馬鈴薯收獲機設計

成志偉 欒加航

摘要：近年來，馬鈴薯因其食用方便，存儲簡單已經被大眾接受，不知不覺間已成為世界第四糧食作物，但它的收獲方式卻遠遠落后于其他糧食作物，機械化收取水平低，季節性強，種植，收獲強度過大，給載種的農民們帶來了極大的困惱。因此本文就通過了解和分析國內外現有馬鈴薯收獲機的發展情況，以及其功能和應用，對馬鈴薯收獲機的參數進行了改進設計，并將相關的零部件進行了理論計算結合現實情況進一步的改良優化的機械結構，使其適用性和實用性大大提升。

關鍵詞：馬鈴薯;刀具;土薯分離;改進

引言

近年來，馬鈴薯已經成為了人們熱愛的食物之一，從近幾年的馬鈴薯種植面積可見一斑：2017年世界種植馬鈴薯的面積為1.93×10^7hm2我國為5.77×10^6hm2占世界29.88%，2017世界產量為3.88×10^8t我國為9.92×10^7t占世界25.56%，由此可見，馬鈴薯正漸漸成為人們的主食之一，在中國的許多大城市如：北京，上海，廣州等地，因麥當勞，肯德基等快餐行業的崛起，馬鈴薯制成的薯條，土豆泥也漸漸風靡起來。與之一起流行起來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，因此馬鈴薯收獲機械化已勢在必行。

一、工作原理

我所設計的馬鈴薯收獲機是由電動機、減速器、V帶、傳動鏈、抖動輪、地輪、挖掘鏟、機架組成。工作時拖拉機將動力通過萬象連軸傳遞到減速器與V帶輪上，大帶輪與輸出鏈驅動軸相連接最后帶動鏈輪和振動篩軸運轉，從而抖動輪運轉，分離機構實現土薯分離。

除此之外我還將挖掘鏟的鏟刃入土角度與土薯分離機構中的桿條間隙進行了改進使其在保證正常的機械運轉同時，挖掘的效率更高且經過土薯分離機構時不會有漏薯現象。

二、主要結構設計

挖掘鏟的參數確定：刀片的數目為5枚，設每個鏟片寬為100mm，長為250mm結合整個機器寬度可得刀片間隔為25mm。既可以將挖出的土壤快速過濾又不會使塊莖從間隙漏下，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平行四邊形擋板。挖掘鏟入土角度的確定：

單個挖掘鏟受力分析

p-沿鏟面移動掘起物所需的力 R-鏟面對土壤的反作用力

T-鏟面對崛起物的摩擦力 G-掘起物的重力 L-挖掘鏟長度

由公式可知入土角度a對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。已知鏟長度為250mm，挖掘深度不得低于100mm，經計算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，其工作過程是，當被掘起的土壤、塊莖等向上輸送時，在輸送鏈的作用下，土壤被疏松，土壤通過桿之間的間隙篩出來，塊莖則被輸送器輸送到機器的尾部，裝袋裝箱。達到分離土壤的目的。

作業時，位于前部的挖掘鏟進入土層內將塊莖整個掘起，掘起的土塊在挖掘鏟的作用下發生劈裂破碎，然后輸送到分離輸送器上。分離輸送器桿條在向后運動的同時，還受到抖動器的作用而上下抖動，使大部分土壤變松并落回地里。塊莖則被輸送器運送到機器的尾部。

L = L1 + D

L —桿間隙

L1—桿條間隙

根據資料和實際的市場測量，我國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。

挖掘機組的入土性能、挖掘深度穩定性能、機組牽引性能、運輸通過性能及對地表的適應性能等主要工作性能都受馬鈴薯收獲機懸掛裝置的影響。本設計采用三點懸掛式機構，由拖拉機后置三點懸掛和挖掘機懸掛架機構構成一個空間機構，它可以看作在縱垂直面和水平面的四個四連桿機構。這兩個四連桿機構具有各自的瞬心，挖掘工作時，在各種作用力及相對瞬心的力矩作用下，將產生繞這兩個瞬心的轉動趨勢轉動，以保持平衡。

三、結論

本文中的設計基本滿足了馬鈴薯收獲機的設計要求——適用性高、價格便民、耐用性強等。對挖掘鏟的入土角度進行了詳細受力分析計算后設計了挖掘效率更高，耐磨損度更強等特點;查閱相關資料并對實際現有馬鈴薯進行測量計算對土薯分離裝置桿條間的間隙進行了調整，保證在土薯分離的過程中不會因馬鈴薯表面泥土減少，體積減少而導致馬鈴薯從桿條間隙間掉落。本機械能較好的滿足市場上對馬鈴薯收獲機的收獲要求。

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