【正文】 ........................................................................................................24 6 結(jié)論與建議 ................................................................................................................................25 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................26 致 謝 ............................................................................................................................................27 I 丘陵山地薯類收獲 機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)針對國內(nèi)外 薯類 收獲機(jī)的現(xiàn)狀及其性能特點(diǎn)， 設(shè)計(jì)研究 出 了一種新型 薯類 收獲機(jī)，采用 彈性挖掘 鏟挖掘的 方法、 輸送鏈?zhǔn)绞硗练蛛x裝置 ，研究了收獲機(jī)最佳方案。該機(jī)具整機(jī)布置合理，收獲效率高，適合收獲 各種土壤條件下生長的 馬鈴薯、紅薯等薯類作物 。 Linksstyle Transport。 Vibration Isolation 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 設(shè)計(jì)的目的和意義 近些年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，薯類農(nóng)作物已經(jīng)在我國經(jīng)濟(jì)作物中占有相當(dāng)?shù)谋壤?。薯類收獲機(jī)在整個研制乃至最終投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，務(wù)必保證其特有的技術(shù)參數(shù)，如挖凈率 ≥ 97%、明放率 ≥ 96%（機(jī)械收獲后明放于地表的薯塊）、傷損率（收獲中被機(jī)械損傷深達(dá)表皮以后的薯塊） ≤ 3%、破損率（收獲中有肉眼可見表皮損傷的薯塊） ≤ 3%等的基本要求指標(biāo) [1]。鑒于此，丘陵山地的薯類收獲機(jī)設(shè)計(jì)成為必然要求。 薯類 收獲機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 薯類收獲機(jī)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 解放初期 ,我國收獲馬鈴薯采用人工刨或用犁挖掘的落后方式。直到 20 世紀(jì) 70 年代中期 ,由于手扶拖拉機(jī)的大量推廣應(yīng)用 ,國內(nèi)又掀起了為手扶拖拉機(jī)配套的馬鈴薯收獲機(jī)的研制高潮，成功研制了鼠籠式馬鈴薯收獲機(jī) ,但受當(dāng)時的配套動力限制 ,未能生產(chǎn)和推廣。黑龍江省農(nóng)機(jī)所參照瑞士機(jī)型設(shè)計(jì)出了 4UTL22 型塊莖作物收獲機(jī) ,可用于收獲馬鈴薯和甜菜等。此后，因市場需求旺盛，先后有小型升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)和振動式馬鈴薯收獲機(jī)投放市場，以及新型農(nóng)用液壓挖掘機(jī)。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 薯類收獲機(jī)的國外發(fā)展現(xiàn)狀 在國外馬鈴薯收獲機(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。目前，國外一些馬鈴薯收獲機(jī)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(jìn)行挖掘，采用傳感技術(shù)控制喂入量、馬鈴薯傳運(yùn)量及分級裝載；采用氣壓、氣流、光電技術(shù)進(jìn)行碎土和分離以及利用微機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和操作等。 我國薯類收 獲機(jī)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(diǎn)，機(jī)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(jī)適合作業(yè)。 丘陵山地薯類 收獲機(jī)的主要研究內(nèi)容 研究內(nèi)容 針對小型薯類收獲機(jī)的現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析，設(shè)計(jì)丘陵薯類收獲機(jī)的的挖掘及土壤分離部件，達(dá)到收獲效率高，經(jīng)濟(jì)效益實(shí)惠，適合丘陵作業(yè)。重點(diǎn)進(jìn)行薯類挖掘部件、輸送分離部件的設(shè)計(jì)和主要參數(shù)的計(jì)算， 技術(shù)路線 （ 1）、查詢有關(guān)薯類收獲機(jī)械的相關(guān)資料，確定丘陵山地薯類收獲機(jī)設(shè)計(jì)的主要目的。對丘陵山地青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 薯類收獲機(jī)的挖掘部件、薯土分離裝置的重點(diǎn)研究。 （ 4）、研究薯類收獲機(jī)挖掘鏟運(yùn)動速度、輸送鏈運(yùn)動速度和拖拉機(jī)前進(jìn)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(dá)到最佳收獲狀況。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì)方案一 圖 21 丘陵山地薯類收獲機(jī)原理簡圖 如 圖 2— 1所示 ： 1）動力傳動過程：有拖拉機(jī)動力輸出軸輸出動力通過機(jī)械傳動最終到機(jī)架曲柄上，這樣實(shí)現(xiàn)了來自拖拉機(jī)動力傳至曲柄，曲柄做圓周運(yùn)動導(dǎo)致分離裝置擺動。 2）工作原理：由拖拉機(jī)動力輸出軸為原動力，采取懸掛式田間作業(yè)。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 3）方案分析： （ 1）雖然整體裝配簡單，運(yùn)動路線清晰，但在實(shí)際作業(yè)過程中，機(jī)具有明顯的前后擺動，導(dǎo)致拖拉機(jī)的發(fā)動機(jī)受嚴(yán)重沖擊，從而影響到發(fā)動機(jī)的使用壽命； （ 2）在收獲過程中容易漏挖果實(shí)； （ 3）擺放不整齊，明薯率低，影響到機(jī)組的前進(jìn)通過性； [3] 綜上所述，該方案還有改進(jìn)的地方。 設(shè)計(jì)方案二 圖 22 丘陵山地薯類收獲機(jī)原理簡圖 如圖 22所示 1）工作原理： 隨著機(jī)組前進(jìn)，挖掘鏟向前推進(jìn)，掘起壟中的薯類果實(shí)和土壤的混合物；拖拉機(jī)的總動力通過機(jī)械傳動最終到鏈輪，薯類果實(shí)和土壤混合物被推進(jìn)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(shí)散落到地面。 （ 2）果實(shí)最終零亂的落在地面上，這樣不便于機(jī)組的正常前進(jìn)，也不能便于人工的收集。 綜上所述，該方案還有改進(jìn)的地方。 設(shè)計(jì)方案三 圖 23 丘陵山地薯類收獲機(jī)原理簡圖 如圖 23所示 1）工作原理： 拖拉機(jī)的動力輸出軸輸出動力經(jīng)傳動系到達(dá)鏈輪上，機(jī)組前進(jìn)的同時，挖掘鏟挖掘薯類果實(shí)，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(jī)的適應(yīng)性。 （ 3）設(shè)計(jì)了鋪放柵條，該裝置能提高明薯率、使馬鈴薯鋪放整齊，為機(jī)組在前進(jìn)的過程中清理了障礙，從而提高了作業(yè)效率。如圖 24所示，該機(jī)主要由挖掘部件 4 和振動輸送分離部件 組成，可一次性實(shí)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(jìn)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(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 架 結(jié)構(gòu)組成 該課題設(shè)計(jì)的馬鈴薯挖掘機(jī)由機(jī)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(jī)構(gòu)組成。輸送分離部件采用升運(yùn)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(yùn)鏈上升到尾端落到疏松的土壤表面。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該方案設(shè)計(jì)的馬鈴薯收獲機(jī)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(jī)架結(jié)構(gòu)簡圖 機(jī)架的尺寸確定 由于挖掘?qū)挾仍?500mm，所以機(jī)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(jī)架寬度取 750mm。機(jī)架總長度應(yīng)在 L=660+760350=1890mm，因機(jī)架總長度應(yīng)大于實(shí)際應(yīng)用長度取 L=20xxmm。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 收獲機(jī)的機(jī)架使用和調(diào)整 (1)功過拖拉機(jī)的的遙控桿控制懸掛架的升降，使機(jī)架達(dá)到工作狀態(tài)。 (3)調(diào)整工作的寬度是由機(jī)架動力軸上的套筒和刀軸的軸承座調(diào)整決定的。 (5)機(jī)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(jì)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(shí)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(jī)架剛性連接。一方面是減少鏟尖與土壤的接觸面積，達(dá)到減少阻力的目的；另一方面減輕機(jī)具前部重量，防止鏟尖下陷。因此，該機(jī)采用三角平面多鏟 ，由三個三角平面鏟組成，材料為 65Mn。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： 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? 。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)。 鏟的長度可由挖掘深度 h與傾角α計(jì)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。取 L=40cm；并可計(jì)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 ? 、 ?