甘薯收獲機破皮率影響因素研究

馬坡 劉玉 張慶俊 耿義 李隆杰

摘要? ? 甘薯具有較高的藥用、營養、食用和經濟價值。我國是世界上最大的甘薯生產國，甘薯的種植面積廣、種植量大，提高機械化收獲效率顯得尤為重要。本文設計了正交試驗研究振動桿間距、薯土分離材料、振幅等因素對甘薯破皮率的影響。結果表明，3種因素的影響程度依次為振幅>材料>桿距。正交試驗最優組合為桿距50 mm、材料鋼管、振幅20 mm，桿距60 mm、材料鋼筋、振幅20 mm，破皮率最低，僅1%。

關鍵詞? ? 甘薯;收獲機;破皮率;正交試驗;影響因素

中圖分類號? ? S225.71? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）06-0158-01? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

人口的增長和經濟技術的發展促進了甘薯收獲機械的發展和進步。近年來，國外利用振動和液壓技術研發的高產量甘薯收獲機是以開發傳感器技術控制物料、運量、分類、氣壓，礦電技術進行土壤破碎和分離，利用計算機監測來提高甘薯的收獲率。

目前，人工帶動行進的方式會使甘薯收獲機的收獲路徑發生偏移，迫切需要自動操作設備的挖掘方式。 如果在挖掘工作期間挖掘鏟的方向存在偏差，則不會將甘薯從土壤里全部清出，需要進行手動二次挖掘，不僅挖掘機損耗大，還會經常造成停機調整。為了能夠對齊壟工作，收獲機的駕駛員需要停下機器來判斷方向是否有誤差，從而調整前進方向，不僅駕駛員和操作者勞動強度高，而且操作的準確性也較差，難以保證收獲時的明薯率、破薯率[4-6]。因此，采收的自動直行挖掘是提高甘薯收獲機械化水平的關鍵。薯類自動對中裝置的技術難點在于引導方式的設計和控制系統的設計。近年來，對馬鈴薯、甘薯及其他根莖收獲機的自動對準裝置進行了深入的研究，大部分是通過作物的引導機制或植物土面上的植株來判斷是否需要改變其行徑，受到作物生長條件，土地實際情況外在因素的影響。同時，裝置結構復雜、成本較高，只停留在研究和探索階段，也是影響其推廣的重要原因[7-8]。現對甘薯收獲機破皮率的影響因素進行研究，以期提高甘薯機械化收獲效率。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

鋼絲固定的柵欄狀土薯振動分離篩，其間距分別為50、60、70 mm，材料分別為鋼筋、鋼管和鋁合金，振幅分別為15、20、25 mm;甘薯。

1.2? ? 試驗設計

采用3因素3水平的L9（33）正交試驗設計，選取間距（A）、材料（B）、振幅（C）3個影響甘薯收獲機關鍵部件—振動分離篩的主要因素，各因素水平如表1所示。為找到較好或者最好的試驗因素和條件，在保證每組薯莖大小一致的情況下，在全面組合試驗的基礎上又對每一組進行了3次試驗求測了平均破皮面積。

2? ? ?結果與分析

分析其中一組具有代表性的組合試驗，使用間距60 mm的鋼筋鏈條（圖1），選取3個大塊莖的甘薯，標上大22、大23和大24，重復振動的過程，破薯程度如圖2所示。可將長條狀甘薯看作圓柱體，將卵形甘薯看作球體來大致計算其表面積，而甘薯表面的破皮部分可以采用方格法測出其面積。正交試驗甘薯破皮率結果見表2。

F檢測結果顯示，桿距和材料的F值均較F0.05小，振幅的F值遠大于F0.05，所以3種因素的影響程度由大到小依次為振幅（C）>材料（B）>桿距（A），振幅對破皮率的影響最大，其中振幅15 mm與振幅20 mm的影響最大，振幅25 mm的影響較小;材料對破皮率的影響較大，其中鋁合金與鋼筋的影響最大，鋼管的影響最小;間距對破皮率的影響最小，其中間距50 mm與間距60 mm的影響最大，間距70 mm的影響最小（表3）。

3? ? 結論

本次試驗分析桿距、材料、振幅3個因素對甘薯破皮率時發現薯莖大小對破皮影響也較小，但實際收獲操作中無法保證其不變，所以不作為主要研究因素。正交試驗最優組合為桿距50 mm、材料鋼管、振幅20 mm，桿距60 mm、材料鋼筋、振幅20 mm，破皮率最低，僅1%。考慮到薯土分離能力的限制，振動時需要有足夠的力去完成清潔薯的功能，所以本設計選用20 mm及以下振幅的鋼管，桿距調節范圍在50～60 mm，既能保證分離效果，還能控制破皮率在2%以下，符合甘薯收獲機的土薯振動分離篩的設計要求。

4? ? 參考文獻

[1] 胡良龍，胡志超.我國甘薯生產機械化技術路線研究[J].中國農機化，2011（6）：20～25.

[2] 王冰，胡志超，胡良龍，等.甘薯聯合收獲機的研究現狀及發展.農業部南京農業機械化研究所，2014，19（2）：174-180.

[3] 王傳俊，李益民，王小瑜.4U-60型甘薯收獲機的設計[J].農業裝備與車輛工程，2014，52（8）：55-57.

[4] 王公仆，王冰，胡良龍，等.甘薯多行收獲機桿條升運器設計及試驗[J].江蘇師范大學學報（自然科學版），2018，36（3）：43-46.

[5] 王冰，胡良龍，胡志超，等.鏈桿式升運器薯土分離損傷機理研究[J].中國農業大學學報，2014，19（2）：174-180.

[6] 孫廣輝，魏宏安，李彥晶，等.4UFD-1400型馬鈴薯聯合收獲機薯秧分離裝置設計[J].甘肅農業大學學報，2012，47（6）：146-150.

[7] 李濤，周進，徐文藝.4UGS2型雙行甘薯收獲機的研制[J].農業工程學報，2018，34（11）：26.

[8] 孫健，賈曉菁.Google云計算平臺的技術架構及對其成本的影響研究[J].農業工程學報，2018，34（11）：26-30.