馬鈴薯收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計（含全套CAD圖紙） .pdf

畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 (論文)開題報告 學(xué)生姓名： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號 學(xué) 號 專 專 業(yè)： 業(yè)： 設(shè)計(論文)題目：設(shè)計(論文)題目： 馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 20*年 月 日 2 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 文 獻(xiàn) 綜 述 文 獻(xiàn) 綜 述 11課題研究的目的和意義課題研究的目的和意義 馬鈴薯是我國主要作物之一。發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)，對調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快 脫貧致富及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的作用。馬鈴薯為地下產(chǎn)物, 且是塊莖繁殖, 其收獲方式以挖掘機(jī)為主。 馬鈴薯收獲機(jī)可以大大提高收獲效率, 降低勞動強(qiáng)度, 減 少損失, 為馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。 但是收獲方式的落后極大的制約了馬鈴薯生 產(chǎn)發(fā)展。為促進(jìn)馬鈴薯生產(chǎn)地發(fā)展，解決機(jī)械化收獲問題勢在必行。馬鈴薯收獲機(jī)械 化的關(guān)鍵矛盾是配套動力與機(jī)具性能要求之間的矛盾。鑒于動力的限制，與 14kw 一 下拖拉機(jī)配套機(jī)具的性能不宜要求功能全， 只要完成起薯環(huán)節(jié)，讓署塊基本露于地面 即可， 其他工序由人工撿拾完成。 從發(fā)展看這類機(jī)械作為與目前農(nóng)村具有的小型拖拉 機(jī)相配套哦阿德過渡性機(jī)型予以開發(fā)、 推廣。 隨著近年來馬鈴薯種植面積的不斷增加， 對馬鈴薯收獲的機(jī)械化水平的需求越來越大。 22國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，水平和發(fā)展趨勢 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，水平和發(fā)展趨勢 2.1 2.1 國外現(xiàn)狀國外現(xiàn)狀 從農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展過程來看，馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展較遲緩，只是近 50 年才發(fā)展到 較高水平。美國在 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)，勞動生產(chǎn)率達(dá)到 100kg/（h人）。20 世紀(jì) 80 年代初期， 聯(lián)合收獲機(jī)和分段收獲的面積占馬鈴薯種植面積的 85%，其中聯(lián)合收獲已經(jīng)達(dá)到 50% 以上、20 世紀(jì)到 90 年代，美國已經(jīng)基本實現(xiàn)了馬鈴薯收獲機(jī)械化。原蘇聯(lián)是生產(chǎn)收 獲機(jī)最早的國家。1960 年，馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)保有量是 3 萬臺，1976 年，保有量是 6 萬臺，1979 年，馬鈴薯收獲機(jī)械工業(yè)化程度達(dá)到 77%，到 20 世紀(jì) 90 年代除，馬鈴 薯收獲機(jī)共有 16 種機(jī)型， 其中 10 種是聯(lián)合收獲機(jī)，其中勞動生產(chǎn)率比其他 2 行收獲 機(jī)提高 1-2 倍。德國 20 世紀(jì)在 40 年代主要生產(chǎn)和使用拋擲式收獲機(jī)。50 年代主要 生產(chǎn)和使用升運鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)和撿拾裝載機(jī)， 進(jìn)行分段收獲， 到 1970年保有量達(dá)到6205 臺，90 年代開始生產(chǎn)收獲-撿拾裝載機(jī)和具有自動分選裝置的聯(lián)合收獲機(jī)。日本在 1955 年以前使用畜力挖掘機(jī)， 1955 年到 1965 年生產(chǎn)懸掛式的拋擲式和升運鏈?zhǔn)绞斋@ 3 機(jī)。70 年代開始引進(jìn)英國、美國等發(fā)達(dá)國家的聯(lián)合收獲機(jī)，并研制適合日本國情的 聯(lián)合收獲機(jī)。 總之， 在國外幾個主要生產(chǎn)馬鈴薯的發(fā)達(dá)國家， 都形成了用聯(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現(xiàn)收獲機(jī)械化的 配套系統(tǒng)，基本上實現(xiàn)了馬鈴薯收獲機(jī)械化。 2.1 2.1 國內(nèi)發(fā)展趨勢國內(nèi)發(fā)展趨勢 解放初期, 我國收獲馬鈴薯采用人工刨或舊犁挖掘的落后方式。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。 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。 而此后, 市場需求旺盛, 先后有小 型升運鏈?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), 操作簡單、性能可靠、實用性強(qiáng)。以新型馬鈴薯收獲機(jī), 配有兩種傳動鏈輪, 使 柵條輸送帶實現(xiàn)高低兩種運行速度, 適宜不同土質(zhì)的作業(yè); 兩側(cè)不設(shè)切土圓盤, 避 免一般機(jī)具進(jìn)行不對壟作業(yè)時, 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。該機(jī)具有在濕潤、干旱和多石地塊實現(xiàn)平作、壟作作業(yè)功能, 很 大程度上占據(jù)了市場份額。為農(nóng)田基本建設(shè)和低產(chǎn)田改造提供了高效快捷的新機(jī)具, 減輕農(nóng)民的勞動強(qiáng)度, 促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 增加農(nóng)民收入。 我國馬鈴薯種植面積大幅攀升，對我國馬鈴薯收獲機(jī)械生產(chǎn)是一個非常好的機(jī) 遇，但是同時也是一種挑戰(zhàn)。 2.1.12.1.1 在我國，馬鈴薯收獲機(jī)向集機(jī)電和液壓技術(shù)為一體的大型化方向發(fā)展，從而提 高自動化程度和生產(chǎn)效率，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。 2.1.22.1.2 向聯(lián)合作業(yè)方向發(fā)展，實現(xiàn)多功能作業(yè)，降低作業(yè)成本和設(shè)備投入費用。 2.1.32.1.3 向自走式發(fā)展，裝有分級裝置，實現(xiàn)互換性。 2.1.42.1.4 提高生產(chǎn)企業(yè)的加工工藝水平，保證設(shè)備制造質(zhì)量。 參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)： 1 張偉 徐樹來 秦春蘭.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)上冊 東北林業(yè)大學(xué)出版社 2000 2 張偉 徐樹來 秦春蘭.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)下冊 東北林業(yè)大學(xué)出版社 2000 3 曹崇文翻譯.收獲機(jī)械中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 1984 4 王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1995 4 5 田嘉海,趙清華. 機(jī)械原理 哈爾濱工程大學(xué)出版社. 1995.12 6 呂金慶主編.馬鈴薯挖掘機(jī)、挖掘鏟的設(shè)計 農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 7 上海市大專院校機(jī)械制造工藝學(xué)協(xié)作組.機(jī)械制造工藝學(xué) 8 農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)化技術(shù)開發(fā)推廣總站編. 農(nóng)機(jī)化適用新技術(shù)讀本 兵器工業(yè)出版 社 2000 9 沈再春.農(nóng)產(chǎn)品機(jī)械與設(shè)備 農(nóng)業(yè)出版社 1993 10 李自華.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) 農(nóng)業(yè)出版社 11 張耀宸主編.機(jī)械加工工藝設(shè)計手冊 航空業(yè)出版社 1987 12 戴曙.金屬切削機(jī)床 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 13 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計 （第七版） 高等教育出版社 14 劉鴻文.材料力學(xué) 高等教育出版社 15 中國機(jī)械工程學(xué)會.中國機(jī)械設(shè)計大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2002 5 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） ： 1 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容摘要1 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容摘要 1、馬鈴薯收獲機(jī)械的設(shè)計； 2、作業(yè)行數(shù)為 2 行，配套動力為 80-100 馬力； 3、作業(yè)深度為 200mm，作業(yè)寬度為 1800mm； 4、根據(jù)上述要求，確定收獲機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)形式，研究和設(shè)計該機(jī)械 的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)。 2 課題研究方案與可行性分析 2 課題研究方案與可行性分析 21 21 設(shè)計方案設(shè)計方案 根據(jù)論文設(shè)計說明書的要求首先分析馬鈴薯成熟特點，確定具體要求，了 解收獲過程的特點各種挖掘過程對收獲有什么要求，對現(xiàn)有收獲機(jī)的類型、結(jié) 結(jié)特點進(jìn)行比較分析，研究收獲機(jī)的工作原理及工作過程，確定機(jī)器總體參數(shù) 及性能參數(shù)，然后進(jìn)行具體設(shè)計任務(wù)。 222 2 待解決的問題及解決方法 待解決的問題及解決方法 2.2.12.2.1 挖掘部件的設(shè)計：對挖掘鏟的設(shè)計要求是:將所有薯塊掘起,保證挖 凈且不鏟薯。能流暢地將掘起物送往分離裝置。盡早漏土,減小挖掘阻力, 避免機(jī)前壅土,且減小篩分部件負(fù)荷,提高整機(jī)收獲的明薯率。馬鈴薯挖掘鏟的 主要功用在于掘出薯塊并將薯塊輸送給分離裝置，且盡量減少進(jìn)入機(jī)具的泥土 量和能量消耗，同時還要防止挖掘鏟纏草和壅土。對鏟刃張角和鏟的寬度、鏟 面的水平傾角及鏟的末端離地高度鏟的長度及選用的材料等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。 2.2.22.2.2 分離部件的設(shè)計：收獲機(jī)的分離部件在工作時承受的負(fù)荷很大，一般 要求分離掉的土壤達(dá) 60%以上，并要求其工作可靠，對署塊的損傷小，分離的 同時把剩余部分向后、側(cè)輸送，以便進(jìn)一步清選和分離。設(shè)計時還應(yīng)保證機(jī)器 機(jī)構(gòu)緊湊、重量輕、分離能力強(qiáng)的特點。 2.2.32.2.3 減震軸承的設(shè)計：減震軸承是擺動篩式挖掘機(jī)的關(guān)鍵部位，由于挖掘 機(jī)振動較為劇烈，為提高工作可靠性應(yīng)采用減震軸承，它可以減小機(jī)器的振動， 提高機(jī)器的壽命。 設(shè)計時應(yīng)保證使用壽命長、性能可靠、穩(wěn)定的特點。 3 可能存在的問題：3 可能存在的問題： 由于加工工藝和所用材料的影響，以及材料熱處理的方式的選用，減震 軸承的使用壽命可能偏短。 6 4 研究進(jìn)度 4 研究進(jìn)度 第一階段第一階段（2007.3. 6-2007.3.31）材料的搜集整理查閱相關(guān)資料 本階段需要完成與課題相關(guān)的調(diào)研工作，并對相關(guān)的文章進(jìn)行搜集、整理 ，選出與設(shè)計有關(guān)的資料備用，并且找出自己設(shè)計的產(chǎn)品與國內(nèi)外的不同之處， 說明其優(yōu)點所在，擬定設(shè)計步驟，采用多方案設(shè)計，通過比較，選出最佳方案。 第二階段第二階段（2007.4.1-2007.5.10）理論與計算設(shè)計，全部參數(shù)的設(shè)計 本階段主要清楚的表達(dá)出挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)，及相關(guān)設(shè)計參數(shù)，總體布置設(shè)計. 如果有不合適的地方應(yīng)進(jìn)行修改，計算，使之滿足生產(chǎn)要求。 第三階段第三階段 (2007.5.11-2007.6.10) 完成總裝圖，主要部裝圖，撰寫設(shè)計說明書 本階段主要完成與方案相符合的文章的撰寫，包括摘要、前言、設(shè)計步驟、 內(nèi)容、參考文獻(xiàn)等。圖紙的繪制、總裝圖、部裝圖。本階段由于涉及知識點多， 覆蓋面廣，故所需要的時間較長。 7 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師意見： 1對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果 的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 8 本科生畢業(yè)本科生畢業(yè)論文論文（設(shè)計設(shè)計）任務(wù)書任務(wù)書 論文題目論文題目 馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計 學(xué)院名稱 學(xué)院名稱 姓名 姓名 專業(yè)班級 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 課題類型課題類型 研究設(shè)計 畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）論文（設(shè)計）的內(nèi)容摘要的內(nèi)容摘要 1、馬鈴薯收獲機(jī)械的設(shè)計； 2、作業(yè)行數(shù)為 2 行，配套動力為 80-100 馬力； 3、作業(yè)深度為 200mm，作業(yè)寬度為 1800mm； 4、根據(jù)上述要求，確定收獲機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)形式，研究和設(shè)計該機(jī)械的主要結(jié)構(gòu) 參數(shù)和性能參數(shù)。 畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）論文（設(shè)計）基本要求及工作量要求基本要求及工作量要求 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容要求，查找資料，確定該設(shè)計的研究步驟，主要性能參數(shù)、結(jié)構(gòu) 參數(shù)，完成設(shè)計總裝圖 1 份，主要部裝圖 2 份，設(shè)計說明書 1 份。 畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）論文（設(shè)計）的主要階段計劃（分前期、中期的主要階段計劃（分前期、中期、后期）、后期） 1、前期階段：查閱資料，編寫開題報告，時間：2 周； 2、中期階段：理論設(shè)計與計算，完成全部參數(shù)的設(shè)計，完成總裝圖 1 份，主要部裝圖 2 份，設(shè)計說明書 1 份，時間為 9 周； 3、后期階段：整理畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，畢業(yè)答辯，時間 2 周。 任務(wù)下發(fā)日期 任務(wù)下發(fā)日期 完成日期 完成日期 系主任 系主任 主管教學(xué)院長審批（簽字）主管教學(xué)院長審批（簽字） ： i 馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計 摘要摘要： 馬鈴薯為地下產(chǎn)物，且是塊莖繁殖， 其收獲受季節(jié)和天氣限制。由于 馬鈴薯的收獲費時費力、勞動強(qiáng)度大且季節(jié)性強(qiáng)，因此給農(nóng)民造成極大的困難。 為了解決上述問題，本文就國內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)現(xiàn)狀、馬鈴薯收獲機(jī)的研究和應(yīng) 用進(jìn)行介紹和分析，設(shè)計了組合分離式馬鈴薯收獲機(jī)。對該機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行了 選擇，對主要零部件的設(shè)計進(jìn)行了理論計算。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：馬鈴薯，設(shè)計，挖掘鏟 ii t the design he design of potato harvester of potato harvester abstract：abstract： potato is an under ground plant. its harvest is limited by the crown of the year and weather. since the potato harvesting process has some difficult problems for farmers such as being strenuous and time consuming, great in labor intensity and urgent in seasonal demand, the paper analyses the present situation of potato harvest, and a combined separation potato digger has been developed through selection of principal parameters and theoretical calculation for the design of essential parts. kewordskewords: potato, design, digging shovel iii 目 目 錄錄 摘 要.i abstract. ii 目錄.iii 1.緒論.1 1.1 馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展概況.2 1.2 我國馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展趨勢.3 1.3 馬鈴薯收獲機(jī)械的類型及技術(shù)要求.4 1.4 馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展的主要制約因素.5 1.5 馬鈴薯收獲機(jī)械的發(fā)展建議.5 2. 機(jī)具結(jié)構(gòu)特點、工作原理及性能參數(shù) .6 2.1 總體結(jié)構(gòu).6 2.2 主要工作原理.6 2.3 主要性能參數(shù).6 3. 主要部件的設(shè)計.7 3.1 挖掘部件的設(shè)計.7 3.2 分離部件的設(shè)計.13 4 結(jié)論.21 參考文獻(xiàn) .22 致 謝 .23 iv 前言 馬鈴薯的營養(yǎng)價值非常高，市場潛力巨大。在國外，大約占 40%的馬鈴薯加 工成食品后進(jìn)入消費市場。在國內(nèi)，一向被國人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯產(chǎn) 品也突然間在市場上風(fēng)靡起來。在北京、上海、廣州及西安等全國大中城市，以 馬鈴薯條、馬鈴薯泥為基本原料的麥當(dāng)勞、肯德基食品已占據(jù)我國快餐市場的半 壁江山，而從各種渠道進(jìn)口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾而來。中國農(nóng)科 院副院長屈東玉博士在日前召開的中國馬鈴薯學(xué)術(shù)年會上指出： “馬鈴薯是一種 產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價值大的作物，應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國家糧食商品糧 基地，享受與水稻、小麥等商品糧基地同樣的財稅待遇，這將是保證我國糧食安 全的有效手段。 ” 馬鈴薯作為經(jīng)濟(jì)作物，種植面積越來越大，而傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲手段費時費 事，勞動強(qiáng)度大且季節(jié)性強(qiáng)，因此給農(nóng)民造成極大的困難。馬鈴薯種植區(qū)大部分 在潛山和腰山地區(qū)，落后的人工收獲方式造成馬鈴薯凍害和減產(chǎn)等不必要的損 失，農(nóng)民對馬鈴薯收獲機(jī)械的要求十分迫切。為了解決上述問題，推廣應(yīng)用小型 馬鈴薯收獲機(jī)勢在必行。應(yīng)用馬鈴薯收獲機(jī)可以大大提高收獲效率，降低勞動者 的勞動強(qiáng)度，增產(chǎn)增收，減少收獲損失，為我國馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。根 據(jù)我國馬鈴薯收獲機(jī)械多年研制生產(chǎn)經(jīng)驗可以看出， 日本、意大利、美國等國 外機(jī)具適應(yīng)壟作，很難適應(yīng)我國平作種植形式。各類型機(jī)械需要進(jìn)行多地域、多 收獲季節(jié)的田間試驗和多輪改進(jìn)，才能提高適應(yīng)性 1 。 - 1 - 1 緒論緒論 馬鈴薯是我國主要作物之一。發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)，對調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、 加快脫貧致富及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的作用。 馬鈴薯為地下產(chǎn)物, 且是塊 莖繁殖, 其收獲方式以挖掘機(jī)為主。 馬鈴薯收獲機(jī)可以大大提高收獲效率, 降低 勞動強(qiáng)度, 減少損失, 為馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。 但是收獲方式的落后極大 的制約了馬鈴薯生產(chǎn)發(fā)展。為促進(jìn)馬鈴薯生產(chǎn)地發(fā)展，解決機(jī)械化收獲問題勢在 必行。馬鈴薯收獲機(jī)械化的關(guān)鍵矛盾是配套動力與機(jī)具性能要求之間的矛盾。鑒 于動力的限制，與 14kw 一下拖拉機(jī)配套機(jī)具的性能不宜要求功能全，只要完成 起薯環(huán)節(jié)，讓署塊基本露于地面即可，其他工序由人工撿拾完成。從發(fā)展看這類 機(jī)械作為與目前農(nóng)村具有的小型拖拉機(jī)相配套的過渡性機(jī)型予以開發(fā)、推廣。隨 著近年來馬鈴薯種植面積的不斷增加， 對馬鈴薯收獲的機(jī)械化水平的需求越來越 大. 1.1 馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展概況 馬鈴薯是我國北方主要糧食作物之一， 在內(nèi)蒙、甘肅、寧夏、河北、山西、 黑龍江、河南等省大面積種植，特別是內(nèi)蒙、甘肅、河北北部等地因常年干旱少 雨，氣候寒冷，沙質(zhì)土壤多，不利于其它作物的生長，馬鈴薯使成為這些地區(qū)的 主產(chǎn)糧食作物。近幾年來，馬鈴薯迅速以經(jīng)濟(jì)作物走向市場，大量銷售到北京、 天津、上海、廣州等各大城市，美國百事食品有限公司等國外企業(yè)也紛紛在我國 以承包大面積種薯地形式而參與到馬鈴薯種植和深加工行業(yè)。 隨著馬鈴薯向規(guī)模 化種植的發(fā)展，農(nóng)民要求機(jī)械化收獲的愿望日趨強(qiáng)烈。由于各地土壤、氣候、地 形及種植習(xí)慣的差異，種植機(jī)械發(fā)展相對滯后，多采用犁翻人工點播種植，行距 不統(tǒng)一。小行距平作與大行距壟作形式共存，平作行距在400-550mm 之間，壟作 在600900mm之間。近幾年，隨著早上市鮮薯需求量的增加，收獲季節(jié)提前，馬 鈴薯莖葉生長旺盛，薯皮鮮嫩，機(jī)械收獲更易破皮和纏繞擁土，使農(nóng)藝要求與機(jī) 械收獲適應(yīng)性的矛盾更加突出。機(jī)械化收獲馬鈴薯技術(shù)，關(guān)鍵問題是收獲機(jī)械適 應(yīng)性差，傷薯率高。因此，研制開發(fā)性能優(yōu)良，適應(yīng)性強(qiáng)，傷薯率低，多型號， 價格適中，并能同大中馬力拖拉機(jī)配套的收獲機(jī)械是非常必要的 2 。 1.1.1 國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展概況 新中國成立初期, 我國收獲馬鈴薯采用人工刨或舊犁挖掘的落后方式。直 到 20 世紀(jì) 60 年代中期,馬鈴薯收獲機(jī)具的研制工作才逐步發(fā)展起來。研究人員 在研究原西德、原蘇聯(lián)、日本、瑞士等國外機(jī)具的基礎(chǔ)上，研制成功了升運鏈?zhǔn)?馬鈴薯收獲機(jī)，但是由于受當(dāng)時歷史條件的限制，沒能實現(xiàn)大面積推廣和使用。 - 2 - 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。1979 年，12 國農(nóng)機(jī)展覽會后，國 家將全部馬鈴薯收獲機(jī)樣機(jī)都投放在黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院， 從而為 馬鈴薯收獲機(jī)的研究工作創(chuàng)造了良好的條件。 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。 而此后, 其市場需求旺盛, 先后有小型升運 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,并占據(jù)了很大的市場份額。 1.1.21.1.2 國外馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展概況 從農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展過程來看，馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展較遲緩，只是近50年才發(fā)展 到較高水平。國外馬鈴薯機(jī)械化收獲起步早、發(fā)展快、技術(shù)水平高。在2o世紀(jì)4o 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)了，5o年代末期全面實現(xiàn) 了生產(chǎn)機(jī)械化。7o8o年代，德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、匈牙利、日本 和韓國亦相繼實現(xiàn)了馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化。國外馬鈴薯收獲機(jī)械的技術(shù)水平相當(dāng) 高，不但生產(chǎn)率高而且高新技術(shù)已融于機(jī)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)控制土壤喂人量、馬鈴薯傳運量以及分級裝載；采用氣壓、氣 流、光電技術(shù)進(jìn)行碎土和分離及利用微機(jī)進(jìn)行監(jiān)控操作等。 原蘇聯(lián)是生產(chǎn)收獲機(jī)最早的國家。1960 年，馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)保有量是 3 萬臺，1976 年，保有量是 6 萬臺，1979 年，馬鈴薯收獲機(jī)械工業(yè)化程度達(dá)到 77% （其中國營農(nóng)場為 84%，集體農(nóng)莊為 73%） ；到 20 世紀(jì) 90 年代除，馬鈴薯收獲機(jī) 共有 16 種機(jī)型，其中 10 種是聯(lián)合收獲機(jī)，其中勞動生產(chǎn)率比其他 2 行收獲機(jī)提 高 1-2 倍。 美國在 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)，勞動生產(chǎn)率達(dá)到 100kg/（h人） 。20 世紀(jì) 80 年代初期， 聯(lián)合收獲機(jī)和分段收獲的面積占馬鈴薯種植面積的 85%，其中聯(lián)合收獲已經(jīng)達(dá)到 50%以上、20 世紀(jì)到 90 年代，美國已經(jīng)基本實現(xiàn)了馬鈴薯收獲機(jī)械化。 德國 20 世紀(jì)在 40 年代主要生產(chǎn)和使用拋擲式收獲機(jī)；50 年代主要生產(chǎn)和 使用升運鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)和撿拾裝載機(jī)，進(jìn)行分段收獲；到 1970 年保有量達(dá)到 6205 臺；70 年代開始生產(chǎn)聯(lián)合收獲機(jī)，機(jī)型有 20 多種，均是原聯(lián)合收獲機(jī)的變型， 其保有量達(dá)到 6 萬臺；90 年代開始生產(chǎn)收獲-撿拾裝載機(jī)和具有自動分選裝置的 聯(lián)合收獲機(jī)。 日本在 1955 年以前使用畜力挖掘機(jī)，1955 年到 1965 年生產(chǎn)懸掛式的拋擲 式和升運鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)。70 年代開始引進(jìn)英國、美國等發(fā)達(dá)國家的聯(lián)合收獲機(jī)， 并研制適合日本國情的聯(lián)合收獲機(jī)。 目前，國外馬鈴薯收獲機(jī)械大多采用升運鏈條式聯(lián)合作業(yè)，技術(shù)上已達(dá)到相 當(dāng)高的水平。由于國外馬鈴薯采用機(jī)械化壟作種植形式，適應(yīng)這種特點而設(shè)計的 - 3 - 收獲機(jī)械在中國難以適應(yīng)平作收獲。 以內(nèi)蒙百事食品(中國)有限公司種薯基地進(jìn) 口機(jī)為例，其全部實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，種植方式采用壟作，行距為 900mm，收獲機(jī) 械為牽引式雙行聯(lián)合作業(yè)，多級鏈輸送，配套動力在 597kw 以上，一次完成挖 掘，土、石、薯、秧分離，并可實現(xiàn)薯塊大小自動分撿、自行裝車等功能該機(jī)為 全液壓操縱，各機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)自動折疊運輸，傷薯率極低。機(jī)體與薯塊可能接觸部 位均用橡膠件保護(hù)。又如，芬蘭康克公司生產(chǎn)的雙行馬鈴薯收獲機(jī)為牽引式，配 套動力為 336kw 以上，在拖拉機(jī)右側(cè)實現(xiàn)挖掘，土、薯、莖葉分離，薯塊直接 裝袋裝箱。同時，該機(jī)可作為撿拾機(jī)使用，后部工作臺為液壓升降式，薯塊或石 頭可直接運至田地頭。日本生產(chǎn)的主要為單行履帶自走式聯(lián)合作業(yè)機(jī)，行走與輸 送鏈 hst 無級變速，發(fā)動機(jī)為水冷 4 沖程 3 缸柴油機(jī)。 1.2 我國馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展趨勢 1.2.11.2.1 馬鈴薯生產(chǎn)現(xiàn)狀 馬鈴薯原產(chǎn)于南美洲的安第斯山，17 世紀(jì)由荷蘭人帶到我國臺灣。它是重 要的糧食兼用和工業(yè)原料作物。目前，全世界主要種植馬鈴薯的國家有 148 個， 總面積達(dá) 1838 萬 hm 2 ，總產(chǎn)量 3 億噸。近年來，種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、馬鈴薯加工 業(yè)的蓬勃發(fā)展、西式快餐大量興起、方便食品的不斷涌現(xiàn)、加工產(chǎn)品的大量開發(fā) 以及經(jīng)濟(jì)效益的提高，極大地調(diào)動了農(nóng)民的種植積極性。我國馬鈴薯種植面積以 10 萬 hmm 2 /年的增長速度逐年增加，2001 年達(dá)到 472 萬 hm 2 ，產(chǎn)量居世界第一 位；2003 年，黑龍江省種植面積 60 萬 hm 2 產(chǎn)量達(dá)到 960 萬噸。所以從機(jī)械化角 度來看，馬鈴薯種植和收獲機(jī)械蘊涵著巨大的商機(jī)。 3 1.2.21.2.2 馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展趨勢 （1）在我國， 馬鈴薯收獲機(jī)向集機(jī)電和液壓技術(shù)為一體的大型化方向發(fā)展， 從而提高自動化程度和生產(chǎn)效率，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。 （2） 向聯(lián)合作業(yè)方向發(fā)展，實現(xiàn)多功能作業(yè)，降低作業(yè)成本和設(shè)備投入費 用。 （3） 向自走式發(fā)展，裝有分級裝置，降低勞動強(qiáng)度。 （4） 注重產(chǎn)品質(zhì)量，提高可靠性，實現(xiàn)互換性。 1.2.31.2.3 我國馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化的發(fā)展趨勢 （1） 要加大公關(guān)力度，提高機(jī)具性能指標(biāo)，使其盡快達(dá)到國際先進(jìn)水平。 實現(xiàn)定型生產(chǎn)，占領(lǐng)國內(nèi)市場，替代進(jìn)口產(chǎn)品。 （2） 提高“三化”水平，增加作業(yè)功能，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。 - 4 - （3） 提高機(jī)電、液壓一體化和檢測水平，開展聯(lián)合作業(yè)機(jī)具的研制。 （4） 提高生產(chǎn)企業(yè)的加工工藝水平，保證設(shè)備制造質(zhì)量。 我國馬鈴薯種植面積大幅攀升， 這對我國馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)械生產(chǎn)無疑是一個 非常好的機(jī)遇，但同時也是一種挑戰(zhàn)。總的來說，馬鈴薯收獲市場潛力巨大，如 果能充分抓住這個大好時機(jī)，認(rèn)清國內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀，有選擇地引 進(jìn)和吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，并及時開發(fā)出適合我國國情的馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，將 為我國馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。 1.3 馬鈴薯收獲機(jī)械的類型及技術(shù)要求 1.3.11.3.1 馬鈴薯收獲機(jī)械的類型 目前，國產(chǎn)馬鈴薯收獲機(jī)械較成熟的產(chǎn)品主要有兩種類型：一是升運鏈桿條 式，該類型機(jī)是目前國際通用型式，美國、芬蘭、德國、俄羅斯等國大型收獲機(jī)， 日本自走式、韓國懸掛式收獲機(jī)普遍采用該型式，特點是容易實現(xiàn)單雙行收獲和 聯(lián)合作業(yè)；二是柵條擺動分離篩式收獲機(jī)該類型機(jī)是意大利、日本的早期結(jié)構(gòu) 型式，不易實現(xiàn)雙行收獲和聯(lián)合作業(yè)。目前，國產(chǎn)機(jī)還不能實現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)。以上 兩種類型機(jī)也有不足之處，就是只能實現(xiàn)挖掘、土薯分離和集條功能，還不能完 成排石、去秧、集箱或直接裝車等功能。 1.3.21.3.2 馬鈴薯收獲機(jī)的技術(shù)要求 國內(nèi)馬镥薯收獲機(jī)械技術(shù)發(fā)展還處于起步階段， 但各類型機(jī)均應(yīng)具備以下技 術(shù)要求： (1)挖凈率 要求挖深在150200ram之間，每行挖掘?qū)挾仍?50500ram之間，挖凈率應(yīng) 不低于98。 (2)明薯率 收獲機(jī)必須具有良好的分離機(jī)構(gòu)，能將薯塊與土壤分離，使分離后的薯塊集 堆或集條以便于人工撿拾明薯率應(yīng)達(dá)95。 (3)破損率 收獲時應(yīng)盡量減少馬鈴薯破皮、切傷等損失，破損率應(yīng)小于5 。 (4)生產(chǎn)率 機(jī)械收獲的目的在于減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，適時收獲。因此，收獲機(jī) 作業(yè)時應(yīng)具有一定的作業(yè)速度。 (5)其它要求 馬鈴薯收獲機(jī)在盡可能減少自身動力消耗的情況下， 其配套動力應(yīng)具有一定 的儲備。分離機(jī)構(gòu)應(yīng)具有排石、去秧功能，以適應(yīng)土壤、地形等方面的變化，以 - 5 - 及收獲后田地應(yīng)平整，不能影響以后農(nóng)田作業(yè)要求。 4 1.4 馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展的主要制約因素 1.4.11.4.1 動力配套問題 1114kw拖拉機(jī)雖是目前農(nóng)村擁有量最多的動力機(jī)械， 但問題的核心是小型 拖拉機(jī)不適宜于配套單行收獲機(jī)，動力不能滿足一次完成挖掘、分離、薯塊集堆 或集條作業(yè)，更談不上完成去秧、排石、裝箱等功能。實踐表明，不管收獲機(jī)械 如何改進(jìn)，馬鈴薯收獲仍然需要較高動力消耗，現(xiàn)在與小型拖拉機(jī)配套的收獲機(jī) 普遍存在動力不足的問題。 雖然與1822kw以上拖拉機(jī)配套的單行收獲機(jī)和38kw 以上拖拉機(jī)配套的雙行收獲機(jī)克服了動力不足、適應(yīng)性差的問題，作業(yè)質(zhì)量也較 好，但農(nóng)戶擁有該類型拖拉機(jī)數(shù)量有限，在一定程度上制約了馬鈴薯收獲機(jī)械的 發(fā)展。 1.4.21.4.2 生產(chǎn)規(guī)模與種植形式 目前，農(nóng)村小規(guī)模生產(chǎn)方式制約了大中型馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展，收獲機(jī)市場 出現(xiàn)了先小型，后小中型并舉的現(xiàn)象。馬鈴薯種植形式不統(tǒng)一也直接影響收獲機(jī) 作業(yè)性能。 1.4.31.4.3 機(jī)具性能問題 目前我國各地研制的收獲機(jī)普遍存在可靠性差，作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定，適應(yīng)性不 強(qiáng)，功能不全等問題。 1.5 馬鈴薯收獲機(jī)械的發(fā)展建議 (1) 機(jī)具類型多樣化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。 我國馬鈴薯收獲機(jī)械的設(shè)計開發(fā)要適合國情， 不但要適應(yīng)我國廣大農(nóng)村現(xiàn)有 的配套動力條件，還要適應(yīng)各地不同的農(nóng)藝要求。 (2) 提高機(jī)具可靠性。 馬鈴薯收獲機(jī)械在惡劣的條件下工作，零部件易腐蝕、磨損或斷裂，因此在 設(shè)計時應(yīng)從結(jié)構(gòu)特性、制造工藝和材料處理等幾方面綜合分析，改善零件的可靠 性，進(jìn)而提高整機(jī)的可靠性。 (3) 多功能聯(lián)合收獲。 目前許多機(jī)型只有挖掘功能，沒有分離清選和輸送功能，生產(chǎn)率相對較低， 實際收獲時的成本較高。 因此， 要通過消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)， 進(jìn)一步優(yōu)化挖掘、 - 6 - 分離、清選和輸送功能，提高生產(chǎn)率。同時要提高機(jī)具的適應(yīng)能力，完善根茬、 殘膜的收集功能，使其真正實現(xiàn)多功能聯(lián)合作業(yè)。 (4) 加強(qiáng)基礎(chǔ)性能的研究。研究土壤性質(zhì)，可準(zhǔn)確確定機(jī)具的受力特性，理 地選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)；研究馬鈴薯性狀，可減少其破損量，提高分選效率。深入研究 土壤和馬鈴薯特性有助于優(yōu)化機(jī)器結(jié)構(gòu)，提高其使用性能。 2 機(jī)具結(jié)構(gòu)特點、工作原理及性能參數(shù) 2.12.1 總體結(jié)構(gòu) 本任務(wù)設(shè)計的馬鈴薯挖掘機(jī)與80-100馬力的拖拉機(jī)配套作業(yè)， 掛接方式為后 懸掛，作業(yè)時需對行。該機(jī)主要由懸掛機(jī)架、轉(zhuǎn)動輸送篩、挖掘鏟及鏟架、切土 圓盤刀、 傳動機(jī)構(gòu)、 擺動篩等機(jī)構(gòu)組成。 鏟架通過螺栓安裝在懸掛機(jī)架的側(cè)板上， 在鏟架上安裝有挖掘鏟。在機(jī)架上焊有2點懸掛的地方，與拖拉機(jī)的懸掛機(jī)構(gòu)相 連。在機(jī)架中部安裝有傳動機(jī)構(gòu)，它由傳動箱、一對錐齒輪和傳動軸組成。傳動 機(jī)構(gòu)通過傳動軸與拖拉機(jī)的動力輸出軸連接， 拖拉機(jī)的動力傳動到轉(zhuǎn)動輸送篩和 擺動分離篩上，使轉(zhuǎn)動輸送篩轉(zhuǎn)動，將挖掘出的馬鈴薯輸送到擺動篩上達(dá)到分離 效果。轉(zhuǎn)動輸送篩的主動軸的轉(zhuǎn)動作用由鏈條帶動，從而使轉(zhuǎn)動篩達(dá)到轉(zhuǎn)動的效 果。傳動機(jī)構(gòu)末端上有一偏心輪，偏心輪使與其相連的連桿一端作回轉(zhuǎn)運動，在 連桿另一端帶動擺動篩使其擺動，使馬鈴薯和土壤達(dá)到分離的效果 5 。 2.22.2 主要工作原理 拖拉機(jī)通過懸掛機(jī)構(gòu)牽引馬鈴薯收獲機(jī)前進(jìn)， 拖拉機(jī)的動力輸出軸與收獲機(jī) 的機(jī)傳動機(jī)構(gòu)通過傳動軸相連接，在拖拉機(jī)啟動后，結(jié)合動力輸出軸使其轉(zhuǎn)動， 并通過傳動機(jī)構(gòu)傳送動力，使轉(zhuǎn)動輸送篩轉(zhuǎn)動、擺動篩轉(zhuǎn)動擺動；在拖拉機(jī)前進(jìn) 過程中，挖掘鏟挖出土垡，土垡沿挖掘鏟傳到轉(zhuǎn)動輸送篩上進(jìn)行初次分離，然后 由傳動篩輸送到擺動分離篩上再次分離，在擺動篩的擺動作用下薯塊和泥土分 離，并將薯塊成條狀鋪放在挖掘機(jī)的后面，以便撿拾 6 。 2.32.3 主要性能參數(shù) 馬鈴薯主要性能參數(shù)見表1所示： 表1 馬鈴薯主要性能參數(shù) 工作寬度 1800 mm 作業(yè)行數(shù) 2 行 - 7 - 作業(yè)深度 200 mm 主軸轉(zhuǎn)速 540 r/min 1 配套動力（拖拉機(jī)） 80-100 馬力 作業(yè)速度 0.6 1 m/s 純小時生產(chǎn)率 0.25 0.60 hm 2 h 1 集薯類型 鋪條 理論明薯率 95% 理論挖凈率 98% 理論破損率 3% 行距 700 900 mm 3 主要部件的設(shè)計 3.13.1 挖掘部件的設(shè)計 挖掘部分的作用是把薯塊和土壤一起挖起，并把薯塊和土壤輸送到分離篩 上。對挖掘部件的要求如下： a 在盡量少挖取土壤的情況下挖凈薯塊； b 挖掘深度穩(wěn)定不損傷薯塊，并可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整； c 挖掘鏟應(yīng)有較強(qiáng)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； d 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。這種挖掘部件由三角平面多鏟、 鏟架和切土圓盤刀組成。挖掘鏟與鏟架通過螺釘連接，鏟架固定在機(jī)架上。切土 圓盤刀安裝高度可調(diào)節(jié)。 3.1.13.1.1 挖掘鏟的設(shè)計 挖掘鏟是挖掘機(jī)的主要部件， 而挖掘鏟的參數(shù)的選擇是馬鈴薯挖掘機(jī)的設(shè)計 基礎(chǔ)。 3.1.1.1 設(shè)計依據(jù) 主要依據(jù)是薯塊的分布寬度、 結(jié)薯深度和薯塊成簇性等生長狀況 （圖1） , 以 - 8 - 及土壤土質(zhì)和根系的抓土程度。 按收獲農(nóng)藝相關(guān)指標(biāo)挖凈率、傷薯率、明薯率等, 對挖掘鏟的設(shè)計要求 是: a 將所有薯塊掘起, 保證挖凈且不鏟薯。 b 能流暢地將掘起物送往分離裝置。 c 盡早漏土, 減小挖掘阻力, 避免機(jī)前壅土,且減小篩分部件負(fù)荷, 提高整 機(jī)收獲的明薯率。 圖1 馬鈴薯根系和薯塊一般分布狀況 固定式三角平面多鏟是挖掘機(jī)的主要工作部件之一，結(jié)構(gòu)比振動式挖掘鏟 和主動圓盤挖掘部件結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，不需要動力傳動。其缺點是容易產(chǎn)生 壅土現(xiàn)象。 壅土現(xiàn)象產(chǎn)生的原因： a 土壤板結(jié)，有大土塊、大石塊和雜草纏繞； b 懸掛連接尺寸不正確，挖掘鏟工作傾角過大或過??； c 挖掘深度和前進(jìn)速度超過設(shè)計值。 但在土壤條件好的情況下， 正確使用挖掘機(jī)是可以避免和減少壅土現(xiàn)象發(fā)生 的。因此，固定式三角平面多鏟在國內(nèi)外仍得到廣泛應(yīng)用。 7 3.1.1.2 平面鏟主要參數(shù)的確定 三角平面多鏟的鏟面為平面，且常用在鏈桿式挖掘機(jī)上。因此，該機(jī)采用三 角平面多鏟，由11個三角平面鏟組成，材料為65mn。固定方式是通過鏟柄固定在 鏟架上，并在各鏟之間留有滑草間隙。 - 9 - 挖掘鏟主要參數(shù)：圖2、圖3 -鏟刃斜角 -鏟的傾角 l-鏟的長度 b-鏟的寬度 h鏟后端高度 圖2 挖掘鏟參數(shù)1 圖3 挖掘鏟參數(shù)2 受力分析： 鏟刃斜角為了保證鏟刃的自動清理，可由圖4的受力分析確定。 圖四 受力分析 2 - 10 - 圖5 鏟尖受力分析 由公式 p 0 sin(90 ) f （1） 使土壤在鏟刃上的滑切能力克服摩擦力，土壤與鏟刃做相對運動。 公式中 p 0 作用在鏟刃的阻力(n) f 土壤對鏟刃的摩擦力(n) f = ntg 土壤對鏟刃的摩擦角 由摩擦定律知 f = ntg n = p 0 cos(90- )， 2 - 11 - 將其代入(1)式得 90- (2) 一般土壤對鏟刃的摩擦角為 =26.535， 故取 =55為易。 過大， 莖桿和雜草不能被切斷，而且會引起鏟前堵塞；但是減小時，要達(dá)到同樣的挖 掘?qū)挾?，則必須增加鏟的長度，這會增加工作阻力，并且需加強(qiáng)鏟的強(qiáng)度。 挖掘鏟的傾角和鏟的長度l可由圖(4)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： pcos fg sin =0 (3) n gcos psin = 0 (4) f = f tg (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) f 土壤對鏟的摩擦系數(shù) 將式(3)、(4) 、(5)聯(lián)立解得 pfg arctg fpg = + (6) p=gtg( + ) (7) 挖掘鏟在工作過程中必然受到阻力的影響， 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，由于切割土壤的作用也會產(chǎn)生阻力，因此這部分力 為 p 1 =ka (8) 如果不考慮土壤沿著鏟面移動速度的影響，則鏟的總阻力為 r=p+ p 1 =gtg(+)+ka (9) 式中 土壤對鋼的摩擦角 f = tg k 犁溝土壤比阻（n/m 2 ） - 12 - 輕質(zhì)土k =1600020000n/m 2 中等輕質(zhì)土k =20000 24000n/m 2 中等堅實土k =24000 30000n/m 2 a 鏟面上土壤的橫斷面積（m 2 ） 鏟面的水平傾角的理論值可由圖6中對鏟面移動的掘起物作用力的平衡方 程確定。 圖6 鏟面水平傾角及鏟的末端離地高度示意圖 p cos-t -g sin =0 r -gcos-p sin =0 式中 p 沿鏟面移動掘起物所需的力 r 鏟面對土壤的反作用力 g 掘起物的重力 t 鏟面對掘起物的摩擦力 t = r f ( f 為土壤對鋼的摩擦系數(shù)) 由此可得 =arctg（ p g f ）/（ p + g f ） 如果超過上述值，則掘起物就會壅在鏟面上，使薯塊從鏟側(cè)滾落，同時也加 大了工作阻力。實際中，角根據(jù)挖掘鏟需要提升掘起物的高度和對松碎土壤的 要求來確定，角增大，有利于破碎土塊，但鏟的工作阻力增加；角過小，影 響入土深度。根據(jù)試驗，取=18 25。 鏟的長度l可由挖掘深度h與傾角計算， 即： l = h / sin （10） - 13 - 鏟的寬度b為130mm，邊鏟取寬度b 1 =165mm，總鏟寬度b z =1800mm。由條件可 知，所要求的挖掘深度h =200mm，在此深度條件下馬鈴薯才能完全從土壤里挖掘 出來，且不致鏟壞馬鈴薯。 取鏟的傾角= = 2 23 3， = 30（中等輕質(zhì)土） ，則鏟的長度l =355 650mm，取l =340mm；鏟的總阻力r =3542kn。 挖掘鏟主要參數(shù)見表2： 表2 挖掘鏟主要參數(shù) 鏟的傾角 23 鏟的寬度b 130 mm 邊鏟寬度b 1 165 mm 總鏟寬度b z 1800 mm 三角平面鏟個數(shù) 11個（包括邊鏟2個） 鏟間隙 27 mm 鏟的長度l 340 mm 鏟刃斜角 55 挖掘阻力受土壤類型、挖掘深度、鏟的形狀和鏟的傾角等影響很大，因此該 機(jī)采用三角平面多鏟，由11個三角平面鏟組成，各單鏟之間留有27mm的間隙，間 隙過大，易漏掉馬鈴薯，間隙過小會增大挖掘阻力。 3.1.23.1.2 切土圓盤的設(shè)計 在工作時，平面鏟挖起的土垡容易散落在機(jī)器兩側(cè)，造成薯塊丟失。為了客 服這一缺點，本設(shè)計的挖掘鏟兩側(cè)裝有切土圓盤。圓盤不僅能阻擋薯塊丟失，而 且還切斷莖葉和雜草，防止在鏟側(cè)堵塞。該機(jī)切土圓盤設(shè)計直徑為d =530mm，厚 度t=6mm，用65mn鋼制成。切土圓盤可以將壟兩側(cè)切割為土垡，切斷互相纏繞的 草蔓，避免在工作時平面鏟挖起的土垡散落在機(jī)器兩側(cè)，造成薯塊丟失，同時還 可通過調(diào)整切土圓盤的安裝高度來調(diào)節(jié)挖掘深度。如果調(diào)高切土圓盤的高度，挖 掘深度增加；反之，則挖掘深度隨之減少 8 9 。 3.23.2 分離部件的設(shè)計 配置在挖掘鏟后面的分離部件在工作時承受的負(fù)荷大， 其單位寬度的喂入量 達(dá)100150kg/s.m，且要求分離掉的土壤達(dá)70%80%。該部件工作可靠，對薯塊 的損傷小， 并在分離的同時把剩余部分向后輸送， 以便進(jìn)行下一步的清選和分離。 作業(yè)時為了防止石塊卡在挖掘鏟和轉(zhuǎn)動輸送篩之間， 避免轉(zhuǎn)動輸送篩喂入口 - 14 - 堵塞，在挖掘鏟和轉(zhuǎn)動輸送篩之間設(shè)計了防石裝置。被分離物料的成份主要有土 壤、薯塊、莖秧、雜草等。根系土壤交織粘合在一起，要想在較小的結(jié)構(gòu)尺寸下 提高分離明薯率，亦是設(shè)計難題之一。 本設(shè)計采用轉(zhuǎn)動輸送篩和擺動篩組合式分離裝置，