基于定向定量堆放的马铃薯收获机设计

在研究小型马铃薯收获机的基础上,设计了一款能根据收集薯块质量往特定方向堆放的马铃薯收获机,主要由挖掘装置、输送装置及定向定量堆放装置等组成。在马铃薯收获机的后部设计一个四分区临时集薯器,能根据所收获马铃薯的质量来打开集薯器,将收集的马铃薯向中间或者一侧堆放,从而实现了马铃薯的连续挖掘及收集薯块的定向定量间隔堆放,可在较大程度上降低人工捡拾的工作量,同时避免拖拉机碾压伤薯。     

4UFL-100型马铃薯联合收获机研究

<正>青海省大通县马铃薯生产的耕、种、植保环节已经实现机械化,但是收获一直采用“机械挖掘+人工捡拾”的收获方式,收获时每台挖掘机后面要跟进20-30个劳动力进行捡拾,每亩收获的人工成本在150元以上。4UFL-100型马铃薯联合收获机可一次性完成马铃薯挖掘、薯块与土壤秸秆残膜分离、薯块收集、提升装运等作业,能够大幅度提高生产效率,减轻劳动强度,降低生产成本。一、设计说明1.4UFL-100型马铃薯联合收获机主要参数。4UFL-100型马铃薯联系收获机主要参数     

马铃薯捡拾分级一体化收获机的设计与试验

针对国内马铃薯先挖掘、后捡拾分拣的收获现状,设计了一种马铃薯捡拾分级一体化收获机。该机主要由捡拾装置、分离装置、分级装置、提升装置和收集装置等几部分组成,可一次性完成两垄马铃薯的捡拾。设计的振动筛分级装置可实现马铃薯的三级分类,大大提高了马铃薯捡拾机的捡拾、分拣效率,降低了收获成本,具有很高的应用推广价值。     

自走式马铃薯捡拾装袋机设计与试验

针对马铃薯分段收获中,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高的问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾装袋机。该自走式马铃薯捡拾装袋机能一次性完成马铃薯捡拾、薯土分离、除秧和装袋的工作。阐述了自走式马铃薯捡拾装袋机整体结构,并对捡拾装置、升运链装置、三级输送链装置、分拣台以及卸料装置等关键部件进行详细设计;运用DEM-MBD耦合的方法对马铃薯在两级输送链交接处的运动过程及受力情况进行分析;运用Box-Behnken试验方法,以漏薯率和伤薯率为评价指标,以整机前进速度、捡拾装置输送链线速度、升运链线速度、三级输送链线速度为试验因素,对该机工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制响应面,并得出该机最优工作参数。田间试验表明：当前进速度为0.70m/s、捡拾装置输送链线速度为1.10m/s、升运链线速度为1.20m/s、三级输送链线速度为1.30m/s时,漏薯率为2.82%,伤薯率为3.61%,满足马铃薯捡拾收获作业要求。     

牵引式马铃薯联合收获机的设计与试验

马铃薯收获是马铃薯产业全程机械化的关键环节之一,目前我国收获机械化程度较低。虽然国内的马铃薯收获机械种类繁多,但是大部分机具仍需人工辅助完成整个收获过程,作业成本较高、劳动强度大。为此,研究开发了一种2垄4行牵引式马铃薯联合收获机,可一次作业完成挖掘限深、土薯分离、秧草除杂及输送归集装车等多项工艺联合作业。上车输送归集装置由3级升运机构共同组成,采用液压驱动实现马铃薯薯块的输送归集,结构简单,调整方便,解决了传统收获模式下仍需人工捡拾的作业过程,大大降低了劳动强度。增设光电传感器检测,与液压传动系统结合可以有效反馈控制落薯的高度与位置,大大降低了伤薯率。田间试验表明:该机作业效果良好,各项性能指标均符合《马铃薯·收获机质量评价技术规范》标准要求。     

改进型南方马铃薯收获机具的设计

针对引进的北方机型收获南方马铃薯工作中出现明薯率低、挖掘阻力大、土壤壅堵,以及仍需人工捡拾等问题,设计了一种改进型南方马铃薯收获机具。该机具包含振动挖掘铲、抖动分离机构、升运机构和集薯器等,可一次完成挖掘、薯土分离、升运及装袋等作业工序。田间试验表明:改进后的机具在动力消耗、土壤壅堵、收获效率及减轻劳动强度等方面有明显提高,具有推广应用价值。     

薯类机械化收获技术及其机具改进

1 薯类收获机的基本构造及收获作业要求 薯类收获机可一次性完成薯类挖掘、土壤和薯块分离、薯块条状铺放于地表面等多项作业.其基本构造主要由机架、悬挂装置、挖掘装置、清选装置和动力传动装置等组成.基本工作过程为:收获机在拖拉机的牵引及动力传动下,由挖掘铲将垄中的红薯或马铃薯连土全部铲起,随着收获机组的前进,将铲起的薯块和土送至栅条式清选装置上,大部分土从栅条间隙漏下,薯块被向后输送,然后落于地表,成条状铺放,再由人工捡拾.     

自走式马铃薯捡拾机捡拾装置参数优化与试验

为解决马铃薯分段收获后,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高等问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾机捡拾装置。针对捡拾装置喂入部分易壅土,造成马铃薯输送不通畅,影响整机作业效率的问题,设计了一种具有双层反转链条夹持输送功能的捡拾装置。为确定捡拾装置最佳的作业参数,基于离散元软件EDEM和多体动力学软件RecurDyn耦合仿真,运用Box-Benhnken试验方法,以马铃薯流量和伤薯率为试验指标,以捡拾装置前进速度、捡拾铲入土深度、捡拾装置输送链线速度和反转夹持链线速度为试验因素,对该装置工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制出响应面曲线图,得出该装置最佳工作参数。田间试验表明,当捡拾装置前进速度为0.70 m/s、捡拾铲入土深度为120 mm、捡拾装置输送链线速度为1.20 m/s、反转链线速度为1.20 m/s时,马铃薯流量为5.94 kg/s,伤薯率为2.10%,与仿真理论值相比,误差分别为3.30%和4.48%。该研究可为马铃薯捡拾装置设计提供参考。     

马铃薯清选机气力悬浮薯石分离装置设计与试验

针对以联合收获为主的北方马铃薯主产区,马铃薯收获后薯石分离人工捡拾工作量大、清选效率低,且清选洁净率较低等问题,利用薯块和石块密度不同的特点,采用气力悬浮输送技术设计了马铃薯清选机气力悬浮薯石分离装置,并基于该装置研究了不同参数调整条件下的清选特性。利用高速气流悬浮与振动筛的摆动作用,发挥气力悬浮和振动筛分离的双重优势,使薯块与石块在运动过程中实现自动分离。试验表明：当气流速度为35m/s、筛面倾角为18°和曲柄角速度为30rad/s时,马铃薯选出率均值为96.71%,清选洁净率均值为98.34%,各项性能指标均满足马铃薯清选作业要求。     

一种定量堆放式马铃薯收获机的研制

为解决我国马铃薯收获机械明薯率低、伤薯率高及马铃薯收获后在田间被土埋没和散布造成的捡拾困难问题,设计了一种定量堆放式马铃薯收获机。该机通过三点悬挂装置与拖拉机相连,由拖拉机后动力输出轴提供动力,由挖掘机构进行薯块挖掘;在偏心凸轮抖动装置的作用下,由链杆式分离输送器进行薯土分离。同时,设计了一种定量堆放装置,能够在马铃薯收获后将薯块定量地在田间一侧堆放。该机可一次性完成挖掘、输送、薯土分离及定量堆放等作业。试验表明:当分离输送器线速度为1. 5m/s、偏心凸轮振幅为15mm、转动频率为2.5Hz时,既能保证薯块破损程度最低,又能保证较好的薯土分离效果,为最优设计组合。田间试验测定表明:薯率为96.4%,伤薯率为3.8%,每堆薯块平均堆放质量为19.5kg,定量堆放效果良好,各项指标均满足要求。     

基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机设计与试验

针对马铃薯分段收获人工捡拾工作量大、劳动强度高、收获效率低等问题,在适应种植模式和农艺要求的基础上,设计了一种基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机,该机可同时完成双垄双行马铃薯的挖掘、薯土分离、清土除杂和集薯输送等任务。收获机在拖拉机的牵引作用下进行收获作业,其关键零部件包括松土限深调控装置、切土切蔓装置、挖掘装置、摆抖式薯土分离装置、过渡分离装置、清土除杂装置和集薯输送装置等。该收获机采用多段分离工艺,可有效提高薯土分离效率,显著降低含杂率,降低劳动强度。田间试验表明:作业速度分别为3. 17 km/h和4. 16 km/h时,样机的损失率分别为1. 64%和1. 59%,伤薯率分别为1. 72%和1. 48%,破皮率分别为2. 31%和1. 92%,生产率分别为0. 41 hm2/h和0. 54 hm2/h,各项性能指标均达到了作业标准。基于碰撞检测技术获取了收获过程中薯块的动态碰撞信息,在对碰撞特征和薯土混合物运动特点进行分析的基础上,明确了联合收获机易产生较大碰撞加速度的关键位置为:分离筛Ⅰ与分离筛Ⅱ交接处及集薯输送装置的落料端,降低分离筛Ⅰ和分离筛Ⅱ之间的高度差、改善集薯装置末端的缓冲效果,是降低伤薯率和破皮率的有效措施。     

4 UMS-1800型木薯起薯收获机提升装置的设计

针对我国木薯收获过程中明薯率低、人工刨土捡拾劳动强度大及效率低的问题,设计了一种适用于4 UMS-1 8 0 0型双行挖掘式木薯起薯收获机的木薯提升装置,其主要在于将木薯收获机起薯铲起松的木薯提升到土壤表面,代替人工刨土起薯的过程,以减轻人工作业强度,提高劳动生产效率。该装置根据木薯茎秆的力学特性,采用了链式弹性夹持装置夹持木薯秆达到提升木薯茎块的目的。为此,介绍了该木薯提升装置的总体结构、工作原理及技术参数,试验分析了该提升装置的优缺点,并提出优化改进方案。     

履带自走式分拣型马铃薯收获机设计与试验

丘陵山区和小地块是国内马铃薯的主要种植区域,针对这类地形的马铃薯机械化收获技术与装备匮乏的瓶颈问题,并结合马铃薯种植农艺和收获需求,采用自动对行挖掘-薯土分离-人工辅助捡拾相结合的马铃薯机械化单行收获方案,设计了一种履带自走式分拣型马铃薯收获机。该机主要由履带式底盘、自动对行挖掘装置、分离装置及分拣装置等关键部件组成,具有附着力大、高频低幅振动碎土、自动对行挖掘、人工辅助分拣和液压驱动模式等技术优势。在阐述总体结构及工作原理的基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,确定了分离筛倾角为30°,分离筛末端与分拣筛始端之间的跌落高度为120mm等关键部件的结构参数和运行参数。由于采用人工辅助分拣的集薯方式,减少了薯块跌落与翻滚次数,缩短了马铃薯的分离行程。田间试验结果表明：样机作业速度为1.0、1.2km/h,分离筛运行速度分别为0.61、0.72m/s,分拣筛运行速度分别为0.42、0.50m/s时,生产率分别为0.10、0.12hm2/h;利用电子马铃薯采集的碰撞加速度平均值分别为51.02g、51.85g,碰撞加速度峰值均小于马铃薯临界损伤阈值,没有出现薯块漏捡和薯块表皮破损情况,收获效果良好,各项性能指标均满足相关标准的要求,研究可为马铃薯收获机分离分拣装袋工艺和马铃薯收获机的结构优化改进提供参考。     

具有升运装车功能的马铃薯联合收获机的研制

为解决马铃薯机器挖掘与人工捡拾工作效率不匹配的矛盾,本文设计一款具有升运装车功能的马铃薯联合收获机,整机给成主要包括组合挖掘机构、分段输送装置、秧薯分离机构和侧输出升运装车机构等,可一次完成对马铃薯的挖掘、输送、分离及侧输出装车作业,装车后的马铃薯直接运回仓库进行清选、分级、摆放等作业。     

马铃薯收获机升运收集装置的设计与研究

马铃薯收获是一项繁重的工作,国内马铃薯收获机多为小型机具,仅能完成挖掘及集条作业,需要人工捡拾马铃薯装袋收集,收获效率低、成本高。为解决该问题,研究设计了一款配套小型收获机具的升运收集装置,该装置具有输送效率高、质量轻、成本低的优点。对马铃薯收获机收集输送装置的整体结构进行设计并对其传动输送系统进行研究、建模、有限元分析,通过对关键零部件的有限元分析,结果显示设计安全可靠。     

定向排列纵横切分马铃薯种薯切块机设计与试验

针对马铃薯种薯需求量大以及人工切种工作量大、劳动强度高、切种效率较低等问题,设计了一种定向排列纵横切分马铃薯种薯切块机,可同时完成马铃薯种薯清土除杂、大小分选、种薯排列、切块、薯块杀菌消毒、薯种碎片清选和集薯输送等多种作业。该种薯切块机包括种薯分选装置、定向排列装置、纵切装置和横切装置,采用纵刀和横刀组合切块工艺,可有效提高种薯切块效率,降低劳动强度。以中间电机Ⅱ转速、上下胶皮辊中心距和薯刀梳子安装角为试验因素,以薯块合格率、薯块盲眼率和种薯损耗率为试验指标,进行了响应曲面试验,采用DesignExpert 8. 0. 6软件对试验数据进行分析,得出最优参数组合为:中间电机Ⅱ转速为965. 76 r/min,上下胶皮辊中心距为315 mm,薯刀梳子安装角为104. 61°,最优参数组合条件下薯块合格率94. 86%,薯块盲眼率1. 84%,种薯损耗率9. 72%。在最优参数组合条件下进行了验证试验,结果表明,薯块合格率为92. 13%,薯块盲眼率为1. 91%,种薯损耗率为10. 21%,与预测值相比,薯块合格率、薯块盲眼率及种薯损耗率的相对误差分别为2. 88%、3. 80%、5. 04%,满足马铃薯种薯切块要求。     

4UJ-1400马铃薯捡拾机的研制

挖掘放铺后的马铃薯虽然大部分裸露在田间地表,但依然存在与土块、薯秧等不分层次的混杂现象,在土壤黏重地区甚至会有一半又重埋进土壤里,即使人工捡拾往往也要动用耙类工具辅助分离,如果操作不当又会伤薯,费工费力。因此,急需一款马铃薯捡拾机代替人工完成捡拾、分离和装袋(装车),从而提高工作效率,节省劳动力。4UJ-1400马铃薯拣拾机是在马铃薯挖掘机将马铃薯挖掘条铺后,进行集中捡拾、除杂、装袋作业。具有捡拾率高、作业速度快、结构紧凑、重量轻、动力消耗小、不伤薯等特点。该机带有强制推送装置,能将马铃薯进行大角度提升,除土效果好,还带有除杂草功能。机具两侧带有踏板,便于人工分拣、除杂操作。     

具有侧向输送功能马铃薯收获机的研制

国内马铃薯收获机仅能完成挖掘及集条作业,这种类型的机械需要大量的人力去将马铃薯分级捡拾装袋,不但效率低,而且成本高,一旦遇到极端天气,大量的马铃薯无法被捡拾,种植户将会面临着巨大的损失;通过对带侧向输送装置的马铃薯收获机研制,农户可一次挖掘两行马铃薯,并将马铃薯输送至侧面相邻的未收获的两行马铃薯的垄沟内,然后通过大型联合马铃薯收获机一次收获四行马铃薯,并同时完成升运装车作业,收获后的马铃薯集中运回仓库进行筛选分级仓储处理,收获效率得到有效的提高。     

低位铺放双重缓冲马铃薯收获机设计与试验

针对现有马铃薯收获机分离效果不理想、铺放环节防损减损能力弱、伤薯率和破皮率较高等问题,结合国内北方地区马铃薯种植农艺,采用"振动输送分离+双重缓冲减速+低位铺放减损"的薯-土-杂分离工艺,设计了一种低位铺放双重缓冲减损马铃薯收获机,主要由挖掘装置、仿形松土限深装置、低位铺放输送分离装置、2级振动装置、切土切蔓装置、双重缓冲帘、平土压实装置等部分组成。在阐述总体结构及工作原理基础上,建立薯块运动模型,确定关键部件参数。薯土分离阶段分为振动输送分离段和低位铺放缓冲分离段,以在满足高效分离的同时降低破皮率;优化改进后的仿形松土限深轮,作用在薯垄内部薯块上的挤压力相对减小,即达到薯土松离效果的同时降低伤薯率;平土压实装置,可有效避免薯块被挖掘分离后被再次掩埋,利于捡拾且提高明薯率。台架试验利用碰撞检测技术,分析低位铺放环节的碰撞冲击特征,以揭示缓冲帘减损机理。试验结果表明,在收获速度为0. 88、1. 16 m/s时,纯作业时间生产率分别为0. 41、0. 54 hm~2/h,伤薯率分别为1. 03%和0. 84%,破皮率分别为1. 52%和0. 95%,各项性能指标均满足相关标准的要求。     

马铃薯田间集成分选机的研制

针对黏性土壤种植的马铃薯,存在机械收获泥土分离不净、薯秧分离不净、病薯伤薯分离不彻底的问题,根据收获拣选农业技术要求,研制开发出一款分离、输送等为一体的马铃薯田间分选机,适用于马铃薯联合收获机的田间配合作业。该分选线主要由集成分选机、接收料斗、装车机构成,集成分选机主要由分离输送装置、秧薯分离装置、传动系统、机架及地轮等各部分组成。该分选机额定电压为380 V,额定处理能力20～80 t/h,可以完成土薯、茎秆、杂草和病薯的分离,以及薯块输送等作业,大幅度减少用工,缩短收获周期。田间收获分选试验表明:该分选线在田间地头与马铃薯联合收获机配合作业效果好,减少沃土的流失,土薯分离、分级及茎秆分离良好,除秧率和除净率分别高于90%和99%,伤薯率低于1.23%。适用于机械化清选黏性土壤种植的马铃薯,对已收获的马铃薯进行二次分离清选作业。