【正文】 獲機得到迅速發(fā)展，形成了用聯(lián)合收獲機直接收獲，或用挖掘撿拾裝載機加固定分選裝置來進行分段收獲的兩種全面實現(xiàn)收獲機械化的配套系統(tǒng)，基本上實現(xiàn)了馬鈴薯收獲機械化。目前，國外一些馬鈴薯收獲機械不但生產(chǎn)率高而且將高新技術(shù)已融于農(nóng)具之中，如采用振動、液壓技術(shù)進行挖掘，采用傳感技術(shù)控制喂入量、馬鈴薯傳運量及分級裝載；采用氣壓、氣流、光電技術(shù)進行碎土和分離以及利用微機進行監(jiān)控和操作等。 我國薯類收獲機的發(fā)展前景由于，薯類在我國的種植面積廣泛、營養(yǎng)豐富均衡、高產(chǎn)量高等諸多特點，機械化收獲薯類必然向著多極化發(fā)展。(2)在地塊較小、地貌不整齊的區(qū)域，如丘陵山地等地區(qū)，小型小功率型收獲機適合作業(yè)。 丘陵山地薯類收獲機的主要研究內(nèi)容 研究內(nèi)容針對小型薯類收獲機的現(xiàn)狀進行研究分析，設(shè)計丘陵薯類收獲機的的挖掘及土壤分離部件，達到收獲效率高，經(jīng)濟效益實惠，適合丘陵作業(yè)。重點進行薯類挖掘部件、輸送分離部件的設(shè)計和主要參數(shù)的計算， 技術(shù)路線（1）、查詢有關(guān)薯類收獲機械的相關(guān)資料，確定丘陵山地薯類收獲機設(shè)計的主要目的。對丘陵山地薯類收獲機的挖掘部件、薯土分離裝置的重點研究。（4）、研究薯類收獲機挖掘鏟運動速度、輸送鏈運動速度和拖拉機前進速度的主要參數(shù)（傳動比等）與薯類收獲質(zhì)量的精確，確定達到最佳收獲狀況。2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 結(jié)構(gòu)方案論證根據(jù)馬鈴薯的生長狀況和挖掘要求可知，馬鈴薯收獲的過程：挖掘馬鈴薯、分離泥土、鋪放晾曬等工序。設(shè)計方案一 圖21丘陵山地薯類收獲機原理簡圖 如圖2—1所示：1）動力傳動過程：有拖拉機動力輸出軸輸出動力通過機械傳動最終到機架曲柄上，這樣實現(xiàn)了來自拖拉機動力傳至曲柄，曲柄做圓周運動導(dǎo)致分離裝置擺動。2）工作原理：由拖拉機動力輸出軸為原動力，采取懸掛式田間作業(yè)。3）方案分析：（1）雖然整體裝配簡單，運動路線清晰，但在實際作業(yè)過程中，機具有明顯的前后擺動，導(dǎo)致拖拉機的發(fā)動機受嚴重沖擊，從而影響到發(fā)動機的使用壽命；（2）在收獲過程中容易漏挖果實；（3）擺放不整齊，明薯率低，影響到機組的前進通過性；[3]綜上所述，該方案還有改進的地方。設(shè)計方案二圖22丘陵山地薯類收獲機原理簡圖如圖22所示1）工作原理：隨著機組前進，挖掘鏟向前推進，掘起壟中的薯類果實和土壤的混合物；拖拉機的總動力通過機械傳動最終到鏈輪，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）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。綜上所述，該方案還有改進的地方。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。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。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。（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。如圖24所示，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)。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)。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。圖24馬鈴薯收獲機結(jié)構(gòu)簡圖 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。輸送分離部件采用升運鏈式，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。 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。圖31機架結(jié)構(gòu)簡圖 機架的尺寸確定 由于挖掘?qū)挾仍?00mm，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=2000mm。 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)。(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。(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。紅薯多為單壟單行種植，馬鈴薯多為單壟雙行。因而設(shè)計旋挖刀的入土深度可在15～30cm內(nèi)調(diào)整[5]。 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。為滿足上述要求，采用了組合式挖掘部件[6]。三角平面多鏟直接與機架剛性連接。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。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65。被廣泛的應(yīng)用于馬鈴薯挖掘中。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]。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。從圖中可得到下列不等式：即： 公式 （3—2）一般取，該挖掘鏟采用。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： 公式(3—3) 公式(3—4) 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)。鏟的長度可由挖掘深度h與傾角α計算，即： 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。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。 單鏟片寬度B當(dāng)挖掘鏟的 、 、L選定后，下一步是確定鏟寬。最后得到的挖掘鏟的結(jié)構(gòu)圖，如圖34所示。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。因此，鏈面在三星抖動器的作用下產(chǎn)生振動。三星抖動器由線速度一定的分離輸送器帶動旋轉(zhuǎn)。分離輸送器桿條在向后運動的同時受抖動器作用而上下抖動，使大部分土壤變松并落到桿條鏈下部壟溝內(nèi)，薯塊則被順利運送到尾部落到側(cè)向輸送器上。分離輸送器的桿條間隙如圖35所示，圖35桿間距示意圖從圖中可以看出下面的關(guān)系：