【摘要】：馬鈴薯是一種糧菜兼用、營養(yǎng)豐富、用途廣泛的農(nóng)作物,發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè)對保障我國糧食安全具有重要意義。2015年農(nóng)業(yè)部提出馬鈴薯主糧化發(fā)展戰(zhàn)略,擬將馬鈴薯種植面積由當(dāng)前的557.3萬hm2擴(kuò)大到1000萬hm2,其中,充分利用南方666余萬hm2冬季閑置水稻田冬種馬鈴薯成為擴(kuò)大馬鈴薯種植面積的有力措施。在馬鈴薯生產(chǎn)過程中,收獲是影響馬鈴薯品質(zhì)和生產(chǎn)效益的重要環(huán)節(jié),要實(shí)現(xiàn)馬鈴薯的規(guī)模化生產(chǎn),必須采用機(jī)械化收獲。然而,南方冬種馬鈴薯為了保溫保產(chǎn),多采用高畦雙行稻草或地膜覆蓋栽培,且收獲時(shí)正值雨季,土壤含水率較高,給機(jī)械化收獲帶來困難。其中,地膜覆蓋栽培收獲時(shí)地膜已充分降解或可人工揭膜,對收獲作業(yè)無明顯影響,主要問題是克服黏濕土壤帶來的收獲難題,采用減阻脫附性能較強(qiáng)的收獲機(jī)具可實(shí)現(xiàn)其馬鈴薯機(jī)械化收獲作業(yè);而稻草覆蓋栽培模式下收獲時(shí)稻草殘留較多,約有50%的稻草沒有腐爛仍覆蓋在地表,使得現(xiàn)有馬鈴薯收獲機(jī)在收獲過程中存在挖掘阻力大,難以實(shí)現(xiàn)薯、土、草分離,出現(xiàn)壅堵,明薯率低和傷薯率高等問題。所以,目前南方冬種馬鈴薯仍以人工收獲為主,勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低,嚴(yán)重制約了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的實(shí)施。為此,本文研制出一種覆草冬種馬鈴薯收獲機(jī),并對其關(guān)鍵部件進(jìn)行理論研究和設(shè)計(jì),對整機(jī)進(jìn)行田間試驗(yàn),其研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)探明了冬種馬鈴薯的種植工藝和農(nóng)藝要求,研究了冬種馬鈴薯生長特性和相關(guān)物料特性。通過對冬種馬鈴薯種植地的調(diào)研,獲得南方冬種馬鈴薯的種植工藝和農(nóng)藝要求,為收獲作業(yè)方案的確定奠定基礎(chǔ);通過對冬種馬鈴薯生長特性的調(diào)研得知馬鈴薯塊莖的最大分布深度為183mm,單行最大分布寬度為338mm,為收獲機(jī)挖掘?qū)挾群屯诰蛏疃鹊拇_定提供依據(jù);同時(shí)測量得到馬鈴薯塊莖的最小結(jié)構(gòu)尺寸為38.2mm,最大結(jié)構(gòu)尺寸為133.8mm,平均質(zhì)量為0.21kg,為收獲機(jī)分離機(jī)構(gòu)篩桿間隙的確定以及馬鈴薯的受力分析提供依據(jù);沖擊試驗(yàn)表明,當(dāng)馬鈴薯所受沖擊能量小于0.7J時(shí),馬鈴薯不受損傷,為馬鈴薯收獲過程中碰撞與作用研究提供理論依據(jù)。(2)采用虛擬樣機(jī)技術(shù),對覆草冬種馬鈴薯收獲機(jī)進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì)。研制出一種由組合式挖掘鏟、桿條升運(yùn)器、稻草分離機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)篩組成的覆草冬種馬鈴薯收獲機(jī),并對其傳動(dòng)方式和工作原理進(jìn)行闡述,該機(jī)可與29.8kw及以上的拖拉機(jī)配套工作,作業(yè)幅寬為1000mm,作業(yè)深度為150~300mm,生產(chǎn)效率為0.2~0.3hm2/h。(3)設(shè)計(jì)了一種組合式挖掘部件,并分析其挖掘阻力。根據(jù)作業(yè)要求以及配套動(dòng)力條件,設(shè)計(jì)了一種組合式挖掘平鏟,以減阻挖掘?yàn)槟康?采用力的矢量投影定理和動(dòng)能定理對挖掘鏟的主要參數(shù)進(jìn)行確定,并計(jì)算求得其挖掘阻力為8192.84~9254.58N,為配套拖拉機(jī)的選取提供依據(jù)。(4)設(shè)計(jì)了收獲機(jī)的薯、土、草分離部件,對其作用機(jī)理進(jìn)行研究和機(jī)構(gòu)參數(shù)確定,并采用試驗(yàn)方式檢測和分析關(guān)鍵構(gòu)件的作業(yè)性能。設(shè)計(jì)了一種由桿條升運(yùn)器、稻草分離機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)篩組成的薯、土、草分離部件,基于抖動(dòng)、撥動(dòng)和擺動(dòng)的三層作用機(jī)理實(shí)現(xiàn)薯、土、草分離作業(yè)。以稻草層相對桿條鏈穩(wěn)定上移不下滑為條件,確定了桿條鏈的線速度為1.5m/s,升運(yùn)傾角為24°,抖動(dòng)輪頂起高度為22mm;以順利撥離稻草和確保馬鈴薯不受損傷為目的,確定了稻草分離機(jī)構(gòu)的撥指指尖速度和篩板安裝位置;以保證篩上馬鈴薯向后輸送、薯土有效分離為條件,確定了擺動(dòng)篩的篩面傾角為12°,擺動(dòng)篩擺動(dòng)方向角為18°,偏心輪偏心距為35mm,偏心輪轉(zhuǎn)速為25rad/s;進(jìn)行了薯、土、草模擬分離試驗(yàn),結(jié)果表明稻草分離機(jī)構(gòu)撥指具備分離稻草的作用效果、擺動(dòng)篩的設(shè)計(jì)滿足薯土有效分離和馬鈴薯輸送的作業(yè)要求。(5)進(jìn)行了田間收獲試驗(yàn),檢驗(yàn)覆草冬種馬鈴薯收獲機(jī)的工作性能,選出較優(yōu)的工作參數(shù)組合。采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行收獲機(jī)的田間試驗(yàn),以收獲機(jī)作業(yè)速度、篩板傾斜角度和分離機(jī)構(gòu)撥桿數(shù)量為試驗(yàn)因素,以明薯率、傷薯率和分草率為試驗(yàn)指標(biāo),采用加權(quán)評分算法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)果表明:機(jī)具作業(yè)速度為0.4m/s、篩板傾角為8°、撥桿數(shù)量為6根時(shí),馬鈴薯收獲機(jī)的綜合工作性能較優(yōu),此時(shí)明薯率為99.5%、傷薯率為4.2%、分草率為80.4%,均達(dá)到預(yù)期的收獲技術(shù)指標(biāo)要求。
【圖文】：

國外大型馬鈴薯收獲機(jī)

構(gòu)組成較為合理，機(jī)具綜合性能較好，國內(nèi)多數(shù)中型馬鈴薯挖掘機(jī)與其結(jié)構(gòu)相成工程機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 4UQ-165 型馬鈴薯收獲機(jī)、山東富邦農(nóng)業(yè)機(jī)械裝司生產(chǎn)的 4U-2 型馬鈴薯收獲機(jī)（圖 1.3）等。
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S225.71

【參考文獻(xiàn)】

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1 江立凱;馬旭;武濤;陳學(xué)深;孫國棟;譚永p，

本文編號：2695846