【文章內(nèi)容簡介】 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)墾大學畢業(yè)設(shè)計 4 （ 3） 提高機電、液壓一體 化和檢測水平，開展聯(lián)合作業(yè)機具的研制。 （ 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。 我國馬鈴薯種植面積大幅攀升，這對我國馬鈴薯收獲機機械生產(chǎn)無疑是一個非常好的機遇，但同時也是一種挑戰(zhàn)?？偟膩碚f，馬鈴薯收獲市場潛力巨大，如果能充分抓住這個大好時機，認清國內(nèi)馬鈴薯收獲機械的應用現(xiàn)狀，有選擇地引進和吸收國內(nèi)外先進技術(shù)，并及時開發(fā)出適合我國國情的馬鈴薯聯(lián)合收獲機，將為我國馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。 馬鈴薯收獲機械的類型及技術(shù)要求 馬鈴薯收獲機械的類型 目前，國產(chǎn)馬鈴薯收獲機械較成熟的產(chǎn)品 主要有兩種類型：一是升運鏈桿條式，該類型機是目前國際通用型式，美國、芬蘭、德國、俄羅斯等國大型收獲機， 日本自走式、韓國懸掛式收獲機普遍采用該型式，特點是容易實現(xiàn)單雙行收獲和聯(lián)合作業(yè)；二是柵條擺動分離篩式收獲機．該類型機是意大利、日本的早期結(jié)構(gòu)型式，不易實現(xiàn)雙行收獲和聯(lián)合作業(yè)。目前，國產(chǎn)機還不能實現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)。以上兩 種 類型機也有不足之處，就是只能實現(xiàn)挖掘、土薯分離和集條功能，還不能完成 排 石、去秧、集箱或直接裝車等功能。 馬鈴薯收獲機的技術(shù)要求 國內(nèi)馬镥薯收獲機械技術(shù)發(fā)展還處于起步階段，但各類型機均應具備 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，挖凈率應不低于 98％。 (2)明薯率 收獲機必須具有良好的分離機構(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．明薯率應達 95％。 (3)破損率 收獲時應盡量減少馬鈴薯破皮、切傷等損失，破損率應小于 5％ 。 (4)生產(chǎn)率 機械收獲的目的在于減輕勞動強度，提高生產(chǎn)率，適時收獲。因此，收獲機作業(yè)時應具有一定的作業(yè)速度。 (5)其它要求 馬鈴薯收獲機在盡可能減少自身動力消耗的情況下，其配套動力 應具有一定 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計 5 的儲備。分離機構(gòu)應具有排石、去秧功能，以適應土壤、地形等方面的變化，以及收獲后田地應平整，不能影響以后農(nóng)田作業(yè)要求。 [4] 馬鈴薯收獲機發(fā)展的主要制約因素 動力配套問題 11— 14kW拖拉機雖是目前農(nóng)村擁有量最多的動力機械，但問題的核心是小型拖拉機不適宜于配套單行收獲機，動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。實踐表明，不管收獲機械如何改進，馬鈴薯收獲仍然需要較高動力消耗， 現(xiàn)在與小型拖拉機配套的收獲機普遍存在動力不足的問題。雖然與 18— 22kW以上拖拉機配套的單行收獲機和 38kW 以上拖拉機配套的雙行收獲機克服了動力不足、適應性差的問題，作業(yè)質(zhì)量也較好，但農(nóng)戶擁有該類型拖拉機數(shù)量有限，在一定程度上制約了馬鈴薯收獲機械的發(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的發(fā)展，收獲機市場出現(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作業(yè)性能。 機具性能問題 目前我國各地 研制 的收獲機普遍存在可靠性差，作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定，適應性 不強，功能不 全等 問題。 馬鈴薯收獲機械的發(fā)展建議 (1) 機具類型多樣化、系列化、標準化。 我國馬鈴薯收獲機械的設(shè)計開發(fā)要適合國情，不但要適應我國廣大農(nóng)村現(xiàn)有的配套動力條件，還要適應各地不同的農(nóng)藝要求。 (2) 提高機具可靠性。 馬鈴薯收獲機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)計時應從結(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，進而提高整機的可靠性。 (3) 多功能聯(lián)合收獲。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計 6 目前許多機型只有挖掘功能，沒有分離清選和輸送功能，生產(chǎn)率相對較低，實際收獲時的 成本較高。因此，要通過消化吸收國外先進技術(shù)，進一步優(yōu)化挖掘、分離、清選和輸送功能，提高生產(chǎn)率。同時要提高機具的適應能力，完善根茬、殘膜的收集功能，使其真正實現(xiàn)多功能聯(lián)合作業(yè)。 (4) 加強基礎(chǔ)性能的研究。研究土壤性質(zhì)，可準確確定機具的受力特性，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)化機器結(jié)構(gòu)，提高其使用性能。 2 機具結(jié)構(gòu)特點、工作原理及性能參數(shù) 總體結(jié)構(gòu) 本任務設(shè)計的馬鈴薯挖掘機與 80100馬力的 拖拉機配套作業(yè)，掛接方式為后懸掛，作業(yè)時需 對行。該機主要由懸掛機架、轉(zhuǎn)動輸送篩、挖掘鏟及鏟架、切土圓盤刀、傳動機構(gòu)、擺動篩等機構(gòu)組成。鏟架通過螺栓安裝在懸掛機架的側(cè)板上，在鏟架上安裝有挖掘鏟。在機架上焊有 2點懸掛的地方，與拖拉機的懸掛機構(gòu)相連。在機架中部安裝有傳動機構(gòu)，它由傳動箱、一對錐齒輪和傳動軸組成。傳動機構(gòu)通過傳動軸與拖拉機的動力輸出軸連接，拖拉機的動力傳動到轉(zhuǎn)動輸送篩和擺動分離篩上，使轉(zhuǎn)動輸送篩轉(zhuǎn)動，將挖掘出的馬鈴薯輸送到擺動篩上達到分離效果。轉(zhuǎn)動輸送篩的主動軸的轉(zhuǎn)動作用由鏈條帶動，從而使轉(zhuǎn)動篩達到轉(zhuǎn)動的效果。傳動機構(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)運動，在連桿另一端帶動擺動篩使其擺動，使馬鈴薯和土壤達到分離的效果 [5] 。 主要工作原理 拖拉機通過懸掛機構(gòu)牽引馬鈴薯收獲機前進，拖拉機的動力輸出軸與收獲機的機傳動機構(gòu)通過傳動軸相連接，在拖拉機啟動后，結(jié)合動力輸出軸使其轉(zhuǎn)動，并通過傳動機構(gòu)傳送動力，使 轉(zhuǎn)動輸送篩 轉(zhuǎn)動、擺動篩轉(zhuǎn)動擺動；在拖拉機前進過程中，挖掘鏟挖出土垡，土垡沿挖掘鏟傳到轉(zhuǎn)動輸送篩上進行初次分離，然后由傳動篩輸送到擺動分離篩上再次分離，在擺動篩的擺動作用下薯塊和泥 土分離，并將薯塊成條狀鋪放在挖掘機的后面，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)墾大學畢業(yè)設(shè)計 7 作業(yè)行數(shù) 2 行 作業(yè)深度 200 mm 主軸轉(zhuǎn)速 540 r/min1? 配套動力（拖拉機） 80100 馬力 作業(yè)速度 ～ 1 m/s 純小時生產(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 挖掘部件的設(shè)計 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)需要進行調(diào)整； c 挖掘鏟應有較強的碎土能力，對粘重土壤保證土垡能順利通過，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、鏟架和切土圓盤刀組成。挖掘鏟與鏟架通過螺釘連接，鏟架固定在機架上。切土圓盤刀安裝高度可調(diào)節(jié)。 挖掘鏟的設(shè)計 挖掘鏟是挖掘機的主要部件，而挖掘鏟的參數(shù)的選擇是馬鈴薯挖掘機的設(shè)計基礎(chǔ)。 設(shè)計依據(jù) 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計 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 —— 挖凈率、傷薯率、明薯率等 , 對挖掘鏟的設(shè)計要求是 : 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 , 避免機前壅土 ,且減小篩分部件負荷 , 提高整機收獲的明薯率。 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的主要工作部件之一，結(jié)構(gòu)比振動式挖掘鏟和主動圓盤挖掘部件結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，不需要動力傳動。其缺點是容易產(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，挖掘鏟工作傾角過大或過?。? c 挖掘深度和前進速度超過設(shè)計值。 但在土壤條件好的情況下，正確使用挖掘機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內(nèi)外仍得到廣泛應用。 [7] 平面鏟主要參數(shù)的確定 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計 9 三角平面多鏟的鏟面為平面，且常用在鏈桿式挖掘機上。因此，該機采用三角平面多鏟，由 11個三角平面鏟組成，材料為 65Mn。固定方式是通過鏟柄固定在鏟架上，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清理，可由圖 4的受力分析確定 。 α2γ黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設(shè)計 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 ，土壤與鏟刃做相對運動。 公式中 P0 — 作用在鏟刃的阻力 (N) F — 土壤對鏟刃的摩擦力 (