拨指轮式马铃薯挖掘机设计与试验

设计了一种与手扶拖拉机配套的拨指轮式马铃薯挖掘机。该机采用栅条式挖掘装置和拨指轮式分离装置。对分离装置进行了理论分析，确定了其结构参数。田间试验表明：马铃薯挖掘机挖掘、输运顺畅，分离效果明显，伤薯率为4.5%，损失率为3.6%，明薯率为96.5%。     

双行牵引式马铃薯挖掘机的设计与试验

针对目前我国马铃薯挖掘机存在的机具作业阻力较大、易堵塞及明薯率较低等问题,设计了一种牵引式马铃薯挖掘机,通过对整机结构和工作原理的阐述及对挖掘铲工作部件关键尺寸的理论分析,得到了机具挖掘铲、分离输送装置等关键部件的具体结构尺寸。对整机的作业性能进行田间试验,结果表明:该机能够一次性完成挖掘、薯土分离及成条铺放等作业,挖掘深度符合马铃薯收获要求,机具的伤薯率较低、明薯率较高,各项指标均满足马铃薯的收获要求,且作业稳定性较好,提高了马铃薯的收获质量。     

小型马铃薯残膜挖掘机的设计及试验

为解决现有连杆升运式马铃薯挖掘机靠近挖掘铲的部分易与地面发生碰撞、连杆升运式分离装置在马铃薯输送分离过程中升运速率一样、甘肃全膜双垄沟种植马铃薯地区挖掘机在收获过程中无法分离残膜和秧茎等问题,该文研制一种与四轮拖拉机配套的小型马铃薯残膜挖掘机。为避免机前拥堵,并提高土薯分离效率,该机采用两级的升运链分离装置,通过计算确定两个不同升运角参数;为分离残茎和膜,采用残膜茎秆分离装置。仿真结果表明:小型马铃薯残膜挖掘机输运流畅、分离效果显著,明薯率为97.5%,伤薯率为4.3%、残膜收净率为87%,满足甘肃对马铃薯和地膜的农艺收获要求。     

UX-6004型马铃薯挖掘机研制

4U X-600型马铃薯挖掘机,是甘肃张掖市农机研究所为了解决马铃薯人工收获费时、费工、生产效率低等问题而设计的收获机具。其结构采用三点悬挂犁铲掘土式,土薯分离机构采用链条抖动式,链动力由拖拉机动力输出轴经变速器传递。其结构简单,配套动力合理,挖掘速度快,减轻了劳动强度,降低了挖掘费用,提高了生产效率,为农业增产、农民增收,起到良好的促进作用。该机配套动力为14.7～18.3kW四轮拖拉机(带动输出轴);挖掘幅度600m m;明薯率95.8%;挖掘深度150～200m m;损失率3.17%;生产率2.4亩/小时;伤薯率3%。该机的筛链分离结构由兰驼动力传递链…     

4U-1600型集堆式马铃薯挖掘机设计与试验

针对传统一级升运链马铃薯挖掘机土薯分离效果差、人工捡拾铺条劳动强度大的作业难题,设计了4U-1600型集堆式马铃薯挖掘机。对挖掘机阶梯挖掘铲、两级升运链式土薯分离输送装置及液压开启式集薯箱等关键部件进行设计与选型,并完成其关键参数的计算确定。以样机前进速度、一级土薯分离装置线速度和二级土薯分离升运装置线速度为自变量,以明薯率和伤薯率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与明薯率、伤薯率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明,对明薯率影响的主次顺序依次为二级土薯分离升运装置线速度、样机前进速度和一级土薯分离装置线速度,对伤薯率影响的主次顺序依次为一级土薯分离装置线速度、二级土薯分离升运装置线速度和样机前进速度;马铃薯挖掘机最佳工作参数为:样机前进速度1. 50 m/s、一级土薯分离装置线速度1. 37 m/s、二级土薯分离升运装置线速度0. 89 m/s。验证试验表明,4U-1600型集堆式马铃薯挖掘机作业后,明薯率为95. 11%、伤薯率为3. 36%,性能试验指标均达到国家行业标准要求,表明在优化工作参数条件下该作业机能够提升马铃薯机械化收获质量。     

4U-110型马铃薯挖掘机的设计与试验分析

本文在深入了解马铃薯机械化收获过程的基础上，设计了4U-110型马铃薯挖掘机。田间试验结果表明，该机在挖掘深度230mm，挖掘铲的最大倾角为29°，分离筛的线速度为1.46 m/s时，测得明薯率>96.44%，漏薯率<3.16%，伤薯率<2.56%，挖掘平稳，分离效果好，满足马铃薯的收获要求。在本试验的测定中发现，土壤含水率对明薯率影响较为显著，且存在线性关系。     

马铃薯挖掘铲的改进设计与试验

针对目前马铃薯收获机田间收获试验中挖掘铲入土困难及大块土壤破碎效果不理想导致壅土现象等问题,对挖掘铲进行了改进优化,对比分析了振动式挖掘铲和静挖掘铲的区别,并对振动式挖掘铲的铲宽、铲面倾角、铲仞倾角等进行了分析计算。以明薯率、伤薯率、含杂率为性能指标,对设计挖掘铲进行了可靠性验证,以经过杀秧处理的马铃薯植株为试验对象进行田间试验验证,结果表明:实际的挖薯率为96.98%,伤薯率为1.12%,含杂率为2.46%,优于马铃薯收获的国家行业标准作业要求。研究数据对马铃薯收获的挖掘作业具有重要意义。     

基于单垄双行种植农艺的马铃薯挖掘铲设计与试验

针对目前丘陵山区马铃薯收获劳动强度大、机械化程度低和现有马铃薯挖掘铲作业效率不能满足实际需求等问题,设计了一种适合单垄双行种植农艺使用的马铃薯挖掘铲。通过分析和设计马铃薯挖掘铲结构,确定了马铃薯挖掘铲入土倾角为21.5°、铲刃张角为19°、铲宽为1230mm、铲长为220mm等参数;借助Ansys 2020有限元分析软件,获得了马铃薯挖掘铲模拟工作时最大应力为31.491MPa、最大应变为1.5797×10^-4和总变形为0.81716mm等结果,且均符合要求。完成马铃薯挖掘铲实际加工后,进行了收获田间试验,结果表明：马铃薯收获明薯率为98.54%,破皮率为1.51%,伤薯率为1.31%,均符合且优于相关国家标准要求。所设计的马铃薯挖掘铲达到了预期目标,可为今后相关工作提供参考。     

4UX-600型马铃薯挖掘机

4UX-600型马铃薯挖掘机，是甘肃张掖市农机研究所为了解决马铃薯人工收获费时、费工、生产效率低等问题而设计的收获机具。其结构采用三点悬挂犁铲掘土式，土薯分离机构采用链条抖动式，链动力由拖拉机动力输出轴经变速器传递。其结构简单，配套动力合理，挖掘速度快，减轻了劳动强度，降低了挖掘费用，提高了生产效率，为农业增产、农民增收起到了良好的促进作用。     

残膜回收型全膜覆土垄播马铃薯挖掘机设计与试验

针对西北黄土高原旱区地膜全域覆盖、种行覆土垄播马铃薯机械化收获易堵塞、分离效果差、可靠性低、残膜污染等问题,设计了残膜回收型全膜覆土垄播马铃薯挖掘机,一次性完成排堵挖掘、薯土分离、薯膜分离、集薯铺条、膜秧分离和残膜回收等工序。通过理论分析和数值仿真,对仿生挖掘装置、曲柄摇杆防堵机构、薯土分离装置、薯膜分离装置、膜秧分离及残膜回收装置等关键部件进行解析和结构优化,确定了性能参数。田间试验表明:明薯率为97.4%,伤薯率为1.3%,破皮率为1.8%,残膜回收率为87.5%,生产率为0.17 hm~2/h,各项指标均满足国家及行业标准要求。     

小型振铲式马铃薯挖掘机的设计与减阻性能研究

针对丘陵山区马铃薯收获过程中大型机械不适用、小型拖拉机功率不足的问题,设计了振铲式马铃薯收获机,目的是减小挖掘阻力,提高薯土分离效率。为了研究振动参数对挖掘阻力以及土壤破碎量的影响,基于离散元法(DEM),利用Hertz Mindlin无滑动接触模型和粘结接触模型建立了土壤模型,对振动挖掘过程进行了模拟,并通过模拟试验得到了挖掘过程中挖掘铲受到的阻力。     

S型链式马铃薯收获机挖掘装置的设计及有限元分析

针对我国马铃薯在主粮化的政策下迅速发展而机械化收获水平阻碍其发展的问题,研制了S型链式马铃薯收获机。在研究国内外马铃薯收获技术及装备的基础上,重点对该机器的挖掘装置进行设计。采用固定式挖掘铲装置,针对我国小地块种植马铃薯的国情,确定了固定式挖掘装置的结构形式:铲体宽度为1430mm,铲面倾角范围为33.6°～39.5°,铲体长度为320mm,铲刃夹角为150°;同时,对铲座支撑进行设计,各部件采用65Mn钢材质,钢板厚度为10mm。利用ANSYS对挖掘装置进行有限元分析,确保挖掘装置结构稳定。对整机进行田间试验,结果表明:明薯率98.5%,伤薯率1.2%,破皮率1.6%,生产率0.33hm~2/h,相对于其他挖掘装置伤薯率明显降低,明薯效果也相对改善。     

马铃薯收获机挖掘装置智能设计系统与评价方法研究

针对马铃薯收获机挖掘装置设计效率低、设计知识难以高效获取和运用的问题,构建了马铃薯收获机挖掘装置智能设计系统。在收集整理挖掘铲设计规则的基础上,以产生式、框架式和混合式的知识表示方法表达挖掘装置的设计知识并进行存储,建立智能设计系统知识库;利用Visual Studio软件搭建知识管理系统,对规则类和实例类知识进行管理;采用基于规则和基于实例的正向推理方法,探讨智能设计系统推理机制;基于SolidWorks二次开发技术,对挖掘装置进行参数化建模;基于挖掘铲挖掘阻力分析和RecurDyn-EDEM联合仿真试验,构建挖掘装置工作性能评价体系;以Visual Studio为开发平台、VB.NET为开发语言,应用SolidWorks API接口技术和MySQL数据管理方法,对设计知识库、知识管理系统、推理机、参数化模型库和评价体系进行整合及联合运用,开发了马铃薯收获机挖掘装置智能设计系统。利用系统进行挖掘铲实例设计,并进行工作性能评价分析,结果表明,挖掘铲工作所需牵引力为856.24 N,所受最大牵引阻力为724.81 N,明薯率为97.22%,伤薯率为1.43%,表明该挖掘铲满足设计要求。     

4U-55型马铃薯收获机的设计

针对我国马铃薯收获机在收获作业过程中牵引阻力大、功率消耗大和挖掘铲易损坏等问题,设计了4U-55型马铃薯收获机,该机与手扶式拖拉机配套,可实现马铃薯挖掘、薯土分离和铺放。同时,对该机部分关键零件进行了设计,对样机的工作性能进行了试验研究。田间试验证明,该机设计先进、功能完善、操作方便,并且成本低、效率高,能够满足当地农民的使用要求。     

新型马铃薯联合收获机

中国农机研究院设计了两种新型马铃薯收获机,一种是背负式联合收获机,一种是拖拉机后悬挂式挖掘机。联合收获机型与上海50拖拉机配套,采用前置挖掘台、三级振动输送和摘薯、排茎等机构,可一次完成垄作、平作马铃薯的挖掘、分土、摘薯、排茎、集薯、堆放等联合收获作业,作业效率     

MZPH-820型单行马铃薯收获机设计

针对现有小型马铃薯收获机作业过程中,行进阻力大、易于壅堵、伤薯率高,以及垄高适应性差等问题,设计了MZPH-820型单行马铃薯收获机.该机挖掘铲各铲片相互分离,间隙通畅;升运链导向撑链轮通过悬臂板支撑,承力通轴实现向上移动,作业时入土部件仅有挖掘铲及切土防漏圆盘,可有效防止秧茎缠绕及壅土;挖掘铲角度调节机构可实现挖掘铲与升运链导向撑链轮角度的同步调节,使挖掘铲铲面倾角在18°～30°内连续可调,便于不同土质条件下优化作业性能;导向限深轮及支撑行走轮二者高度的协调调整使得收获机能够满足100～400 mm垄高地块的作业要求,保证挖掘铲预设铲面倾角的实现,垄高适应性得到增强.宽行高垄地块的田间试验表明:MZPH-820型单行马铃薯收获机挖掘、输运顺畅,分离效果明显,纯小时生产率为0.10 hm2/h,伤薯率为0.3%,损失率为3.9%,性能达到技术规范要求.     

基于嵌入式电子监控器的马铃薯收获机开发

为了实现马铃薯收获和地膜回收同时进行,基于嵌入式技术,设计了马铃薯收获机。在马铃薯挖掘和地膜回收过程,测试地膜厚度、工作速度、挖掘深度和铺放时间4个因素影响程度,进行四因素五水平试验。试验结果表明:地膜回收率影响主要因素为地膜厚度及工作速度;对伤薯率影响由大到小分别为挖掘深度、工作速度。同时,建立伤薯率和地膜回收率模型,进而确定挖掘深度和工作速度。针对马铃薯转运和分离过程,基于土薯分离率和破皮率进行分析,当激振轮转速为160r/min时最优。最大冲击力试验表明:马铃薯安全抛落高度为0.3m。建立系统工作流程,对系统进行测试,结果显示:地膜回收率平均值为86%,马铃薯田地平均破皮率为2.58%。     

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。     

粘重土壤下马铃薯挖掘机分离输送装置改进设计与试验

针对升运链式马铃薯挖掘机输送分离装置普遍存在的在粘重土壤条件下升运链长度匹配性不佳等问题,设计了一种适宜粘重土壤的升运链输送分离装置。通过对该输送分离装置及薯土混合物的理论分析,确定了影响最佳薯土分离效果的主要因素,得到影响分离性能的升运链长度范围和抖动器等结构参数;以二级升运链长度、机具前进速度和升运链线速度为试验因素,以明薯率、伤薯率为试验指标进行田间试验,试验结果表明:二级升运链长度为3.1 m、机具前进速度为1.2 m/s、升运链线速度为1.5 m/s时,其明薯率为98.1%,伤薯率为1.1%,高于马铃薯挖掘机的收获作业要求。满足粘重土壤条件下马铃薯挖掘机的作业要求。     

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。