【正文】 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(dòng)。70～ 80 年代，德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、匈牙利、日本和韓國(guó)亦相繼實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯作物生產(chǎn)機(jī)械化。20 年代末出現(xiàn)了升運(yùn)鏈?zhǔn)胶蛼?擲輪式馬鈴薯收獲機(jī)。 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)械化收獲起步早、發(fā)展快、技術(shù)水平高。我國(guó)現(xiàn)階段的馬鈴薯收獲機(jī)還是以簡(jiǎn)單挖掘人工揀拾為主。伴隨種植面積和產(chǎn)量的增長(zhǎng)，馬鈴薯收獲成為一個(gè)重要的研究課題。隨著市場(chǎng)對(duì)馬鈴薯需求的不斷增加，國(guó)外一些大公司紛紛在中國(guó)從事馬鈴薯生產(chǎn)與加工業(yè)務(wù)，國(guó)內(nèi)一些生產(chǎn)企業(yè)也紛紛加入這一領(lǐng)域，使得馬鈴薯生產(chǎn)開始向生產(chǎn)基地規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn) [6]。 世界馬鈴薯中心的研究表明：在世界范圍內(nèi)對(duì)馬鈴薯的需求到 2020 年將有望增長(zhǎng) 20%，超過水稻、小麥、玉米的增長(zhǎng)。我國(guó)是馬鈴薯生產(chǎn)第一大國(guó)，但卻是馬鈴薯成果轉(zhuǎn)化比較差的國(guó)家。本科學(xué)士論文 1 1 馬鈴薯收獲機(jī)的分析 馬鈴薯收獲機(jī)研究的目的和意義 馬鈴薯是我國(guó)繼小麥、水稻、玉米之后的第四大作物，主要分布在黑龍江、新疆、甘肅、內(nèi)蒙、山西、陜西、寧夏、云南、貴州、青海、吉林等省區(qū)，年產(chǎn)鮮薯近 6000 多萬噸。我國(guó)馬鈴薯種植面積以 10 萬 hm2/年的增長(zhǎng)速度逐年增加， 20xx 年達(dá)到 472 萬 hm2，產(chǎn)量居世界第 1 位 [12]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織報(bào)告，我國(guó)馬鈴薯平均產(chǎn)量?jī)H為 ，而歐美發(fā)達(dá)國(guó)家平均單產(chǎn) 35～ 43t/hm2。屆時(shí)發(fā)展中國(guó)家對(duì)馬鈴薯的需求將是 20xx 年的 2 倍 [35]。然而，一個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)卻是，占生產(chǎn)總用工 70%以上的馬鈴薯收獲作業(yè)至今基本上還是停留在傳統(tǒng)的人工割秧、鎬頭刨薯、人工撿拾的階段，嚴(yán)重影響了馬鈴薯的規(guī)模生產(chǎn)，使之 遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)的需求。國(guó)內(nèi)外對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)械研究投入了相當(dāng)大的人力和物力。而國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化與自動(dòng)化的結(jié)合，將液壓技術(shù)、振動(dòng)分析、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)應(yīng)用于作業(yè)機(jī)械中，大大地降低了勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度。 20 世記初，歐美國(guó)家出現(xiàn)畜力牽引挖掘機(jī)來代替手鋤挖掘馬鈴薯、隨后改由拖拉機(jī)牽引或懸掛。在 20 世紀(jì) 40 年代初，前蘇聯(lián)、美國(guó)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。 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 [8]。 美國(guó)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) 90 年代，美馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 2 國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯收獲機(jī)械化。近年來，歐美的馬鈴薯收 獲機(jī)型仍然是以大功率機(jī)組為主。有些國(guó)家和地區(qū)生產(chǎn)一些小型挖掘機(jī)械，如意大利的 SP100 機(jī)型為小型壟作收獲機(jī)械。日本在 1955 年以前使用畜力挖掘犁， 1955 年～ 196 年生產(chǎn)懸掛式拋擲式和升運(yùn)鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)， 70 年代開始引進(jìn)英國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的聯(lián)合收獲機(jī)，并研制適合日本國(guó)情的聯(lián)合收獲機(jī)，對(duì)于根菜（蘿卜、青芋等）機(jī)械收獲的研究從 1960 年開始，近幾年韓國(guó)、日本生產(chǎn)了一些小型馬鈴薯收獲機(jī)，如韓國(guó)高山機(jī)械工業(yè)公司生產(chǎn)的小型單行和雙行馬 鈴薯、地瓜挖掘機(jī)械 [1016]。在國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)械中，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)得到迅速發(fā)展，形成了用聯(lián)合收獲機(jī)直接收獲，或用挖掘 撿拾裝載機(jī)加固定分選裝置來進(jìn)行分段收獲的兩種全面實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)械化的配套系統(tǒng)，基本上實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯收獲機(jī)械化。像俄羅斯、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)美國(guó)、比利時(shí)和日本等國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)械化程度較高，收獲機(jī)械性 能穩(wěn)定。據(jù)有關(guān)材料介紹，現(xiàn)在第二代機(jī)型已經(jīng)研制成功并開始使用，它是一種從收獲到清理到包裝的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。 圖 1 EUROV1400L馬鈴薯收獲機(jī) 圖 2 Spirit8200馬鈴 薯收獲機(jī) 發(fā)展中國(guó)家基本上采用挖掘犁和挖掘機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè)，發(fā)達(dá)國(guó)家的馬鈴薯作本科學(xué)士論文 3 物收獲已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化聯(lián)合作業(yè)。東洋農(nóng)機(jī)公司、日本三 A 公司久保田公司等都生產(chǎn)適合小地塊作業(yè)的中小型自走式馬鈴薯作物收獲機(jī) [15]。但大多數(shù)機(jī)型在適應(yīng)性和質(zhì)量可靠性方面仍然不同程度地存在著一些問題，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面 ，一是損傷作物，因?yàn)橄蟠笏?、生姜此類作物，收獲時(shí)皮質(zhì)鮮嫩易損，而損傷后會(huì)嚴(yán)重影響其價(jià)格 。 由于進(jìn)口農(nóng)機(jī)具價(jià)格較高，農(nóng)民難以接受，馬鈴薯收獲機(jī)械還是要走國(guó)產(chǎn)化道路，而且還要根據(jù)中國(guó)國(guó)情，不能盲目照搬。 國(guó)內(nèi)根莖作物的機(jī)械化收獲還有較長(zhǎng)的路要走，不僅需要科研部門及企業(yè)的大力研制及投入，還牽涉到農(nóng)民的認(rèn)識(shí)和接受問題。農(nóng)機(jī)不可能滿足多種農(nóng)藝要求，只有農(nóng)民認(rèn)識(shí)和接受了一種機(jī)具，采用較為統(tǒng)一的農(nóng)藝，才能有利于這種機(jī)具的大量推廣和應(yīng)用。根據(jù)以上分析，在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)農(nóng)村市場(chǎng)的實(shí)際情況，分析國(guó)內(nèi)馬鈴薯類作物的農(nóng)藝要求和 土壤的物理特性而研制出的多功能馬鈴薯類收獲機(jī) [16]。 （ 2） 安全性及通用性是產(chǎn)品發(fā)展的重要目標(biāo)。 （ 4） 技術(shù)進(jìn)步、操作方便和售后服務(wù)將成為企業(yè)生存的三大關(guān)鍵因素。收獲塊根和馬鈴薯作物時(shí)，除了用手直接拔取外，主要是使用尖頭木棍 (木耒 )或骨鏟、鹿角鋤等工具挖取。重要的一點(diǎn)是，在收獲期間應(yīng)避免出現(xiàn)碰傷或其它損傷，因?yàn)檫@會(huì)給貯藏期疾病提供入口。 多功能馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) （ 1）向適應(yīng)性，通用性發(fā)展 如采取在一臺(tái)馬鈴薯收獲機(jī)上換裝不同型號(hào)的清選、分離裝置，摘果裝置 [19]。采用通用性好的果秧分離機(jī)構(gòu)，適用于不同種類根莖類作物的秧蔓與果實(shí)的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸將兩者分離，以適應(yīng)多種作物和多種形式馬鈴薯作物的收獲要求。 （ 3）向多功能聯(lián)合型機(jī)械發(fā)展 增加農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用方向，避免機(jī)械的單一性，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，可用于花生、本科學(xué)士論文 5 大蒜等多種根莖類作物的聯(lián)合收獲等作業(yè)聯(lián)合在一起，并可增加其收割功能，以提高機(jī)具利用率 [21]。 （ 5）簡(jiǎn)化操作 簡(jiǎn)化操作減少輔助工作時(shí)間， 提高工作速度這是提高收獲作業(yè)生產(chǎn)率的又一途徑，如在可能的前提下盡量增大集收集箱的容積，減少裝卸的次數(shù)，其底部采用可打開的形式，以加快其收獲完畢 后清掃的時(shí)間。如可將單片機(jī)控制技術(shù)引入挖掘機(jī)械，采用微機(jī)根據(jù)土壤類型，馬鈴薯的類型自動(dòng)控制挖掘深度和清選程度，提高收獲自動(dòng)化效率。將是馬鈴薯收獲機(jī)械發(fā)展的又一特點(diǎn) [2226]。拖本科學(xué)士論文 7 拉機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過減速器和帶輪將所需要的動(dòng)力傳送到鏈輪上，鏈輪帶動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)分離裝置運(yùn)動(dòng)，將從挖掘鏟部挖出的馬鈴薯向機(jī)器后方運(yùn)送， 同時(shí)由于有抖動(dòng)輪的作用，使得馬鈴薯在輸送的過程中實(shí)現(xiàn)馬鈴薯與土的分離，而達(dá)到了分離的目的。 馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 8 3 傳動(dòng)比的確定與減速器的選擇 傳動(dòng)比的確定 該多功能馬鈴薯收獲機(jī)的配套動(dòng)力為 ～ 50KW 的拖拉機(jī)，其輸出軸的轉(zhuǎn)速為 540r/min，通過一級(jí)減速器和帶傳動(dòng)，設(shè)其總的傳動(dòng)比 ?i 減速器的傳動(dòng)比 21?i 。 其結(jié)構(gòu)如圖 6： 圖 6 減速器結(jié)構(gòu)圖 本科學(xué)士論文 9 4 帶輪和鏈輪的設(shè)計(jì) 帶輪的設(shè)計(jì) 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)是 多功能馬鈴薯收獲機(jī) ，故屬于載荷變動(dòng) 較 大的機(jī)械，原動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)（普通轉(zhuǎn)矩鼠 籠式），工作時(shí)間小于 10 小時(shí) /天，啟動(dòng)形式為軟啟動(dòng)。 故： kPKP Aca ???? AK 工作情況系數(shù) 取 AK =。 （ 2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 ： 1） 初選主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 D1 根據(jù)所選 V 帶型號(hào)參考，選取 min1 DD ? ，選 mmD 801 ? 。0 ??????? 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距的變動(dòng)范圍為： mmLaa d i n ??? mmLaa d 8 a x ??? （ 4） 驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角 根據(jù)公式 （ 8— 6） 及對(duì)包角的要求，應(yīng)保證： ? ? ?? 60180 121 ???? a DDa ? ? ?? 60350 80107180 ???? ?? ?? 120175 （ 5） 確定 V 帶的根數(shù) 由公式（ 8— 22）知 ? ? ???? KPKKP PZ L ca? 取 Z=4 根。 （ 8） V 帶計(jì)算結(jié)果 表 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表 設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目 結(jié)果 說明 工作情況系數(shù) kA 計(jì)算功率 Pca 選取 V帶型號(hào) A 小帶輪直徑 D1 80mm 可選比表中大的值 大帶輪直徑 D2 107mm 驗(yàn)算 V帶的速度 V 初定中心距 a0 350 參考實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)確定 初算 V帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L39。 (10) 帶輪的形式 帶輪的結(jié)構(gòu)由帶輪直徑大小而定， 因小帶輪基準(zhǔn)直徑 D≤（ ～ 3） d，所以采用實(shí)心式。 （ 11） 帶輪尺寸 的 計(jì)算 小帶輪的軸孔直徑，小帶輪與 減速器 相連， 故 取 d =40mm。 設(shè)大帶輪軸孔直徑 mmd 45? 。通過鏈輪使得鏈的線速度為 。由前面的計(jì)算已經(jīng)得出鏈輪的直徑 r=62mm。通過查表 所以取 2521 ?? ZZ (2)初定傳動(dòng)中心距 a 根據(jù)公式 5 0 )p~30(0 ?a 初取 p400 ?a (3)確定鏈長(zhǎng) pL 212