馬鈴薯收獲機(jī)設(shè)計(jì)

成志偉 欒加航

摘要：近年來(lái)，馬鈴薯因其食用方便，存儲(chǔ)簡(jiǎn)單已經(jīng)被大眾接受，不知不覺(jué)間已成為世界第四糧食作物，但它的收獲方式卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他糧食作物，機(jī)械化收取水平低，季節(jié)性強(qiáng)，種植，收獲強(qiáng)度過(guò)大，給載種的農(nóng)民們帶來(lái)了極大的困惱。因此本文就通過(guò)了解和分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展情況，以及其功能和應(yīng)用，對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)的參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，并將相關(guān)的零部件進(jìn)行了理論計(jì)算結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)一步的改良優(yōu)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使其適用性和實(shí)用性大大提升。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯;刀具;土薯分離;改進(jìn)

引言

近年來(lái)，馬鈴薯已經(jīng)成為了人們熱愛(ài)的食物之一，從近幾年的馬鈴薯種植面積可見(jiàn)一斑：2017年世界種植馬鈴薯的面積為1.93×10^7hm2我國(guó)為5.77×10^6hm2占世界29.88%，2017世界產(chǎn)量為3.88×10^8t我國(guó)為9.92×10^7t占世界25.56%，由此可見(jiàn)，馬鈴薯正漸漸成為人們的主食之一，在中國(guó)的許多大城市如：北京，上海，廣州等地，因麥當(dāng)勞，肯德基等快餐行業(yè)的崛起，馬鈴薯制成的薯?xiàng)l，土豆泥也漸漸風(fēng)靡起來(lái)。與之一起流行起來(lái)的各種薯片和膨脹化食品也使得馬鈴薯的需求不斷上升，需求的上升伴隨的就是供給的上升，土豆種植面積也就增加了，因此馬鈴薯收獲機(jī)械化已勢(shì)在必行。

一、工作原理

我所設(shè)計(jì)的馬鈴薯收獲機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、減速器、V帶、傳動(dòng)鏈、抖動(dòng)輪、地輪、挖掘鏟、機(jī)架組成。工作時(shí)拖拉機(jī)將動(dòng)力通過(guò)萬(wàn)象連軸傳遞到減速器與V帶輪上，大帶輪與輸出鏈驅(qū)動(dòng)軸相連接最后帶動(dòng)鏈輪和振動(dòng)篩軸運(yùn)轉(zhuǎn)，從而抖動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)，分離機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)土薯分離。

除此之外我還將挖掘鏟的鏟刃入土角度與土薯分離機(jī)構(gòu)中的桿條間隙進(jìn)行了改進(jìn)使其在保證正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)，挖掘的效率更高且經(jīng)過(guò)土薯分離機(jī)構(gòu)時(shí)不會(huì)有漏薯現(xiàn)象。

二、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

挖掘鏟的參數(shù)確定：刀片的數(shù)目為5枚，設(shè)每個(gè)鏟片寬為100mm，長(zhǎng)為250mm結(jié)合整個(gè)機(jī)器寬度可得刀片間隔為25mm。既可以將挖出的土壤快速過(guò)濾又不會(huì)使塊莖從間隙漏下，為防止塊莖在挖出后從挖掘鏟兩邊滾落，特在挖掘鏟兩邊添加兩個(gè)平行四邊形擋板。挖掘鏟入土角度的確定：

單個(gè)挖掘鏟受力分析

p-沿鏟面移動(dòng)掘起物所需的力 R-鏟面對(duì)土壤的反作用力

T-鏟面對(duì)崛起物的摩擦力 G-掘起物的重力 L-挖掘鏟長(zhǎng)度

由公式可知入土角度a對(duì)挖掘效率和挖掘鏟受摩擦程度起決定作用：a角增大，有利于破碎土塊，但鏟工作的阻力增加;a角減小影響入土深度。已知鏟長(zhǎng)度為250mm，挖掘深度不得低于100mm，經(jīng)計(jì)算a取25～37度，最終選擇a為30度。

鏈桿式分離輸送器是一種分離器兼輸送器，其工作過(guò)程是，當(dāng)被掘起的土壤、塊莖等向上輸送時(shí)，在輸送鏈的作用下，土壤被疏松，土壤通過(guò)桿之間的間隙篩出來(lái)，塊莖則被輸送器輸送到機(jī)器的尾部，裝袋裝箱。達(dá)到分離土壤的目的。

作業(yè)時(shí)，位于前部的挖掘鏟進(jìn)入土層內(nèi)將塊莖整個(gè)掘起，掘起的土塊在挖掘鏟的作用下發(fā)生劈裂破碎，然后輸送到分離輸送器上。分離輸送器桿條在向后運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還受到抖動(dòng)器的作用而上下抖動(dòng)，使大部分土壤變松并落回地里。塊莖則被輸送器運(yùn)送到機(jī)器的尾部。

L = L1 + D

L —桿間隙

L1—桿條間隙

根據(jù)資料和實(shí)際的市場(chǎng)測(cè)量，我國(guó)塊莖的厚度尺寸大多在30-80mm之間，因此若取桿間距L為55mm，桿條直徑為10mm，代入式中，可得桿條的間隙為45mm。

挖掘機(jī)組的入土性能、挖掘深度穩(wěn)定性能、機(jī)組牽引性能、運(yùn)輸通過(guò)性能及對(duì)地表的適應(yīng)性能等主要工作性能都受馬鈴薯收獲機(jī)懸掛裝置的影響。本設(shè)計(jì)采用三點(diǎn)懸掛式機(jī)構(gòu)，由拖拉機(jī)后置三點(diǎn)懸掛和挖掘機(jī)懸掛架機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)空間機(jī)構(gòu)，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)具有各自的瞬心，挖掘工作時(shí)，在各種作用力及相對(duì)瞬心的力矩作用下，將產(chǎn)生繞這兩個(gè)瞬心的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持平衡。

三、結(jié)論

本文中的設(shè)計(jì)基本滿足了馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)要求——適用性高、價(jià)格便民、耐用性強(qiáng)等。對(duì)挖掘鏟的入土角度進(jìn)行了詳細(xì)受力分析計(jì)算后設(shè)計(jì)了挖掘效率更高，耐磨損度更強(qiáng)等特點(diǎn);查閱相關(guān)資料并對(duì)實(shí)際現(xiàn)有馬鈴薯進(jìn)行測(cè)量計(jì)算對(duì)土薯分離裝置桿條間的間隙進(jìn)行了調(diào)整，保證在土薯分離的過(guò)程中不會(huì)因馬鈴薯表面泥土減少，體積減少而導(dǎo)致馬鈴薯從桿條間隙間掉落。本機(jī)械能較好的滿足市場(chǎng)上對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)的收獲要求。

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