【文章內(nèi)容簡介】 械傳動最終到鏈輪，薯類果實和土壤混合物被推進到輸送鏈上，在經(jīng)過輸送鏈的振動分離后將土馬鈴薯馬鈴薯分離，最后將薯類果實散落到地面。 2）方案分析： （ 1）固定挖掘產(chǎn)不靈活，適應(yīng)性差。 （ 2）果實最終零亂的落在地面上，這樣不便于機組的正常前進，也不能便于人工的收集。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 （ 3）薯土分離效果差、明薯率低，最終不能滿足農(nóng)藝要求 [4]。 綜上所述，該方案還有改進的地方。所以方案不可取。 設(shè)計方案三 圖 23 丘陵山地薯類收獲機原理簡圖 如圖 23所示 1）工作原理： 拖拉機的動力輸出軸輸出動力經(jīng)傳動系到達鏈輪上，機組前進的同時，挖掘鏟挖掘薯類果實，薯土混合物傳到輸送鏈上。輸送鏈在三星振動輪的振動下將馬鈴薯和土壤分離開。分開后的馬鈴薯在鋪放柵條的約束下整齊的擺放在地面上。整個過程經(jīng)過了傳遞動力、挖掘、輸送、分離、鋪放四道工序。 2）方案分析： （ 1）此種方案采用了彈性挖掘鏟，很大程度上提高了薯類收獲機的適應(yīng)性。 （ 2）采用鏈?zhǔn)椒蛛x裝置能提高薯土分離效果，在該方案中設(shè)計了三星振動輪，使薯土分離效果更明顯。 （ 3）設(shè)計了鋪放柵條，該裝置能提高明薯率、使馬鈴薯鋪放整齊，為機組在前進的過程中清理了障礙，從而提高了作業(yè)效率。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 結(jié)構(gòu)方案確定 通過對上述擬定方案結(jié)合本次設(shè)計的主要目的，總結(jié)出第三種方案適合。如圖 24所示，該機主要由挖掘部件 4 和振動輸送分離部件 組成，可一次性實現(xiàn)馬鈴薯的挖掘、輸送、分離和集條鋪放等作業(yè)。拖拉機動力輸出軸輸出的動力，經(jīng)過萬向節(jié) 11 到達變速器帶輪 12，經(jīng)皮帶 13到達 輸送鏈主動輪 9，帶動輸送鏈 7 轉(zhuǎn)動 ,輸送鏈從動輪 5 三星抖動器 7 隨鏈條一起轉(zhuǎn)動，鎮(zhèn)壓輪 切土圓盤 地輪 挖掘鏟 4 在拖拉機的拖動下前進。 被挖掘鏟挖出的馬鈴薯隨鏟面上升最終落到輸送鏈上，進行下一步的分離輸送作業(yè)。該過程中三星振動器在鏈輪的帶動下轉(zhuǎn)動，使得輸送鏈上下抖動，提高土薯分離率。尾端柵條 10 起集條作用，使馬鈴薯挖掘成條鋪放與地面上，便于人工撿拾。實現(xiàn)了馬玲薯挖掘、分離、鋪放的一次性作業(yè)，顯著提高了工作效率。 圖 24 馬鈴薯收獲機結(jié)構(gòu)簡圖 器 結(jié)構(gòu)組成 該課題設(shè)計的馬鈴薯挖掘機由機架、鎮(zhèn)壓輪、切土圓盤、挖掘鏟、輸送鏈從動輪、輸送鏈、三星抖動器、地輪、輸送鏈主動輪、柵條、聯(lián)軸器、變速器、帶輪、皮帶等機構(gòu)組成。 結(jié)構(gòu)原理 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 挖掘部件采用 彈性 挖掘鏟，鏟在拖拉機拉力的作用下入土挖掘，把土薯混合物挖出。輸送分離部件采用升運鏈?zhǔn)?，連桿間隙小于一般薯塊的最小特征尺寸，土薯混合物在抖動器的作用下分離，土坯破裂落到地面上，薯塊隨著升運鏈上升到尾端落到 疏松的土壤表面。可在保證分離率的同時，提高收凈率、降低破損率。 結(jié)構(gòu)特點 該方案設(shè)計的馬鈴薯收獲機結(jié)構(gòu)簡單、分離效果明顯、作業(yè)效率高、配套動力小，解決了配套動力不足的難題，便于在廣大丘陵、山區(qū)推廣使用。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 3 主要零部件設(shè)計 機架的設(shè)計 丘陵山地薯類收獲機機架采用 鋼件焊接而成，整體尺寸是通過拖拉機懸掛裝置和挖掘鏟工作寬度決定的。 圖 31 機架結(jié)構(gòu)簡圖 機架的尺寸確定 由于挖掘?qū)挾仍?500mm，所 以機架的寬度應(yīng)超過工作寬度的寬度應(yīng)為 700mm～800mm，為了能使刀軸支撐架更好的連接，機架寬度取 750mm。機架的總長度是通過收獲后 馬鈴薯 蔓輸送的路程和拖拉機動力輸送過程中動力軸的位置確定的，為了能夠達到更好的分離效果輸送鏈選擇長度為 660mm，拖拉機傳遞過程中二級帶傳動的中心距 a=760mm，拖拉機懸掛架的長度為 250mm。機架總長度應(yīng)在 L=660+760350=1890mm，因機架總長度應(yīng)大于實際應(yīng)用長度取 L=20xxmm。機架的高度應(yīng)根據(jù)拖拉機懸掛架的拉桿高度H1=780mm 和動力輸出軸離地面的 高度 H2=510mm 確定的，機架離地面的高度為 280mm，取機架最高處到最低處的距離為 H=500mm。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 收獲機的機架使用和調(diào)整 (1)功過拖拉機的的遙控桿控制懸掛架的升降，使機架達到工作狀態(tài)。 (2)動力輸出的遙控干控制動力的輸出間接控制了集體的工作。 (3)調(diào)整工作的寬度是由機架動力軸上的套筒和刀軸的軸承座調(diào)整決定的。 (4)其 它 調(diào)整是通過機體上的調(diào)整螺母調(diào)整。 (5)機架上焊接的連接鋼板應(yīng)針對主要工作部件的中心位置確定。 挖掘鏟的設(shè)計 由薯類作物的農(nóng)藝特征可知 ， 薯類 主要 為起壟種植。 紅薯多為單壟單行種植，馬鈴薯多為單壟雙行 。 薯類成熟塊莖一般生長在 5～ 30cm的土層，塊莖的生長寬度一般為 40cm左右。 因而設(shè)計旋挖刀的入土深度 可在 15～ 30cm內(nèi)調(diào)整 [5]。 丘陵山地薯類收獲機中 挖掘 鏟采用彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計，該機構(gòu)可增加挖掘鏟的彈性變形，提高其使用壽命。 挖掘鏟的選型 挖掘部分的作用是把薯類果實和土壤一起挖起，然后經(jīng)過輸送鏈分離清選。對挖掘部件的要求如下：在盡量少挖取土壤的情況下挖凈薯塊；挖掘深度穩(wěn)定不損傷薯塊，并可根據(jù)需要進行調(diào)整；挖掘鏟應(yīng)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；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 [6]。這種挖掘部件由三角平面多鏟和鏟架組成。三角平面多鏟直接與機架剛性連接。 三角平面多鏟的鏟面為平面，其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，且常用在鏈桿式挖掘機上。一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，達到減少阻力的目的；另一方面減輕機具前部重量，防止鏟尖下陷。多片鏟在工作時發(fā)生局部磨損時，更換方便維修成本低。因此，該機采用三角平面多鏟，由三個三角平面鏟組成，材料為 65Mn。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 鏟刃夾角 ? 圖 32 挖掘鏟參數(shù)及受力圖 三角挖掘鏟結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝少。被廣泛的應(yīng)用于馬鈴薯挖掘中。鏟面由三片挖掘鏟組成，剛性的固定在鏟架上，各鏟之間留有滑草間隙。挖掘鏟的主要參數(shù)有：刃切口夾角 ? 、挖掘鏟與地面的夾角 ? 、鏟的長度 L、鏟的寬度 B[7]。如圖 32所示。選擇挖掘鏟刃口夾角的值必須使雜草和莖稈都能滑離鏟刃。使莖稈滑離刃口的力如圖 32（ d） 所示，它必須滿足下列不等式： 11111 ?? tgRRR nnt ?? 公式（ 3— 1） 式中 R1 — 作用于鏟刃的阻力（ N）； 1? — 莖桿對鋼的摩擦系數(shù)； 1? ?? 。 從圖中可得到下列不 等式： 111 2s in2c o s ??? tgRR ? 即： 1902 ?? ?? ? 公式 （ 3— 2） 一般 2? 取 ?? 55~45 ，該挖掘鏟采用 ??100? 。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 鏟面傾角 ? 和鏟體總長度 L 挖掘鏟的傾角α和鏟的長度 L可由圖 32(b)的受力分析求得。根據(jù)土壤在挖掘鏟上的受力分析可建立如下平衡方程式： 0s i nc o s ??? ?? GFP 公式 (3— 3) 0s i nc o s ??? ?? PGN 公式 (3— 4) NF ?? 公式 (3— 5) 式中 P — 沿著挖掘鏟移動掘起物所需的力 (N)； N — 鏟對土壤的反作用力 (N)； G — 鏟面上土壤的重力 (N)； F — 土壤對鏟的摩擦力 (N)； ? — 土壤對挖掘鏟的摩擦系數(shù)。 將式 (3)， (4)， (5)聯(lián)立求解得： ???????? ??? GP GP? ?? ar c tan 公式（ 3— 6） ? ??? ?? tanGP 公式（ 3— 7） 挖掘鏟的工作阻力不僅只是由于鏟起的土 壤沿鏟移動而產(chǎn)生的，同時也是由切割土壤所造成的 [8]，若不考慮壟臺沿著挖掘鏟移動速度變化的影響，鏟的總阻力可以用下面的關(guān)系式來表達： ? ? KAGPPR ????? ??t a n1 公式（ 3— 8） 式中 ? — 土壤對鋼的摩擦角； K— 挖掘壟溝的比阻系數(shù) ( 2/mN )，輕質(zhì)土壤 K=16000～ 20xx0（ 2/mN ）；中等輕質(zhì)土壤 K=20xx0～ 24000（ 2/mN ）；中等堅實土壤 K=24000～ 3000（ 2/mN ） A— 挖掘壟溝的橫截面積（ 2m ）。 鏟的長度可由挖掘深度 h與傾角α計算，即： ?sin/hL? 公式 （ 3— 9） 由農(nóng)藝要求可知，挖掘深度 h=15～ 25cm時才能將馬鈴薯完全挖出，并不損壞馬鈴薯。最后青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 根據(jù)各個公式得：鏟的最大傾角α =25? ，φ =30? （中等輕質(zhì)土），鏟的最大長度為 49cm。取 L=40cm；并可計算出挖掘鏟在中等輕質(zhì)土壤，挖掘最大傾角 25176。時的最大挖掘阻力為3086 N。 單鏟片寬度 B 當(dāng)挖掘鏟的 ? 、 ? 、 L選定后，下一步是確定鏟寬。設(shè)計要求取總寬度為 600mm，取單鏟寬度 B為 160mm，則產(chǎn)片間隙為 10mm，挖掘鏟的厚度為 5mm。最后得到的挖掘鏟的結(jié)構(gòu)圖，如圖 34所示。 圖 34 挖掘鏟平面圖 振動分離輸送裝置的設(shè)計 振動分離輸送裝置采用升運鏈?zhǔn)健?當(dāng)被掘起的土垡、薯塊及莖桿等向上輸送時，在輸送鏈的作用下， 土垡被疏松，土壤通過桿間隙篩出，薯塊則被輸送到側(cè)向輸送器。為增強分離效果，在分離輸送器上裝有三星抖動器 [9]。因此，鏈面在三星抖動器的作