芬蘭、德國(guó)、俄羅斯等國(guó)大型收獲機(jī)， 日本自走式、韓國(guó)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)；二是柵條擺動(dòng)分離篩式收獲機(jī)．該類型機(jī)是意大利、日本的早期結(jié)構(gòu)型式，不易實(shí)現(xiàn)雙行收獲和聯(lián)合作業(yè)。目前，國(guó)產(chǎn)機(jī)還不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)。以上兩 種 類型機(jī)也有不足之處，就是只能實(shí)現(xiàn)挖掘、土薯分離和集條功能，還不能完成 排 石、去秧、集箱或直接裝車(chē)等功能。 馬鈴薯收獲機(jī)的技術(shù)要求 國(guó)內(nèi)馬镥薯收獲機(jī)械技術(shù)發(fā)展還處于起步階段，但各類型機(jī)均應(yīng)具備 以下 技術(shù) 要求： (1)挖凈率 要求挖深在 150— 200ram之間，每行挖掘?qū)挾仍?350— 500ram之間，挖凈率應(yīng)不低于 98％。 (2)明薯率 收獲機(jī)必須具有良好的分離機(jī)構(gòu)，能將薯塊與土壤分離，使分離后的薯塊集堆或集條以便于 人 工撿拾．明薯率應(yīng)達(dá) 95％。 (3)破損率 收獲時(shí)應(yīng)盡量減少馬鈴薯破皮、切傷等損失，破損率應(yīng)小于 5％ 。 (4)生產(chǎn)率 機(jī)械收獲的目的在于減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，適時(shí)收獲。因此，收獲機(jī)作業(yè)時(shí)應(yīng)具有一定的作業(yè)速度。 (5)其它要求 馬鈴薯收獲機(jī)在盡可能減少自身動(dòng)力消耗的情況下，其配套動(dòng)力 應(yīng)具有一定 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 的儲(chǔ)備。分離機(jī)構(gòu)應(yīng)具有排石、去秧功能，以適應(yīng)土壤、地形等方面的變化，以及收獲后田地應(yīng)平整，不能影響以后農(nóng)田作業(yè)要求。 [4] 馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展的主要制約因素 動(dòng)力配套問(wèn)題 11— 14kW拖拉機(jī)雖是目前農(nóng)村擁有量最多的動(dòng)力機(jī)械，但問(wèn)題的核心是小型拖拉機(jī)不適宜于配套單行收獲機(jī)，動(dòng)力不能滿足一次完成挖掘、分離、薯塊集堆或集條作業(yè)，更談不上完成去秧、排石、裝箱等功能。實(shí)踐表明，不管收獲機(jī)械如何改進(jìn)，馬鈴薯收獲仍然需要較高動(dòng)力消耗， 現(xiàn)在與小型拖拉機(jī)配套的收獲機(jī)普遍存在動(dòng)力不足的問(wèn)題。雖然與 18— 22kW以上拖拉機(jī)配套的單行收獲機(jī)和 38kW 以上拖拉機(jī)配套的雙行收獲機(jī)克服了動(dòng)力不足、適應(yīng)性差的問(wèn)題，作業(yè)質(zhì)量也較好，但農(nóng)戶擁有該類型拖拉機(jī)數(shù)量有限，在一定程度上制約了馬鈴薯收獲機(jī)械的發(fā)展。 生產(chǎn)規(guī)模與種植形式 目前，農(nóng)村小規(guī)模生產(chǎn)方式 制約 了大中型馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展，收獲機(jī)市場(chǎng)出現(xiàn)了先小型，后小中型并舉的現(xiàn)象。馬鈴薯種植形式不統(tǒng)一也直接影響收獲機(jī)作業(yè)性能。 機(jī)具性能問(wèn)題 目前我國(guó)各地 研制 的收獲機(jī)普遍存在可靠性差，作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定，適應(yīng)性 不強(qiáng)，功能不 全等 問(wèn)題。 馬鈴薯收獲機(jī)械的發(fā)展建議 (1) 機(jī)具類型多樣化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。 我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)械的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)要適合國(guó)情，不但要適應(yīng)我國(guó)廣大農(nóng)村現(xiàn)有的配套動(dòng)力條件，還要適應(yīng)各地不同的農(nóng)藝要求。 (2) 提高機(jī)具可靠性。 馬鈴薯收獲機(jī)械在惡劣的條件下工作，零部件易腐蝕、磨損或斷裂，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從結(jié)構(gòu)特性、制造工藝和材料處理等幾方面綜合分析，改善零件的可靠性，進(jìn)而提高整機(jī)的可靠性。 (3) 多功能聯(lián)合收獲。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 目前許多機(jī)型只有挖掘功能，沒(méi)有分離清選和輸送功能，生產(chǎn)率相對(duì)較低，實(shí)際收獲時(shí)的 成本較高。因此，要通過(guò)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化挖掘、分離、清選和輸送功能，提高生產(chǎn)率。同時(shí)要提高機(jī)具的適應(yīng)能力，完善根茬、殘膜的收集功能，使其真正實(shí)現(xiàn)多功能聯(lián)合作業(yè)。 (4) 加強(qiáng)基礎(chǔ)性能的研究。研究土壤性質(zhì)，可準(zhǔn)確確定機(jī)具的受力特性，理地選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)；研究馬鈴薯性狀，可減少其破損量，提高分選效率。深入研究土壤和馬鈴薯特性有助于優(yōu)化機(jī)器結(jié)構(gòu)，提高其使用性能。 2 機(jī)具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及性能參數(shù) 總體結(jié)構(gòu) 本任務(wù)設(shè)計(jì)的馬鈴薯挖掘機(jī)與 80100馬力的 拖拉機(jī)配套作業(yè)，掛接方式為后懸掛，作業(yè)時(shí)需 對(duì)行。該機(jī)主要由懸掛機(jī)架、轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩、挖掘鏟及鏟架、切土圓盤(pán)刀、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)篩等機(jī)構(gòu)組成。鏟架通過(guò)螺栓安裝在懸掛機(jī)架的側(cè)板上，在鏟架上安裝有挖掘鏟。在機(jī)架上焊有 2點(diǎn)懸掛的地方，與拖拉機(jī)的懸掛機(jī)構(gòu)相連。在機(jī)架中部安裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它由傳動(dòng)箱、一對(duì)錐齒輪和傳動(dòng)軸組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)軸與拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸連接，拖拉機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)到轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩和擺動(dòng)分離篩上，使轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩轉(zhuǎn)動(dòng)，將挖掘出的馬鈴薯輸送到擺動(dòng)篩上達(dá)到分離效果。轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩的主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)作用由鏈條帶動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)動(dòng)篩達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)末端上有一偏心輪，偏心 輪使與其相連的連桿一端作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在連桿另一端帶動(dòng)擺動(dòng)篩使其擺動(dòng)，使馬鈴薯和土壤達(dá)到分離的效果 [5] 。 主要工作原理 拖拉機(jī)通過(guò)懸掛機(jī)構(gòu)牽引馬鈴薯收獲機(jī)前進(jìn)，拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸與收獲機(jī)的機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)軸相連接，在拖拉機(jī)啟動(dòng)后，結(jié)合動(dòng)力輸出軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送動(dòng)力，使 轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩 轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)篩轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)；在拖拉機(jī)前進(jìn)過(guò)程中，挖掘鏟挖出土垡，土垡沿挖掘鏟傳到轉(zhuǎn)動(dòng)輸送篩上進(jìn)行初次分離，然后由傳動(dòng)篩輸送到擺動(dòng)分離篩上再次分離，在擺動(dòng)篩的擺動(dòng)作用下薯塊和泥 土分離，并將薯塊成條狀鋪放在挖掘機(jī)的后面，以便撿拾 [6] 。 主要性能參數(shù) 馬鈴薯主要性能參數(shù)見(jiàn)表 1所示： 表 1 馬鈴薯主要性能參數(shù) 工作寬度 1800 mm 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 作業(yè)行數(shù) 2 行 作業(yè)深度 200 mm 主軸轉(zhuǎn)速 540 r/min1? 配套動(dòng)力（拖拉機(jī)） 80100 馬力 作業(yè)速度 ～ 1 m/s 純小時(shí)生產(chǎn)率 ～ hm2 h1? 集薯類型 鋪條 理論明薯率 95% 理論挖凈率 98% 理論破損率 3% 行距 700 ～ 900 mm 3 主要部件的設(shè)計(jì) 挖掘部件的設(shè)計(jì) 挖掘部分的作用是把薯塊和土壤一起挖起，并把薯塊和土壤輸送到分離篩上。對(duì)挖掘部件的要求如下： a 在盡量少挖取土壤的情況下挖凈薯塊； b 挖掘深度穩(wěn)定不損傷薯塊，并可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整； c 挖掘鏟應(yīng)有較強(qiáng)的碎土能力，對(duì)粘重土壤保證土垡能順利通過(guò)，以便為分離薯塊中的土壤提供有利條件； d 要求挖掘部件的牽引阻力小，刃口的耐磨性好。 為滿足上述要求，采用了組合式挖掘部件。這種挖掘部件由三角平面多鏟、鏟架和切土圓盤(pán)刀組成。挖掘鏟與鏟架通過(guò)螺釘連接，鏟架固定在機(jī)架上。切土圓盤(pán)刀安裝高度可調(diào)節(jié)。 挖掘鏟的設(shè)計(jì) 挖掘鏟是挖掘機(jī)的主要部件，而挖掘鏟的參數(shù)的選擇是馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)依據(jù) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 主要依據(jù)是薯塊的分布寬度、結(jié)薯深度和薯塊成簇性等生長(zhǎng)狀況（圖 1） , 以及土壤土質(zhì)和根系 的抓土程度。 按收獲農(nóng)藝相關(guān)指標(biāo) —— 挖凈率、傷薯率、明薯率等 , 對(duì)挖掘鏟的設(shè)計(jì)要求是 : a 將所有薯塊掘起 , 保證挖凈且不鏟薯。 b 能流暢地將掘起物送往分離裝置。 c 盡早漏土 , 減小挖掘阻力 , 避免機(jī)前壅土 ,且減小篩分部件負(fù)荷 , 提高整機(jī)收獲的明薯率。 圖 1 馬鈴薯根系和薯塊一般分布狀況 固定式三角平面多鏟是挖掘機(jī)的主要工作部件之一，結(jié)構(gòu)比振動(dòng)式挖掘鏟和主動(dòng)圓盤(pán)挖掘部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，不需要?jiǎng)恿鲃?dòng)。其缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生壅土現(xiàn)象。 壅土現(xiàn)象產(chǎn)生的原因： a 土壤板結(jié)，有大土塊、大石塊和雜草纏繞； b 懸掛連接尺寸不正確，挖掘鏟工作傾角過(guò)大或過(guò)??； c 挖掘深度和前進(jìn)速度超過(guò)設(shè)計(jì)值。 但在土壤條件好的情況下，正確使用挖掘機(jī)是可以避免和減少壅土現(xiàn)象發(fā)生的。因此，固定式三角平面多鏟在國(guó)內(nèi)外仍得到廣泛應(yīng)用。 [7] 平面鏟主要參數(shù)的確定 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 三角平面多鏟的鏟面為平面，且常用在鏈桿式挖掘機(jī)上。因此，該機(jī)采用三角平面多鏟，由 11個(gè)三角平面鏟組成，材料為 65Mn。固定方式是通過(guò)鏟柄固定在鏟架上，并在各鏟之間留有滑草間隙。 挖掘鏟主要參數(shù)：圖 圖 3 γ 鏟刃斜角 α 鏟的傾角 L鏟的長(zhǎng)度 B鏟的寬度 h— 鏟后端高度 圖 2 挖掘鏟 參數(shù) 1 圖 3 挖掘鏟參數(shù) 2 受力分析： 鏟刃斜角γ為了保證鏟刃的自動(dòng)清理，可由圖 4的受力分析確定 。 α2γ黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖四 受力分析 圖 5 鏟尖受力分析 由公式 P0 sin(90176。 ?γ ) ＞ F （ 1） 使土壤在鏟刃上的滑切能力克服摩擦力 ，土壤與鏟刃做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 公式中 P0 — 作用在鏟刃的阻力 (N) F — 土壤對(duì)鏟刃的摩擦力 (