【正文】 的泥土量和能量消耗，同時(shí)還要防止挖掘鏟纏草和奎土，要在不同的上壤條件和濕度下，圓滿的完成這一任務(wù)或與挖掘鏟有關(guān)的各項(xiàng)任務(wù)是非常困難的，因此對挖掘鏟的要求是 : (1)將所有薯塊挖出，保證挖凈 。 研究方法 1)通過到我省馬鈴薯種植地進(jìn)行實(shí)地考察，查閱大量的文獻(xiàn)資料，吸收并借鑒國內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)械及其它收獲機(jī)械輸送系統(tǒng)的成功之處，研究并確定馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)起獲與分離輸送系統(tǒng)的主要參數(shù)。薯塊在輸送過程中極易傷害表皮，對儲存極為不利，因此需在輸送過程中研究應(yīng)用新結(jié)構(gòu)、新材料，避免在薯塊輸送過程中 損傷馬鈴薯。 2)研究并確定挖掘與分離各組成部分的結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行理論分析，使其結(jié)構(gòu)、性能達(dá)到最佳。因此 ，針對以上問題，必須在薯塊挖掘與分離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。本文主要對 4TU2 型馬畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 9 頁 鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)的起獲與分離系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對該機(jī)挖掘與旋齒的主要部件和機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地設(shè)計(jì)計(jì)算和理論探討。 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。 5)提高分離率，降低傷薯率以及勞動強(qiáng)度的重點(diǎn)是輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和輸送工作諸機(jī)理的研究，包括輸送性能與運(yùn)動參數(shù)分析，參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。馬鈴薯收獲的難題是馬鈴薯的掘出、集中、分撿 (需回收 2 遍 )，為了擴(kuò)大馬鈴薯生產(chǎn)的規(guī)模，需走機(jī)械化發(fā)展的道路。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。 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 8 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)。但甘肅馬鈴薯種植、中耕作業(yè)以及收獲機(jī)械化落后，機(jī)械化水平達(dá)不到 1%的水平，嚴(yán)重制約著甘肅馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。要發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè)，首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)馬鈴薯種植及收獲機(jī)械化，馬鈴薯種植及收獲機(jī)械化離不開性能優(yōu)良的收獲機(jī)械，因此研發(fā) 適合我國農(nóng)藝種植要求的新機(jī)具，尤其是馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)械，顯得尤為重要 [6]。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。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。 本課題研究的意義、 內(nèi)容及方法 研究意義 目前我國馬鈴薯種植面積正在接近蔬菜種植面積，達(dá) 500 萬 hm2，年總產(chǎn)量近 8000萬噸，已成為世界馬鈴薯生產(chǎn)大國，機(jī)械化作業(yè)是社會發(fā)展的必然趨勢。此外，中國農(nóng)機(jī)化科學(xué)研究院在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上還優(yōu)化設(shè)計(jì)了兩種新型馬鈴薯聯(lián)合收割機(jī)，一種是背負(fù)式聯(lián)合收割 4UL1型、一 種是拖拉機(jī)后懸掛式 4UW120 型。 4ULDX1500 型馬鈴薯收獲機(jī)配有兩種傳動鏈輪，使柵條輸送帶實(shí)現(xiàn)高低兩種運(yùn)行速度，適宜不同土質(zhì)地塊上作業(yè)；兩側(cè)不設(shè)切土圓盤，避免機(jī)具進(jìn)行不對壟作業(yè)時(shí)嚴(yán)重破碎土豆現(xiàn)象；兩側(cè)設(shè)有分薯板，可將土豆推向側(cè)邊，避免壓損。這其中最有代表性的是內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的 4SW40 型、 4SW60 型馬鈴薯挖掘機(jī)和內(nèi)蒙古呼和浩特市得力新技術(shù)設(shè)備廠生產(chǎn)的 4ULDX1500 型馬鈴薯收獲機(jī)。 圖 13 4U2 馬鈴薯收獲機(jī) 圖 14 1700 型馬鈴薯收獲機(jī) 4U2 potato harvester 1700 potato harvester 近年來針對以上不足，和馬鈴薯生產(chǎn)現(xiàn)狀的迫切需要，國內(nèi)先后有多家科研單位和企業(yè)研制馬鈴薯收獲機(jī)。 由此看來，我國對馬鈴薯收獲機(jī)械的研制起步較晚，發(fā)展也相對緩慢，目前國內(nèi)機(jī)畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 6 頁 型以小型、配套動力小，結(jié)構(gòu)簡單、輕便 為主，處于中小型懸掛收獲機(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)。到 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。其中大型機(jī)具的配套動力在 30KW 以上，中型機(jī)具的配套動力在 2230KW，小型機(jī)具的配套動力在 15KW。其中有西德哈格多思農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的集條收獲機(jī)。后來，最有代表性 的是內(nèi)蒙古農(nóng)機(jī)所研制的與 拖拉機(jī)配套的 4U1 型馬鈴薯集條收獲機(jī)，進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。在 20 世紀(jì) 60 年代初期，有關(guān)農(nóng)機(jī)部門開始了研制工作，引進(jìn)了西德 VR波蘭 RCE英國 Johson、瑞士 Samro Junior 和前蘇聯(lián)的 KTH2 型馬鈴薯收獲機(jī)并進(jìn)行了生產(chǎn)性能試驗(yàn)，力圖吸收消化國外技術(shù)、開發(fā)同類產(chǎn)品。 國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展歷史 我國在馬鈴薯收獲機(jī)械研制方面處在一個(gè)相對落后薄弱的狀況，用于機(jī)械化收獲的面積不足 1%，繁重落后的體力勞動 仍然是馬鈴薯收獲和的主要方式。如韓國高山機(jī)械公司生產(chǎn)的小型的單行和雙行馬鈴薯、地瓜挖掘機(jī)，相對比較適合中小地塊。如圖 12 所示比利時(shí)“迪沃夫”公司生產(chǎn)的馬鈴薯收獲機(jī)，它具有速度快，效果好，能將挖、篩、選同時(shí)操作等優(yōu)點(diǎn)。德國格瑞莫（ GRIMME）公司生產(chǎn)的 GT170 馬鈴薯挖掘機(jī)采用液壓仿行輪，實(shí)現(xiàn)挖掘深度可隨地面仿行性。德國“嘉博曼”公司生產(chǎn)的 Pyra2 型 2 行馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，該機(jī)裝有裝卸輸送帶、莖葉拔除輥、萬向軸、照明設(shè)備，挖掘器還裝有轉(zhuǎn)向軸和壓縮空氣裝置，其配套動力為 60KW，如圖 11 所示。第二類是以德國、意大利、挪威等國生產(chǎn)的機(jī)型為代表與中型拖拉機(jī)配套的牽引式馬鈴薯收獲機(jī)。它們的共同特點(diǎn)是一次完成切蔓、挖掘、分離、篩選、分 級、提升、卸料等作業(yè)，但是體積較為龐大、顯得有點(diǎn)笨重，而且消耗功率也大，僅適合在大面積的土地上使用，不適合中小地塊。根據(jù)國家、收獲地塊類型不同可分為兩種類型：第一類是以俄羅斯、美國等國生產(chǎn)的機(jī)型為代表，普遍采用大功率自走式聯(lián)合收獲機(jī)。觀察國外馬鈴薯收獲機(jī)械，挖掘機(jī)的生產(chǎn)和使用所占的比例趨于下降，而聯(lián)合收獲機(jī)得到了迅速的發(fā)展。在這些機(jī)型中，有很多是由大功率的拖拉機(jī)變型而成，如荷蘭在拖拉機(jī)的基礎(chǔ)上按照甜菜聯(lián)合收獲機(jī)的原理制成的四行馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，為了加強(qiáng)篩選效果，分離器有四個(gè)液壓泵帶動。在 40年代初，前蘇聯(lián)、美國就開始研制、推廣應(yīng)用馬鈴薯收獲機(jī)械， 50 年代末即己實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。 20 年代末又相繼出現(xiàn)了升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛼仈S輪式的馬鈴薯挖掘機(jī)。目前，發(fā)達(dá)國家馬鈴薯的收獲已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合作業(yè)，而發(fā)展中國家基本上還是采用挖掘犁和挖掘機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè)。 國外馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展歷史 馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了手工收獲，半機(jī)械化收獲和聯(lián)合收獲三個(gè)階段。按工藝過程完成的程度，馬鈴薯收獲機(jī)械可分為：簡單挖掘機(jī)、馬鈴薯挖掘機(jī)和馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)。 馬鈴薯的收獲工作主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1 挖掘泥土； 2 將疏松的泥土 小土塊 石塊等從薯塊中分離出去； 3 除掉地面上的莖與雜草； 4 將薯塊進(jìn)行分級及裝載等。本文也就這一難題，設(shè)計(jì)出了一種 新型馬鈴薯收獲機(jī)的挖掘與分離系統(tǒng)。據(jù)世界馬鈴薯中心研究表明：在世界范圍內(nèi)對馬鈴薯的需求到 2020 年將有望增長 20%，超過水稻、小麥、玉米的增長，屆時(shí)發(fā)展中國家對馬鈴薯的需求將是 2021 年的 2 倍，幾乎占全球總產(chǎn)量的一半。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)。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”。 馬鈴薯的營養(yǎng)價(jià)值 馬鈴薯是全球繼小麥、水稻、玉米之后的第四大糧食作物，它作為一種糧食作物在同等條件下其單位面積蛋白質(zhì)產(chǎn)量分別是小麥的 2 倍，水稻的 倍，玉米的 倍；所含VC 是蘋果的 10 倍， VB 是蘋果的 4 倍；其他礦物質(zhì)含量是蘋果的 10 倍以上。我國馬鈴薯市場潛力巨大，栽培發(fā)展迅猛，品種繁多 ，這一發(fā)展趨勢與世界馬鈴薯發(fā)展趨勢是一致的。其中內(nèi)蒙大約 萬 hm甘肅 2021 年已達(dá) 萬 hm云南 2021 年達(dá) 萬 hm貴州大約 50萬 hm黑龍江大約 萬 hm2。 2021 年已達(dá) 萬 hm2，是全世界馬鈴薯種植面積最大的國家，占全球種植面積的 25%以上，占亞洲種植面積的 60%左右，平均單產(chǎn) 。近年來，世界馬鈴薯的種植面積一直保持在 2021 萬 hm左右，種植馬鈴薯的國家和地區(qū)有 150 個(gè) ,主要集中在歐洲和亞洲，中國、俄羅斯、烏克蘭、印度四大生產(chǎn)國占世界種植面積的一半。在 1999～ 2021 年期間，全球馬鈴薯的種植面積每年保持在 1900 萬 hm 左右。 馬鈴薯 (Solanlum tuberosum L.)是一種一年生草本塊莖植物，被稱做土豆，洋芋，藩芋，山藥蛋，荷蘭薯等，在糧食產(chǎn)量排名中僅次于玉米、水稻和小麥而躍居第四位。我國馬鈴薯種植面積以 10 萬 hmm2/年的增長速度逐年增加， 2021 年達(dá)到 472 萬 hm2，產(chǎn)量居世界第 1 位； 2021 年，黑龍江省種植面積 60 萬 hm2， 產(chǎn)量達(dá)到 960 萬 t。 目前， 全世界主要種植馬鈴薯的國家有 148 個(gè)，總面積達(dá) 1838 萬 hm2，總產(chǎn)量 3 億 t。 separating device. 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 用 紙 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 第 1 頁 目 錄 摘 要 I Abstract V 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................... 1 馬鈴薯種植概況 ........................................................................................................... 1 馬鈴薯的價(jià)值 ............................................................................................................... 2 馬鈴薯的營養(yǎng)價(jià)值 ..................................................................................................... 2 馬鈴薯的工業(yè)價(jià)值 ..................................................................................................... 2 課題研究背景 ............................................................................................................ 2 馬鈴薯收獲機(jī)概述 ....................................................................................................... 3 國外馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展歷 史 ....................................................................................... 3 國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展歷史 ....................................................................................... 5 本課題研究的意義、 內(nèi)容及方法 ............................................................................. 7 研究意義 ................................................................................................................... 7 研究內(nèi)容 ............................................................................