學(xué)術(shù)小論文-振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)

1、200年月第期0振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)付東輝吳明清（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆阿拉爾843300）摘要：本文設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)是一種常用機(jī)械設(shè)備，能夠高效的進(jìn)行馬鈴薯的挖掘工作。本次設(shè)計(jì)能夠大大的提高收獲效率；可以減少人力物力，同時(shí)也節(jié)省時(shí)間。本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)。主要通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇，完成了收獲機(jī)的總體設(shè)計(jì)，振動(dòng)原理的設(shè)計(jì)，分離裝置的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容。在此

2、基礎(chǔ)上對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸、傳動(dòng)比等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和說(shuō)明。關(guān)鍵詞：振動(dòng)式；馬鈴薯；設(shè)計(jì)；收獲機(jī)中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：引言馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高，市場(chǎng)潛力巨大。在國(guó)外，大約占40%的馬鈴薯加工成食品后進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)。在國(guó)內(nèi)，一向被國(guó)人視為不能登大雅之堂的馬鈴薯產(chǎn)品也突然間在市場(chǎng)上風(fēng)靡起來(lái)。在北京、上海、廣州及西安等全國(guó)大中城市，以馬鈴薯?xiàng)l、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(guó)快餐市場(chǎng)的半壁江山，而從各種渠

3、道進(jìn)口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾而來(lái)[i]。中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)屈東玉博士在日前召開(kāi)的中國(guó)馬鈴薯學(xué)術(shù)年會(huì)上指出：“馬鈴薯是一種產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的作物，應(yīng)把馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)列入國(guó)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(cái)稅待遇，這將是保證我國(guó)糧食安全的有效手段馬鈴薯收獲機(jī)是當(dāng)代馬鈴薯收獲不可或缺的設(shè)備。在進(jìn)行田間馬鈴薯收獲時(shí)，必須將土層里的馬鈴薯翻出再進(jìn)行揀拾[ii]。市場(chǎng)上的馬鈴薯收獲裝置挖掘效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因?yàn)?/p>

4、傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲設(shè)備不能高效的進(jìn)行挖掘收獲，需要大量人力進(jìn)行收獲，而且工作后的土地成塊狀，馬鈴薯的揀拾還需要破碎土壤進(jìn)行收獲。因此根據(jù)這一情況，研制出了一種小型家用振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)。該振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)因其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以制造成本低，而且馬鈴薯挖掘效率高，只需要小型拖拉機(jī)進(jìn)行牽引帶動(dòng)，就可以很好地進(jìn)行馬鈴薯挖掘收獲[iii]。本文設(shè)計(jì)的振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)是一種常用機(jī)械設(shè)備，能夠高效的進(jìn)行馬鈴薯的挖掘工作。本次設(shè)計(jì)能夠大大

5、的提高收獲效率；可以減少人力物力，同時(shí)也節(jié)省時(shí)間。本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)。主要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇，完成了收獲機(jī)的總體設(shè)計(jì)，振動(dòng)原理的設(shè)計(jì)，分離裝置的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容[iv]。在此基礎(chǔ)上對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸、傳動(dòng)比等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和說(shuō)明。1設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)1.1設(shè)計(jì)原理根據(jù)我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問(wèn)題以及未來(lái)馬鈴薯收獲機(jī)的發(fā)展要求，我選擇的是振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)。

6、家用振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)主要由動(dòng)力輸入裝置、傳動(dòng)裝置、挖掘裝置、振動(dòng)裝置組成。其中，動(dòng)力裝置是通過(guò)人操作小型拖拉機(jī)進(jìn)行牽引收獲機(jī)提供動(dòng)力，只需把馬鈴薯收獲機(jī)通過(guò)三點(diǎn)懸掛連接在拖拉機(jī)上進(jìn)行田間作業(yè)。先確定我國(guó)已有馬鈴薯收獲機(jī)的類型，根據(jù)已有馬鈴薯收獲機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)，使收獲效率能滿足家庭及小型企業(yè)生產(chǎn)的要求，也就是馬鈴薯收獲機(jī)要能工作穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，成本低，保證挖掘率高，馬鈴薯完整率高，果實(shí)和土壤分離效果好等優(yōu)點(diǎn)。

7、挖掘機(jī)通過(guò)家用小型拖拉機(jī)的三點(diǎn)懸掛方式進(jìn)行馬鈴薯挖掘作業(yè)，挖掘鏟和分離篩的振動(dòng)動(dòng)力由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸提供動(dòng)力輸出，通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)軸3經(jīng)偏心輪8一端輸入，偏心輪與另一端通過(guò)鉸接臂與振動(dòng)架的約束將動(dòng)力傳遞給振動(dòng)架7，振動(dòng)架7的上下運(yùn)動(dòng)通過(guò)連接板帶動(dòng)挖掘鏟9和振動(dòng)分離篩5產(chǎn)生在機(jī)架內(nèi)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)挖掘鏟與分離篩同時(shí)的振動(dòng)，完成馬鈴薯挖掘和分離，鋪放于地面工作，從而完成馬鈴薯的分段收獲作業(yè)。200年月第期22.2振動(dòng)分離篩設(shè)計(jì)振動(dòng)分離篩

8、主要完成土薯分離工作，不同長(zhǎng)度的桿條焊接在U型支架上，桿條間距40mm，振動(dòng)分離篩通過(guò)彎板支架與搖臂相連接，在振動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)下振動(dòng)，篩面對(duì)挖掘的土薯混合物有拋起的作用，有較強(qiáng)的整機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。2.3其它部件挖掘鏟主要完成土薯挖掘工作，挖掘機(jī)振動(dòng)架帶動(dòng)挖掘鏟斜拉桿使挖掘鏟前后擺動(dòng)，挖掘鏟尾部焊接桿條，桿條間距37.5mm，桿條的主要作用是分離土薯避免挖掘鏟與振動(dòng)分離篩之間由于間隙過(guò)大使薯塊掉落。采用一體式挖掘鏟、三角鏟韌，

9、切土效果更好，挖掘鏟兩側(cè)向上折起，可以避免薯塊從挖掘鏟的兩側(cè)漏出被機(jī)器擠壓和被土壤覆蓋。3田間試驗(yàn)與結(jié)果3.1試驗(yàn)基本條件2014年9月末在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)香坊農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)基地（作業(yè)面積2.5hm2、黑黏土）、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地（作業(yè)面積4hm2、黑黏土）進(jìn)行了田間收獲試驗(yàn)。試驗(yàn)地為旱地壟播，試驗(yàn)區(qū)的壟長(zhǎng)長(zhǎng)度大于200m，壟距為800mm，壟高250mm，品種為：東農(nóng)303、東農(nóng)304、克新9、荷蘭15、大西洋，壟播株距約為200mm，

10、結(jié)薯深度為150～200mm。馬鈴薯挖掘機(jī)配套動(dòng)力為約翰迪爾280型拖拉機(jī)，功率為20.6kW。3.2試驗(yàn)結(jié)果本收獲機(jī)試驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。表3試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果Table3Testplanexperimentaldata試驗(yàn)因素試驗(yàn)號(hào)空列明薯率可靠性傷薯率TestExperimentalfactsVacantObviousReliabilityInjurynumberABCcolumnrate%%rate%11(2)1(0.6)1(9

11、)190.7695.520.7212(0.8)2(10)292.2193.211.2313(1.1)3(12)394.3785.521.642(5)12396.4394.351.55223197.6888.921.86231291.8792.450.273(8)13295.3189.701.98321387.4694.530.49332190.3691.121.0選取L9(34)正交表安排試驗(yàn)，因素A水平根據(jù)振動(dòng)篩傾角極限范圍（0～10

12、）選定。因素B水平根據(jù)機(jī)器實(shí)際作業(yè)速度選定，4U1Z型振動(dòng)式馬鈴薯挖掘機(jī)設(shè)計(jì)要求作業(yè)速度在2～4kmh之間，B1選定為0.6ms，B3選定為1.1ms，此時(shí)挖掘機(jī)作業(yè)速度約為4kmh，該因素范圍的選定恰好滿足設(shè)計(jì)要求的作業(yè)速度。因素C水平根據(jù)拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速選定，拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速有540。4結(jié)論1)整機(jī)能夠滿足多種壟作地形工作，不受地表平整度所影響，入土深度大概在20mm左右。2)本振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)首次提出了鉸臂連接機(jī)構(gòu)，可以

13、實(shí)現(xiàn)各個(gè)指標(biāo)參數(shù)的調(diào)節(jié)，本收獲機(jī)機(jī)動(dòng)土量在25%～30%左右，土壤擾動(dòng)性較小。3)挖掘后的果實(shí)裸露在地表，完整度高，整個(gè)工作過(guò)程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。由于是單行收獲，所以效率稍微低一些。參考文獻(xiàn)：[1]王公仆.保護(hù)性耕作技術(shù)與機(jī)具[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社2004:119141.[2]高煥文李問(wèn)盈李洪文.中國(guó)特色保護(hù)性耕作技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)200319(3):14.[3]賈延明尚長(zhǎng)青張振國(guó).振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)設(shè)計(jì)研究[J].農(nóng)業(yè)工

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