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马铃薯挖掘机 设计

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马铃薯挖掘机设计,马铃薯挖掘机,设计

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长春理工大学光电信息学院毕业设计 编号 20141051420 本科生毕业设计马铃薯挖掘机的设计The Design of Potato Excavator学 生 姓 名蒲云婷专 业机械设计制造及其自动化学 号1051420指 导 教 师吴翠红分 院机电工程分院2014年 6 月 摘 要 本论文对马铃薯挖掘机的研究和应用进行介绍和分析，设计了组合分离式马铃薯挖掘机。对该机的主要参数进行了选择，对主要零部件的设计进行了理论计算和结构优化。马铃薯为地下产物，且是块茎繁殖， 其收获受季节和天气限制。由于马铃薯的收获费时费力、劳动强度大且季节性强，因此给农民造成极大的困难。为了解决上述问题，本文就国内外马铃薯收获机现状、马铃薯收获机的研究和应用进行介绍和分析，设计了组合分离式马铃薯收获机。对该机的主要参数进行了选择，对主要零部件的设计进行了理论计算。 关键词：马铃薯 挖掘机 结构优化 ABSTRACT This paper introduces the research and application of potato and analysis, portfolio separate potato excavator is designed.To choose the machines main parameters, the design of main components of the theoretical calculation and structural optimization.Potatoes for underground, and tuber propagation, the harvest season and weather restrictions.As a result of the potato harvest time consuming, labor intensity and strong seasonality, therefore cause great difficulty for the farmers.At home and abroad in order to solve the above problem, in this paper, the present situation of potato harvester, potato harvester introduction and analysis, research and application of the combination of separate potato harvester is designed.To choose the machines main parameters, the design of main components of the theoretical calculation.Key words: potato excavator optimize the structure 目 录绪 论1第一章 马铃薯收获机的发展概括31.1 国外块茎挖掘机的发展现状31.2 国内块茎挖掘机的发展现状3第二章 总体方案的设计52.1 整体布局的设计52.2 工作原理6第三章 传动比的确定与减速器的选择73.1 传动比的确定与减速器的选择73.2 减速器的选择7第四章 带轮和链轮的设计84.1 带轮的设计84.1.1 选择V带的型号84.1.2 确定带轮的基准直径84.2 链轮的设计134.2.1 链轮的设计目的134.2.2 链轮的设计134.3 链轮材料的选择154.4 链轮机构的尺寸计算15第五章 联轴器的选择及其轴的设计175.1 联轴器的选择175.2 联轴器上轴的设计17第六章 链轮轴的设计和校核186.1 链轮轴的设计186.2 链轮轴的校核18第七章 分离输送器的设计217.1 分离输送器的机构及工作过程217.2 杆条参数的确定227.3 分离输送器线速度的确定23第八章 挖掘铲的设计248.1 挖掘铲的构成248.2 挖掘铲的设计24第九章 地轮和机架的设计269.1 地轮的设计269.2 机架部分的设计26第十章 马铃薯收集装置的设计27结 论28致 谢29参考文献30绪 论马铃薯的营养价值非常高，市场潜力巨大。在国外，大约占40%的马铃薯加工成食品后进入消费市场。在国内，一向被国人视为不能登大雅之堂的马铃薯产品也突然间在市场上风靡起来。在北京、上海、广州及西安等全国大中城市，以马铃薯条、马铃薯泥为基本原料的麦当劳、肯德基食品已占据我国快餐市场的半壁江山，而从各种渠道进口的其它油炸薯片或膨化食品等也滚滚而来。中国农科院副院长屈东玉博士在日前召开的中国马铃薯学术年会上指出：“马铃薯是一种产量高、适应性强、经济价值大的作物，应把马铃薯主产区列入国家粮食商品粮基地，享受与水稻、小麦等商品粮基地同样的财税待遇，这将是保证我国粮食安全的有效手段。”马铃薯作为经济作物，种植面积越来越大，而传统的马铃薯收获手段费时费事，劳动强度大且季节性强，因此给农民造成极大的困难。马铃薯种植区大部分在潜山和腰山地区，落后的人工收获方式造成马铃薯冻害和减产等不必要的损失，农民对马铃薯挖掘机械的要求十分迫切。为了解决上述问题，推广应用小型马铃薯挖掘机势在必行。应用马铃薯挖掘机可以大大提高收获效率，降低劳动者的劳动强度，增产增收，减少收获损失，为我国马铃薯生产奠定良好的基础。根据我国马铃薯挖掘机械多年研制生产经验可以看出， 日本、意大利、美国等国外机具适应垄作，很难适应我国平作种植形式。各类型机械需要进行多地域、多收获季节的田间试验和多轮改进，才能提高适应性。马铃薯是我国主要作物之一。发展马铃薯生产，对调整优化农业产业结构、加快脱贫致富及地区经济发展具有非常重要的作用。马铃薯为地下产物, 且是块茎繁殖, 其收获方式以挖掘机为主。马铃薯挖掘机可以大大提高收获效率, 降低劳动强度, 减少损失, 为马铃薯生产奠定良好的基础。但是收获方式的落后极大的制约了马铃薯生产发展。为促进马铃薯生产地发展，解决机械化收获问题势在必行。马铃薯挖掘机械化的关键矛盾是配套动力与机具性能要求之间的矛盾。鉴于动力的限制，与14kw一下拖拉机配套机具的性能不宜要求功能全，只要完成起薯环节，让薯块基本露于地面即可，其他工序由人工捡拾完成。从发展看这类机械作为与目前农村具有的小型拖拉机相配套的过渡性机型予以开发、推广。随着近年来马铃薯种植面积的不断增加，对马铃薯收获的机械化水平的需求越来越大。 马铃薯是我国北方主要粮食作物之一， 在内蒙、甘肃、宁夏、河北、山西、黑龙江、河南等省大面积种植，特别是内蒙、甘肃、河北北部等地因常年干旱少雨，气候寒冷，沙质土壤多，不利于其它作物的生长，马铃薯使成为这些地区的主产粮食作物。近几年来，马铃薯迅速以经济作物走向市场，大量销售到北京、天津、上海、广州等各大城市，美国百事食品有限公司等国外企业也纷纷在我国以承包大面积种薯地形式而参与到马铃薯种植和深加工行业。随着马铃薯向规模化种植的发展，农民要求机械化收获的愿望日趋强烈。由于各地土壤、气候、地形及种植习惯的差异，种植机械发展相对滞后，多采用犁翻人工点播种植，行距不统一。小行距平作与大行距垄作形式共存，平作行距在400-550mm 之间，垄作在600900mm之间。近几年，随着早上市鲜薯需求量的增加，收获季节提前，马铃薯茎叶生长旺盛，薯皮鲜嫩，机械收获更易破皮和缠绕拥土，使农艺要求与机械收获适应性的矛盾更加突出。机械化收获马铃薯技术，关键问题是收获机械适应性差，伤薯率高。因此，研制开发性能优良，适应性强，伤薯率低，多型号，价格适中，并能同大中马力拖拉机配套的收获机械是非常必要的。新中国成立初期, 我国收获马铃薯采用人工刨或旧犁挖掘的落后方式。直到20世纪60年代中期,马铃薯收获机具的研制工作才逐步发展起来。研究人员在研究原西德、原苏联、日本、瑞士等国外机具的基础上，研制成功了升运链式马铃薯收获机，但是由于受当时历史条件的限制，没能实现大面积推广和使用。20世纪70年代中期，由于手扶拖拉机的大量推广应用, 国内又掀起了为手扶拖拉机配套的马铃薯收获机的研制高潮, 成功研制了鼠笼式马铃薯收获机, 但受当时的配套动力限制, 未能生产和推广。1979年，12国农机展览会后，国家将全部马铃薯收获机样机都投放在黑龙江省农业机械工程科学研究院，从而为马铃薯收获机的研究工作创造了良好的条件。到 20 世纪 90 年代中期, 由于国产小四轮拖拉机的大量推广和应用, 研制马铃薯收获机已被列入重要日程。而此后, 其市场需求旺盛, 先后有小型升运链式马铃薯收获机和振动式马铃薯收获机投放市场,并占据了很大的市场份额。 第一章 马铃薯收获机的发展概括1.1 国外块茎挖掘机的发展现状国外块茎挖掘机械化收获起步早、发展快、技术水平高。20世记初，欧美国家出现畜力牵引挖掘机来代替手锄挖掘块茎、随后改由拖拉机牵引或悬挂。20年代末出现了升运链式和抛掷轮式块茎挖掘机。在20世纪40年代初，前苏联、美国就开始研制、推广应用块茎挖掘机械，50年代末即己实现了机械化。7080年代，德、英、法、意大利、瑞士、波兰、匈牙利、日本和韩国亦相继实现了块茎作物生产机械化。70年代主要是研制大功率自走式根块作物联合挖掘机，且以收获垄作种植为主。这些机型是大功率拖拉机变型，如荷兰在拖拉机基础上按照甜菜联合挖掘机的原理制成的双行马铃薯联合挖掘机，为了加强筛选效果，分离器有四个液压泵带动。美国在1948年以前用挖掘机来收获块茎，然后人工捡拾，直到1967年，开始使用联合挖掘机， 20世纪90年代，美国已基本实现了块茎挖掘机械化。前苏联是生产块茎作物挖掘机最早的国家，生产了许多半悬挂式机型，如KKY2型、KOK2型、KKP2型等块茎作物联合挖掘机，机器体积较庞大笨重，到20世纪90年代初，块茎挖掘机共有16种机型，其中10种是联合挖掘机，90年代中期，开始生产自走式联合挖掘机，其劳动生产率比其它行挖掘机提高12倍。近年来，欧美的马铃薯挖掘机型仍然是以大功率机组为主。这些机型只能在大面积土地上使用，不适用于中小地块。有些国家和地区生产一些小型挖掘机械，如意大利的SP100机型为小型垄作挖掘机械。在亚洲生产马铃薯挖掘机械的国家较少。日本在1955年以前使用畜力挖掘犁，1955年196年生产悬挂式抛掷式和升运链式挖掘机，70年代开始引进英国、美国等发达国家的联合挖掘机，并研制适合日本国情的联合挖掘机，对于根菜（萝卜、家山药青芋、胡萝卜等）机械收获的研究从1960年开始，近几年韩国、日本生产了一些小型马铃薯挖掘机，如韩国高山机械工业公司生产的小型单行和双行土豆、地瓜挖掘机械。发展中国家基本上采用挖掘犁和挖掘机进行收获作业,发达国家的块茎作物收获已基本实现了机械化联合作业。如德国、美国的联合挖掘机在自动化控制块茎分离以及减少块茎作物损伤等方面都有独到之处。东洋农机公司、日本三A公司久保田公司等都生产适合小地块作业的中小型自走式块茎作物挖掘机9。1.2 国内多功能块茎挖掘机的现状分析近年来,国内市场上也出现了一些此类机械，如大蒜挖掘机就有对行松土铲式和不对行平铲式输送方式也有多种。但大多数机型在适应性和质量可靠性方面仍然不同程度地存在着一些问题,主要体现在两个方面,一是损伤作物的问题,因为象大蒜、生姜此类作物,收获时皮质鲜嫩易损,而损伤后会严重影响其价格;二是适应性差,因各地农艺不同,行距及株距存在着差异,机具难以满足这种要求。由于进口农机具价格较高,农民难以接受,根茎挖掘机械还是要走国产化道路,而且还要根据中国国情,不能盲目照搬。主机利用现有的机型,如田园管理机、手扶拖拉机及四轮拖拉机,对国外的机型原理加以消化吸收,研制出适合中国国情的机具。国内根茎作物的机械化收获还有较长的路要走,不仅需要科研部门及企业的大力研制及投入,还牵涉到农民的认识和接受问题。国外发达国家（如日本、美国、法国、意大利等国）地下作物的收获已实现机械化，对于长根作物（萝卜、山药等）和断根作物（洋葱、大蒜等）都有不同的挖掘机械，工艺十分的先进，但机械价位较高，全部引进国内无法接受，例如，意大利产的DSC-120和日本宝田公司产的DCL-130型土豆挖掘机，大多用于沙壤土作业，这些设备不太适应我国地下作物种植的农艺要求和土壤状况。根据以上分析，在国内外现有的基础上，结合我国农村市场的实际情况，分析国内块茎类作物的农艺要求和土壤的物理特性而研制出的多功能块茎类挖掘机。综观国内外多功能块茎挖掘机的发展特点及外部环境，专家预测未来多功能块茎收割机的主要发展趋势是：1） 开发节能、高效、可靠、环保型产品的多功能块茎收割机。2） 安全性及通用性是产品发展的重要目标。3）大型化与小型化仍是产品系列化的两极方向。4） 技术进步、操作方便和售后服务将成为企业生存的三大关键因素。 33第二章 总体方案的设计 2.1 整体布局的设计其传动图如图2.1：1、万向联轴2、链轮 3、减速器4、动力输出轴 5、输送链驱动轴 6、振动筛轴图2.1传动图其总体结构图如图2.2：1、V带轮 2、V带 3、机架 4、抖动轮 5、减速器 6、联器7、悬挂架 8、挖掘铲 9、链轮 10、传动链 11、地轮图2.2 总体结构图 2.2 工作原理本机主要由V带、减速器、抖动轮、机架、挖掘铲、传动链、地轮构成。拖拉机产生动力通过减速器和带轮将所需要的动力传送到链轮上，链轮带动链条从而带动分离装置运动，将从挖掘铲部挖出的土豆网机器后方运送，同时由于有抖动轮的作用，使得块茎在输送的过程中实现的块茎于土的分离，而达到了分离的目的。最后块茎从机器的尾部从新落入土地的表面。 第三章 传动比的确定与减速器的选择3.1 传动比的组成该多功能块茎挖掘机的配套动力为25-35马力的拖拉机，其输出轴的转速为540r/min，通过一级减速器和带传动，设其总的传动比减速器的传动比。带传动的传动比为了能满足分离器上的线速度为1.3m/s的要求，因为 所以 （3.1） （3.2）所以链轮半径 （3.3）3.2 减速器的选择由于其传动比为2，所以可以从市场上选择传动比为2的减速器，其型号为ZDY,ZDZ100型圆柱齿轮减速器。其结构如图3.1： 图3.1 减速机结构图 第四章 带轮和链轮的设计4.1 带轮的设计因为工作机是多功能块茎挖掘机，故属于载荷变动较大的机械，原动机是交流电动机（普通转矩鼠笼式），工作时间小于10小时/天，启动形式为软启动。挖掘机的工作功率为1.5KW。故： （4.1）：工作情况系数 取=1.2。4.1.1 选择V带的型号根据计算功率和小带轮转速，故选择A型带。4.1.2 确定带轮基准直径（1）初选主动轮的基准直径D1 根据所选V带型号参考，选取，选。（2）验算带的速度V （4.2） （3）计算从动轮直径D2 （4.3） 取D2为107mm（4）确定传动的中心距和带长初定中心距，由 （4.4）即：即：，所以可取 根据公式计算基准带长： （4.5）选取带的基准长度，查表得：根据公式计算实际中心距： （4.6）考虑安装调整和补偿初拉力的需要，中心距的变动范围为： （5）验算主动轮的包角根据公式及对包角的要求，应保证： （6）确定V带的根数由公式知 （4.7）取Z=4根。式中： 在包角=180度，特定长度，工作平稳情况下，单根普通带的许用功率值；考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数；考虑带的长度不同的影响系数，简称长度系数；计入传动比的影响时，单根V带所能传递的功率的增量；查得：=0.45 =0.98 =0.91 =0.024（7）确定带的初拉力单根V带的初拉力由公式确定： （4.8）（8） 求带传动作用在轴上的压力由公式 （4.9）式中： Z带的根数； 单跟带的初拉力； 主动轮上的包角。（9）V带计算结果表4.1 V带设计计算列表设计计算项目结果说明工作情况系数k计算功率P选取V带型号小带轮直径D大带轮直径D验算V带的速度V初定中心距a初算V带所需的基准长度L选V带的基准长度L定V带公称长度L定中心距a包角包角系数k1.21.8A80mm107mm1.1304m/s3501068.21153mm1120mm392.4mm1750.98可选比表中大的值参考实际机械结构确定120，合适 (10) 带轮的形式带轮的结构由带轮直径大小而定，因小带轮基准直径D（2.53）d，所以采用实心式。同样大带轮的基准直径D（2.53）d，所以大带轮也用实心式。（11）带轮尺寸的计算小带轮的轴孔直径，小带轮与减速器相连，故取=40mm。因为， 所以 小带轮的宽度： （4.10） 小带轮的直径： （4.11） 大带轮的轴孔直径，大带轮与链轮主动轴直径一致。设大带轮轴孔直径。大带轮的宽度：大带轮的直径： 小带轮的结构如图4.1： 图4.1 小带轮大带轮的结构如图4.2： 图4.2 大带轮4.2 链轮的设计4.2.1 链轮的设计目的设计该链轮的主要目的是为了能带动分离机构的运动。通过链轮使得链的线速度为1.6m/s。为了达到这一目的，所设计的链轮传动比应为1，即两链轮的直径应当相等。由前面的计算已经得出链轮的直径r=62mm。4.2.2 链轮的设计（1）选择链轮的齿数由已知得链轮的传动速度为1.3m/s，传动比为1。通过查表所以取(2) 初定传动中心距 根据公式 （15） 初取(3) 确定链长 （4.12） 节(4) 确定链条节距p （4.13） 由表查得；由图按小链轮转速估计，链工作在功率曲线凸峰左侧，可能出现链板疲劳破坏。由表查得；选单列链，由表查得根据于，由图选用链号为10A，并且也证实了原估计链工作在额定功率曲线凸峰左侧是正确的。由表查得链节距p为15.875mm。(5) 验算链速V （4.14） 与原假设相符。(6) 计算实际中心距 （4.15） (7) 作用在轴上的压力Q 圆周力 （4.16） 故：(8) 润滑方式 根据和，选择滴油润滑。4.3 链轮材料的选择链轮的材料应当能够满足强度和耐磨性的要求。在低速、轻载、平稳传动中，链轮可采用中碳钢制造；中速、中载时，采用中碳钢淬火处理，其硬度40HRC45HRC;高速、重载、连续工作时的传动，采用低碳钢、低碳合金钢表面渗碳淬火（如用15、20Cr、12CrNi3等钢淬硬至55HRC60HRC）或中碳钢、中碳合金钢表面淬火。本多功能块茎挖掘机为中速、中载，所以采用中碳钢淬火处理，其硬度40HRC45HRC。4.4 链轮机构的尺寸计算1)分度圆直径 （4.17）2) 齿顶园直径 （4.18）3 )齿根园直径 （4.19）4) 最大齿根距离 （4.20）5) 齿侧凸缘直径 （25）所以取 链轮结构如图4.3：图4.3 链轮第五章 联轴器的选择及其轴的设计5.1联轴器的选择该多功能块茎挖掘机的设计宽度为712mm。两侧的机架壁厚度各位10mm。所以整个机架的内部空间为692mm。所选的减速器的输出轴的外伸长度为110mm。为了使机器能够运转，必须将V带轮放在整个机架的外面，因为减速器外伸轴长度不够，所以必须选择一个联轴器。通过查减速器的参数表，可知其输出轴的直径为48mm,所以选择联轴器时其孔径也应当为48mm。通过查阅手册，可以选择LH4型联轴器。其长度为112mm20。5.2联轴器上轴的设计联轴器上轴的作用是为了将减速器和带轮通过联轴器相连接的。其设计过程如下：1）轴4部分：此部分轴是装联轴器的。联轴器的长度为112mm。所以在设计时可以把该部分长度设计为110mm。2）轴3部分此部分上装滚动轴承。因为机架内壁到机架中心线的距离为346mm，减速器中线到输出轴端的距离为214mm，联轴器长112mm。所以联轴器到机架内壁的长度为346-214-112=20mm。所选的轴承为角接触球轴承。其宽度为24.75mm。所以设计时该轴段长度为42mm。3）轴2部分：该部分装同时有轴承端盖。为了让V带轮输出机架为20mm，所以该段长度可设计为44mm。4）轴1部分：该部分上装V带轮，V带轮宽为65mm，所以设计该段长为63mm。其结构如图5.1：图5.1 联轴器上的轴第六章 链轮轴的设计和校核6.1链轮轴的设计链轮轴的作用是将大带轮上的动力传送到两个主动链轮上，从而带动分离输送器运动，进而达到分离输送的目的。该轴的设计步骤如下：1）轴2和轴4部分：这两部分都是装链轮的。因为链轮的厚度为75mm，所以设计该部分轴长度为70mm。2）轴1和轴5部分：这两部分都是装轴承的，所选轴承为角接触球轴承，其宽度为24.75mm。设计两轮侧面距机架内壁距离为20mm，所以设计该部分轴长为50mm。3）轴6部分：该部分上装轴承端盖，设计其长度为33mm。4）轴7部分：该部分上装大带轮，所以其设计长度也为70mm。5）轴3部分：该部分通过计算可得其长度为488mm。其结构如图6.1： 图6.1链轮轴6.2链轮轴的校核先作出轴的受力简图，取集中载荷作用于带轮、链轮和轴承中点。图6.2 轴的受力图1)带轮上作用力的大小压轴力 则 (6.1) 2) 链轮上作用力的大小压轴力 则 (6.2) (6.3)求垂直面上轴承的支反力画主要截面弯矩图 (6.4) 3)求水平面上轴承的支反力，画主要截面弯矩图 (6.5) 主要截面弯矩图见下图所示：图6.3 平面弯矩图4)截面D处垂直面，水平面合成弯矩 (6.6)图6.4 合成力矩图第七章 分离输送器的设计7.1分离输送器的机构及工作过程1） 机构形式的确定杆条式分离输送器是一种分离器，其上以等距平行地配置杆条，由挠性元件相连。机构简单，带面倾斜时也能工作，因此是一种应用比较广泛的分离工作部件。但是此类分离输送器因工作面种类的不同而不同，而工作面是由许多杆组成连续移动的一个栅，工作面的种类对移动土壤的压碎程度和过筛强度起着决定作用，同时还影响到分离输送器的耐用性。在马铃薯、块根等作物的挖掘机上，常见的分离输送器有钩杆式、链杆式和带杆式等。其中钩杆式和链杆式的制造工艺比较简单，成本较低，而且其链杆于土壤的接触面积较小，过筛强度最大，分离效果明显。因此，从零件的购买方便，装卸简单等因素考虑，本机器的分离输送器采用链杆式分离输送器来完成分离输送的目的。链杆式分离输送器是由园杆组成，杆的两端焊接在链条上。形成具有筛选块茎而分离土壤的栅。链杆式分离输送器通过依靠固定在主动轴上和从动轴上的链轮来带动，杆条形成一条环形的链带。2) 分离输送器的工作过程链杆式分离输送器是一种分离器兼输送器，其工作过程是，当被掘起的土壤、块茎等向上输送时，在输送链的作用下，土壤被疏松，土壤通过杆之间的间隙筛出来，块茎则被输送器输送到机器的尾部，从而将块茎重新放回地表。达到挖掘块茎的目的。作业时，位于前部的挖掘铲进入土层内将块茎整个掘起，掘起的土块在挖掘铲的作用下发生劈裂破碎，然后输送到分离输送器上。分离输送器杆条在向后运动的同时，还受到抖动器的作用而上下抖动，使大部分土壤变松并落回地里。块茎则被输送器运送到机器的尾部。其结构如图7.1：1、主动轮 2、分离输送器 3、抖动轮 4、从动轮图7.1 分离输送器图7.2杆条参数的确定在欧洲的许多国家里，杆间距离通常为25-28mm。而在美国，甚至为40-48mm。亚洲的日、韩等国为30-40mm。这个间隙主要于块茎作物的品种和块茎的尺寸由很大关系。一般情况下块茎作物的块茎为扁圆、椭圆、圆、长筒等形状，为了研究方便我们可以统一采用长、宽、厚三个特征尺寸来描述块茎的物理机械特性，其中厚度尺寸是关键的一个尺寸。式中： 要使分离输送器达到筛分土壤，保留块茎的目的，杆条间隙的设计应满足c的条件，即保证块茎最小特征尺寸大于杆条间隙，从而使块茎不至于在杆条间隙间随土壤一起漏下。根据资料和实际的测量，我国块茎的厚度尺寸大多在30-80mm之间，因此若取杆间距L为45mm，杆条直径为10mm，代入式中，可得杆条的间隙为35mm。杆条是由直径为10mm的圆钢，按一定间距固定在两条带子上组成。在输送筛上工作面的杆条下，设置有随动型的抖动轮，抖动轮直接与输送筛的升运链工作面的杆条相接，由升运链杆条带动，其转动的圆周速度与输送筛的工作速度相同，椭圆形抖动器的长半径和短半径之差使输送筛工作面的运动方向发生瞬时的周期性变化，从而抖动输送筛上的掘起物。其结构如图7.2：图7.2 杆条间歇图7.3分离输送器线速度的确定多功能块茎挖掘机抖动分离输送器的线速度和抖动器的性能是影响分离率和块茎损伤率的主要因素。而抖动器的抖动和抛起性能，除了受其本身的几何形状影响外，主要取决于其速度。也就是说，线速度是分离输送器设计的主要参数。通过对分离输送器和抖动器的运动学和动力学分析，来阐述分离输送器与抖动器的运动学关系，并分析抖动器的抖动和抛起性能，为分离输送器线速度的确定提供理论依据。在选定输送器的线速度时，必须考虑它的类型、长度、运动特性（加速度）及由这些因素造成的块茎的损伤问题。输送器的寿命、尺寸及机器的重量都与它的速度有关。分离输送器的线速度和作用在其上的加速度越高，它的尺寸就可以越小，但它对块茎的损伤也就会越大，耐用性会降低。输送器的长度关系到块茎分离和整机的尺寸，因此它必须适当。分离输送器在工作时，其线速度应略大于机器的前进速度，以保证掘起物往后传送的正常进行。试验表明：当线速度高于2m/s，土壤含水量大于等于20%时，分离能力下降。若机器的前进速度为，分离传送器的线速度为，则有：等于分离传送器的线速度比上机器的前进速度， 的取值一般为0.82.5机器工作时的速度为1.2m/s，分离输送器的速度为1.3/s，所以算出的为1.08。在0.8到2.5的范围之内，所以该参数的确定符合要求。第八章 挖掘铲的设计8.1挖掘铲的构成挖掘铲由独立铲片、铲片固定板和角度调节机构组成。铲尖角度设计为钝角，这样可以减小铲前的入土深度，从而降低无效挖掘深度的动力消耗。挖掘铲铲尖的形状采用“w”型，前进阻力较小，入土性能好。8.2挖掘铲的设计挖掘铲的铲片是多片铲的变形，铲片与铲片之间留有间隙，这便带来很多优点。1）一方面是减少铲尖与土壤的接触面积，达到减少阻力的目的。2）另一方面是减轻了机器前部的重量，防止铲尖下陷。多片铲在工作时发生局部磨损时，更换方便维修成本低。一般单株块茎在土壤中的最大分布宽度为400mm，块茎分布的深度一般为在地表一下120-200mm之间。为了保证铲刃的自动清理功能，铲刃的倾斜角度可由受力确定，使土壤在铲刃上的滑切力能克服摩擦力，即： 式中：为作用于铲刃上的阻力。 为铲刃上的正压力。 为铲刃上的滑切力。 为铲刃与土壤之间的摩擦力，且，为摩擦角。 代入得：一般土壤对钢的摩擦角为，取，所以。若铲片数量为5个，单个铲片宽度为100mm，长度为250mm，铲刃倾斜角度，铲面倾角为，铲间间隙为25mm。为了保证挖掘铲挖进的土壤和块茎不会从两侧滑落，因此需要在挖掘铲的两侧加设挡板，挡板为平行四边形，焊接在机架上。其结构如图图8.1挖掘铲第九章 挖掘铲的构成9.1地轮的设计地轮的作用主要是在机器行走过程中的平衡支撑作用。为了克服挖掘机收获时挖掘铲前部较大的阻力，设计的地轮应当有较好的通过性，且能够保证在凹凸不平的地表情况下准确控制挖掘深度。地轮材料可以选择铸铁，结构采用腹板式。在机架上设置不同的安装位置，可根据种植情况调节深度。9.2机架部分的设计挖掘机组的入土性能、挖掘深度稳定性能、机组牵引性能、运输通过性能及对地表的适应性能等主要工作性能都收多功能块茎挖掘机悬挂装置的影响。本设计采用三点悬挂式机构，由拖拉机后置三点悬挂和挖掘机悬挂架机构成一个空间机构，它可以看作在纵垂直面和水平面的四个四连杆机构。这两个四连杆机构具有各自的瞬心，挖掘工作时，在各种作用力及相对瞬心的力矩作用下，将产生绕这两个瞬心的转动趋势转动，以保持平衡。其结构如图9.1：图9.1 机架第十章 马铃薯收集装置的设计 由于本马铃薯收获机整机结构较为简单，其主要功能以挖掘马铃薯为主，收集装置可以简单化。不过要设计其收集装置的话，可用较为大的蛇皮袋子套于机器后方，要保证蛇皮袋子口完全把机器后方包住，这样是使马铃薯在输送过程中不至于散落在地下而是全部落于袋中。此换袋子过程须人工控制，当袋子装满马铃薯后，人工换袋，继续进行马铃薯收获工作。因考虑到此设备的结构简单，假如设计自动收集装置的话有点困难而且需要改动较大，因此就运用简单的袋装设计来实现对马铃薯的收集。准备的蛇皮袋子须是较为大的袋子，袋口要远大于机器后方宽度，材料也需抗摩擦力强度要求较大。这就是关于收集装置的简单设计。 结论 本次设计对马铃薯挖掘机的应用进行介绍和分析，根据目前国内外对块茎挖掘机的发展现状做了深入分析。首先进行了总体方案的设计，接着是传动比的确定与减速器的选择；带轮和链轮的设计；联轴器的选择及其轴的设计；链轮轴的设计和校核；分离输送器的设计；挖掘铲的设计；地轮和机架的设计，最后进行了马铃薯收集装置的设计。本次设计的机器性能满足要求，能较好的与农村现有动力配套使用，能较好的把握挖掘机收获过程中的要求。通过本次毕业设计，我对产品的设计过程有了一个系统的认识，掌握了基本的设计过程，真正地将所学的理论知识与实践结合起来，提高了独立思考解决问题的能力。由于所掌握的知识的限制和经验的不足，在设计的过程当中，难免有不妥之处。在今后的学习工作中我会继续努力，弥补自己在专业知识上的缺欠。此次设计，我认为最重要的就是使我明白了，无论做什么事情，要想做好，必须态度端正；要善于学习，时刻学习；做事要严谨、认真，细致、不怕吃苦，还要有创新精神。 致 谢在四年的大学生活期间，感谢所有关心和帮助过我的老师和同学们！本课题是在导师吴翠红的悉心指导下完成的。四年的学习中吴老师严谨的治学态度、实事求是的工作作风，精益求精的工作精神令我受益匪浅。在生活中吴老师积极乐观的生活态度，做任何事情充沛的精力和执着的态度，这都将对我以后的工作和学习有很大的帮助。至此在论文定稿之日，谨向恩师致以衷心的感谢，感谢导师在各方面的帮助，感谢导师的信任和支持。在论文进行的过程中，还得到了寝室同学以及各位同窗好友无私的帮助和热情的鼓励，在此一并表示衷心的感谢!感谢长春理工大学光电信息学院的各位老师在我四年的学习生活期间，对我思想、生活、学习上的指导和关心，使我不断的成长。最后，特别感谢的是我的父母，他们是我这四年最主要的动力，是他们时刻的关理解和支持才使我能够顺利完成学业！参 考 文 献1 赵满全,窦卫国,赵士杰等.4SW系列马铃薯挖掘机的研制J.农村牧区机械化,1999,(4).2 蒋炳奎译.根菜挖掘机械M.1979,12.3 中国科学技术情报研究所重庆分所编辑.国外挖掘机械(第二集)M.1977,1l.4 单爱军,刘俊杰,崔冰冰.马铃薯挖掘机现状与发展趋势J.农机化研究.2006,（4）:1920.5 韩建新,都丽萍.2000年中国国际农牧业及食品工业展览会国外兵团巡礼J.农业机械.2000,(5).6 苏H.季坚柯等著.蔬菜挖掘机械M.北京:中国农业机械出版社出版.1982,5.7 苏著.袁佳平,汪裕安等译.农业机械的设计和计算M.北京:中国农业机械出版社.1983.9.8 苏著.沈林生,高良润等译.经济作物挖掘机械理论、构造和计算M.上海:上海科学技术出版社.1966.1.9 张东兴,郭君海.马铃薯田间管理与挖掘机械化技术J.农机科技推广.2006,1:1920.10 申屠留芳,孙兴钊.中粘壤土块茎类作物挖掘机的研究与开发J.农机化研究,2003,10(4):21-23.11 南京农业大学.农业机械学M.中国农业大学出版社,1998,:24-40.12 程兴田.挖掘机械的现状与发展前景M.农机与食品机械,1998:50.13 马成林.挖掘机研究的发展与现状J.农业机械学报,1997,11（2）.14 胡志超,彭宝良.多功能根茎类作物联合挖掘机设计与实验J.农业机械学报,2008,8(8):58-61.15 韩杰,吕金庆,高靖华等.振动式挖掘部件的设计J.农机化研究,2005,(3):18.16 梁保学,佘喜旺.SL-900型薯类挖掘机的研究设计J.农技推广与安全,2003(2):9-10.17 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册(下册)K.北京:机械工业出版社,1990:18-19.18 晓青.马铃薯挖掘机的设计J.农业机械学报,2001,（4）:37.19 苏日娜.马铃薯挖掘机械作业性能测试方法探讨J.农机试验与推广, 1999(4): 10-12.20 杨大平,刘保华.带振动筛板脱粒机的研究J.湖南农业大学学报(自然科学版),2003,29(2):13-14.21Patton W.J.Mechanical Power TransmissionM.New Jerey:Printice-Hall,1980.22Mechanical Drive.Machine Design.52(14)J,1980.23Ye zhonghe,lan Zouhui.Mechanisms and Machine TheoryMHigher Education Press,2007.5. 马铃薯挖掘机在现实生活中的运用摘要:马铃薯营养价值丰富，除了含有大量的水分和淀粉外，还含有多种易被人体消化吸收的蛋白质，以及人体需要的维生素和矿物质，如磷、钙、铁等。马铃薯的产量高，据专家测算，马铃薯的理论产量可达到240t/hm2。大量种植马铃薯，对于农民增收，促进西部经济发展和实现西部大开发战略部署有重要意义。2005年全世界种植马铃薯的国家和地区已达151个，全球马铃薯种植面积约2000万公顷，总产量3.1亿吨。我国马铃薯种植面积已达500万公顷，占世界的25%，总产量7500万吨，占世界的19%，面积产量已跃居世界第一位，主要分布在内蒙古、新疆、贵州、甘肃、黑龙江、云南、四川等地。我国马铃薯的收获过程基本上还是传统的人工割秧、镐头刨薯、人工捡拾。在收获季节，大部分地区为老年和妇女劳力进行收获作业，人工收获不仅生产效率低，而且损伤、丢失严重，劳动强度大，生产成本高。因此，广大马铃薯种植区的农民和农业主管部门，迫切要求解决马铃薯生产过程中的机械化收获问题。设计出专业、系统、优良的马铃薯挖掘机非常必要。一、绪论：马铃薯是我国北方主要粮食作物之一， 在内蒙、甘肃、宁夏、河北、山西、黑龙江、河南等省大面积种植，特别是内蒙、甘肃、河北北部等地因常年干旱少雨，气候寒冷，沙质土壤多，不利于其它作物的生长，马铃薯使成为这些地区的主产粮食作物。近几年来，马铃薯迅速以经济作物走向市场，大量销售到北京、天津、上海、广州等各大城市，美国百事食品有限公司等国外企业也纷纷在我国以承包大面积种薯地形式而参与到马铃薯种植和深加工行业。随着马铃薯向规模化种植的发展，农民要求机械化收获的愿望日趋强烈。近几年，随着早上市鲜薯需求量的增加，收获季节提前，马铃薯茎叶生长旺盛，薯皮鲜嫩，机械收获更易破皮和缠绕拥土，使农艺要求与机械收获适应性的矛盾更加突出。机械化收获马铃薯技术，关键问题是收获机械适应性差，伤薯率高。因此，研制开发性能优良，适应性强，伤薯率低，多型号，价格适中，并能同大中马力拖拉机配套的收获机械是非常必要的。二、 马铃薯收获机发展概况（一）国外马铃薯收获机研究应用现状 欧美发达国家马铃薯收获技术与装备的研究开发起步早、投入大、发展快，早实现了专用化、标准化和系列化。(1)美国在1948年17以前用收获机来收获马铃薯，然后人工捡拾。直到1967年，开始使用联合收获机。20世纪80年代初期，联合收获机和分段收获的面积占马铃薯种植面积的85%，其中联合收获已达到50%以上。20世纪到90年代，美国已基本实现了马铃薯收获机械化。(2) 原苏联是生产收获机最早的国家。1960年，马铃薯联合收获机保有量是3万台；1976年，保有量为6万台；到20世纪90年代初，马铃薯收获机共有16种机型，其中10种是联合收获机；90年代中期，开始生产自走式联合收获机(3) 德国20世纪在40年代主要生产和使用抛掷式收获机；50年代主要生产和使用升运链式收获机和捡拾装载机，进行分段收获；到1970年保有量达到6205台；70年代开始生产联合收获机，机型有20多种，均是原联合收获机的变型，其保有量达到6万台；90年代，开始生收获-捡拾装载机和具有自动分选装置的联合收.(4)日本在1955年以前使用畜力挖掘犁，1955年1965年生产悬挂式的抛掷式和升运链式收获机。70年代开始引进英国、美国等发达国家的联合收获机，并研制适合日本国情的联合收获机。东洋公司生产的自走式马铃薯收获机装有带液压输送器的薯箱和二级分装装置,在旱地和水浇地中都可使用。 总之，在国外几个主要生产马铃薯的发达国家，都形成了用联合收获机直接收获，或用挖掘-捡拾装载机加固定分选装置来进行分段收获的两种全面实现收获机械化的配套系统，基本上实现了马铃薯收获机械化。（二）国内马铃薯收获机研究应用现状 我国在20世纪60年代1820开始研制马铃薯收获机，当时主要研学原苏联技术基础上做了大量工作，但机器十分庞大，流程过长，直接收获的马铃薯破损率高，并没能形成产品在生产中得以应用。至今为止，我 国 马铃薯的收获过程基本上还是传统的人工收获方式为主.人工刨薯不仅效率低，而且损伤、丢失严重，劳动强度大，作业质量差，生产成本高，满足不了马铃薯生产的需要。 哈尔滨市大顺农机公司开发出与小四轮拖拉机配套的4SG系列悬挂式薯类收获机，内蒙古农业大学与山西忻州地区农机推广站开发出4SM-40、80型单行马铃薯挖掘机，如图1-10所示。可一次完成马铃薯挖掘、分离、和铺放作业。但这几种机型由于设计方面的原因，作业时在起薯铲上部容易发生堵塞，马铃薯碰撞损伤严重。 北京聚原龙公司仿造LL公司生产的牵引式两行后输出收获机，由于材料及制作工艺问题，作业时机器经常发生故障。 “十五”期间，现代农装北方（北京）农业机械有限公司主持了国家科技攻关计划马铃薯生产全程机械化关键技术装备研究开发课题，研究开发了MAE-1520型和MAE-1650型马铃薯挖掘机，如图1-11所示。目前在内蒙、新疆、陕西、黑龙江等省区推广试用。公司还自主开发了1710马铃薯联合收获机，如图1-12所示。机具结构主要由牵引悬挂部件、机架、挖掘部件、输送分离部件、两级除茎排杂机构、输送装车部件、传动部件等七部分组成，可一次完成切沟、挖掘、输送分离、茎蔓清除，集中装车等作业。目前该机型还处于研制试用阶段。 “十一五”期间，现代农装北方（北京）农业机械有限公司参与国家科技攻关计划机械化挖掘收获技术研发与示范课题，从事马铃薯联合收获及分段收获模式下的马铃薯收获机研制与示范子课题，重点研究马铃薯机械化联合收获技术中的自动随行导向、限深挖掘技术，有效减小挖掘阻力，降低功率消耗；研究马铃薯输送分离过程中的碰撞损伤问题，探明块茎损伤机理，有效解决收获中损伤大、分选不净等问题；对挖掘、输送分选等装置的结构、运动参数进行优化设计，开发出具有自主知识产权的马铃薯机械化联合收获技术装备。（三） 国内多功能块茎挖掘机的现状分析近年来,国内市场上也出现了一些此类机械，如大蒜挖掘机就有对行松土铲式和不对行平铲式输送方式也有多种。但大多数机型在适应性和质量可靠性方面仍然不同程度地存在着一些问题,主要体现在两个方面,一是损伤作物的问题,因为象大蒜、生姜此类作物,收获时皮质鲜嫩易损,而损伤后会严重影响其价格;二是适应性差,因各地农艺不同,行距及株距存在着差异,机具难以满足这种要求。由于进口农机具价格较高,农民难以接受,根茎挖掘机械还是要走国产化道路,而且还要根据中国国情,不能盲目照搬。主机利用现有的机型,如田园管理机、手扶拖拉机及四轮拖拉机,对国外的机型原理加以消化吸收,研制出适合中国国情的机具。国内根茎作物的机械化收获还有较长的路要走,不仅需要科研部门及企业的大力研制及投入,还牵涉到农民的认识和接受问题。国外发达国家（如日本、美国、法国、意大利等国）地下作物的收获已实现机械化，对于长根作物（萝卜、山药等）和断根作物（洋葱、大蒜等）都有不同的挖掘机械，工艺十分的先进，但机械价位较高，全部引进国内无法接受，例如，意大利产的DSC-120和日本宝田公司产的DCL-130型土豆挖掘机，大多用于沙壤土作业，这些设备不太适应我国地下作物种植的农艺要求和土壤状况。根据以上分析，在国内外现有的基础上，结合我国农村市场的实际情况，分析国内块茎类作物的农艺要求和土壤的物理特性而研制出的多功能块茎类挖掘机。综观国内外多功能块茎挖掘机的发展特点及外部环境，专家预测未来多功能块茎收割机的主要发展趋势是：1） 开发节能、高效、可靠、环保型产品的多功能块茎收割机。2） 安全性及通用性是产品发展的重要目标。3）大型化与小型化仍是产品系列化的两极方向。4） 技术进步、操作方便和售后服务将成为企业生存的三大关键因素。（四） 块茎作物收获的主要方法在原始农业生产中，因种植作物不同，其收获方法及使用的工具也不相同11。收获块根和块茎作物时，除了用手直接拔取外，主要是使用尖头木棍(木耒)或骨铲、鹿角锄等工具挖取。根据生产规模，马铃薯的收获可采用不同工具，包括铲形耙、犁或商业马铃薯挖掘机（可从土中将马铃薯挖出并通过摆动或吹气将土薯分离）。重要的一点是，在收获期间应避免出现碰伤或其它损伤，因为这会给贮藏期疾病提供入口。现在人们基本采用单一型联合挖掘机，与拖拉机配套使用12。（五） 多功能块茎挖掘机的发展趋势1）向适应性，通用性发展如采取在一台块茎挖掘机上换装不同型号的清选、分离装置，摘果装置13。采用可互换的滚筒式分离机构和圆盘割刀式分离机构,可用于花生、大蒜、洋葱等多种根茎类作物的联合收获,实现一机多用。采用通用性好的果秧分离机构，适用于不同种类根茎类作物的秧蔓与果实的结构、形状、尺寸将两者分离，以适应多种作物和多种形式块茎作物的收获要求。2）向智能化方向发展我国的农机产品要想达到农业生产上的精耕细作，并追赶国际水平，就必须在智能化上下功夫14，给农机产品配备精准的多功能的农业系统已经成为农机发展的潮流，经济作物的耕作机械应重点开发根作物的收获，以解决种植面积不断扩大的花生，大蒜，胡萝卜，土豆等块茎类果实的挖掘类挖掘机械输送和分离问题。3）向多功能联合型机械发展增加农业机械的使用方向，避免机械的单一性，实现一机多用,可用于花生、大蒜等多种根茎类作物的联合收获等作业联合在一起，并可增加其收割功能，以提高机具利用率15。4）向精量化农业机械发展开发安装有精量收获的传感器以达到提高收获率的目的。5）简化操作简化操作减少辅助工作时间， 提高工作速度这是提高收获作业生产率的又一途径，如在可能的前提下尽量增大集果箱的容积，减少装卸的次数，其底部采用可打开的形式，以加快其收获完毕后清扫的时间。（六） 马铃薯收获机的技术要求国内马铃薯收获机械技术发展还处于起步阶段，但各类型机均应具备以下技术要求：1)挖净率：要求挖深在150200ram之间，每行挖掘宽度在350500ram之间，挖净率应不低于98。2)明薯率：收获机必须具有良好的分离机构，能将薯块与土壤分离，使分离后的薯块集堆或集条以便于人工捡拾明薯率应达95。3)破损率：收获时应尽量减少马铃薯破皮、切伤等损失，破损率应小于5 。4)生产率：机械收获的目的在于减轻劳动强度，提高生产率，适时收获。因此，收获机作业时应具有一定的作业速度。5)其它要求：马铃薯收获机在尽可能减少自身动力消耗的情况下，其配套动力应具有一定的储备。分离机构应具有排石、去秧功能，以适应土壤、地形等方面的变化，以及收获后田地应平整，不能影响以后农田作业要求。三、马铃薯收获机的分类 马铃薯收获的工艺过程包括：切茎、挖掘分离、捡拾分级和装运序。按照完成的工艺过程，马铃薯收获机大致可以分成：马铃薯挖掘机和马铃薯联合收获机两种马铃薯挖掘机有机动和畜力两种，可完成挖掘和初步分离，用人工捡拾和分级装运。马铃薯挖掘机按挖掘形式分有抛掷轮式，升运链式和振动式三种。 (1)抛掷轮式马铃薯挖掘机：挖掘机掘起的土垡在抛掷轮拔齿的作用下，被抛到机器一侧，并散落在地表，为了避免抛的分散而不便捡拾，挖掘机在工作时带有档帘，这种挖掘机结构简单，重量轻，不易堵塞工作部件，适合在土壤潮湿粘重，多石和杂草茂盛的地上作业，缺点是埋薯多，拔齿对薯块的损伤较大，现在已逐步淘汰。（2）升运链式马铃薯挖掘机：其分离部件为杆 条式升运器。工作时挖掘铲将薯块同土壤一起铲起，送到杆条式升运器，在一边抖动一边输送的过程中，把大部分泥土从杆条间筛下，薯块在机器后部铺放成条，为了便于捡拾和装运，升运筛后部固定一个可调的集条挡板，有的还装有横向集条输送器。升运链式挖掘机适宜在沙土和壤土地上作业。其特点是：工作稳定可靠，但机具较重。(3)振动式马铃薯挖掘机，是通过曲柄连杆机构摆动栅条分离筛进行薯块与土壤的分离，由于工作部件振动，可在一定条件下产生较大的瞬时力，从而增强了碎土性能，强化了分选效果。 马铃薯联合收获机可同时完成切茎、挖掘、分离、捡拾分级和装运等工序，部分工序辅以人工。按动力配套型式分为自走式和牵引式两种。自走式的代表机型有美国Loganfarm Equipment O.LTD生产的W9032、W9034、W9038等4行收获机，其特点是行走轮上安装有计算机导航系统，可根据GPS地理信息系统进行定位；另外还有德国Grimme公司生产的两行自走式马铃薯收获机，主要特点是机器自身设计有收集装置，无需人工捡拾，节省了劳动力。机器有分选台，马铃薯块茎在收获同时被分级，减少后续作业流程。牵引式马铃薯收获机按输出方式分为侧输出和后输出两种。侧输出代表机型有美国4行牵引式马铃薯联合获机和德国Grimme公司生产的GZ DLI型马铃薯收获机，GZ DLI型马铃薯机获机具有小型、联合等特点，自身有升运装置，可将马铃薯收集在同步行走的运输车内；Double L公司及LookWood公司的LL-815型联合收获机，该机在自动化控制、薯块分离以及减少薯块损伤等方面都有独到之处，但没有升运装置，仍需人工捡拾。后输出代表机型有德国Grimme公司生产RL-1700型马铃薯收获机，与LL-815型收获机相似，同样需人工捡拾。四、马铃薯收获机存在的问题（1）机具的适用性能不够完善。目前的国内马铃薯收获机械研制大多是根据经验设计，以小型、配套动力小、结构简单、轻便为主，普遍存在可靠性差, 作业质量不稳定，作业时在起薯铲部容易发生壅土阻塞；分离效果不好，明薯率较低；马铃薯搓皮碰撞较重，尤其是薯皮蹭破损伤。 （2）机具功能少。马铃薯收获机不但要完成挖掘，还要完成分离、筛选、装车，直至运到收购处，以减少人的劳动强度，提高收获的自动化程度。国内现有马铃薯收获机大都能完成挖掘和初步分离，但需用人工捡拾和分选。国外马铃薯联合收获机技术成熟，但价格昂贵，体积庞大，不适合我国小规模生产方式。(3) 生产规模与种植形式问题。目前, 农村小规模生产方式制约了大中型马铃薯收获机的发展, 使马铃薯收获机出现了先小型, 后小中型并举的现象。马铃薯种植没有统一规范。由于气候、土质和种植习惯等原因,在种植方式上有垄作、平作；在作物定植上,行距、株距不一。不但机型需要多样化,以适合不同种植形式，而且在使用中存在机组进地行走难和对垄作业难等问题，影响作业质量和效果。 五、总结随着人们生活水平的提高，农作物的收取越来越机械化，其中为代表的马铃薯挖掘机，在农作物中扮演者重要的角色，再能收取的前提下我们又要精益求精，通过对国内外马铃薯农作物的分析，以及对多种收割机的研究，针对不同需求，挖掘机的种类也不同，但是最基本的要求：挖净率、明薯率、破损率、生产率、马铃薯收获机在尽可能减少自身动力消耗的情况下，其配套动力应具有一定的储备。分离机构应具有排石、去秧功能，以适应土壤、地形等方面的变化，以及收获后田地应平整，不能影响以后农田作业要求；在此前提下马铃薯挖掘机按挖掘形式分有抛掷轮式，升运链式和振动式三种，但是马铃薯挖掘机还是存在着：1）机具的适用性能不够完善 2）机具功能少3）生产规模与种植形式问题等问题；相信随着农业技术的的进一步发展和提高，马铃薯挖掘机不仅可以节省更多的时间，也可以更高质量的收取，挖掘机会更精益求精，更完善！ The potato excavator application in real lifeAbstract: The rich nutritional value of potatoes, in addition to containing a lot of water and starch, but also contains a variety of easily digested protein, and vitamins and minerals the body needs, such as phosphorus, calcium, and iron. Potato production is high, according to expert estimates, the theoretical yield of potatoes can be reached 240t/hm2. Massive planting potatoes for farmers income and promote economic development in the western western development and the achievement of strategic significance. Potato cultivation worldwide in 2005 reached 151 countries and territories worldwide potato cultivation area of about 20 million hectares, total 310 million tons.Chinas potato acreage has reached five million hectares, accounting for 25% of the world total 75 million tons, accounting for 19% of the world production has leapt to the area in the world, mainly in Inner Mongolia, Xinjiang, Guizhou, Gansu, Heilongjiang Yunnan, Sichuan and other places. Our potato harvesting process is basically the traditional manual cutting seedlings, pickaxe planing potato, artificial pick. In the harvest season, most of the areas and harvest operations for older women labor, manual harvesting is not only low production efficiency, and damage, serious loss, high labor intensity, high production costs. Therefore, the majority of farmers and agriculture departments in charge of potato growing areas urgently required to solve the potato harvest mechanization of the production process problems. Design a professional system, excellent potato digger is necessary. Keywords: potato; excavator; I. Introduction: Potatoes are one of the main food crops in northern China, Inner Mongolia, Gansu, Ningxia, Hebei, Shanxi, Heilongjiang, Henan and other provinces large-scale cultivation, especially in Inner Mongolia, Gansu, northern Hebei and other places due to perennial drought, cold weather, sandy soil and more, is not conducive to the growth of other crops, potatoes makes it the main producing crops in these areas. In recent years, the potato crops to market quickly with a large number of sales to the major cities of Beijing, Tianjin, Shanghai, and Guangzhou, the United States and other foreign companies Pepsi Foods Ltd. have also contracted in the country with a large area of seed potatoes to form and participate in potato cultivation and processing industries. With the large-scale cultivation of the potato to the development of farmers required increasingly strong desire to mechanized harvesting. In recent years, with the increasing demand for fresh potatoes in the morning the city, ahead of the harvest season, potato leaf growth vigorous, fresh potato skin, broken skin and wound mechanical harvesting easier owned land, so agronomic suitability requirements and mechanical harvesting more contradictions outstanding. Mechanized potato harvesting technology, the key issue is poor adaptability harvester, potato injury rate. Therefore, research and development performance, adaptability, potato injury rate, more models, affordable, and can be large and medium horsepower tractors with mechanical harvesting is necessary. II. potato harvester Development Overview European and American countries started research and development of potato early harvest technology and equipment, investment, rapid development, early realization of specialization, standardization and serialization. (1) the United States in 1948 17 prior to harvest potatoes with a harvesting machine, then manually pick. Until 1967, started using combine harvester. The early 1980s, Combine Harvester and segmentation harvested potato planting area accounts for 85% of the area, of which combine harvester has reached more than 50%. 20th century to the 1990s, the United States has basically achieved the potato harvest mechanization. (2) the former Soviet Union is the first national production harvester. In 1960, potato harvester ownership is 30,000 units; 1976, ownership of 60,000 units; By the early 1990s, a total of 16 kinds of potato harvesting machine models, of which 10 species are combined harvester; 90s medium-term, began producing self-propelled combine harvester (3) Germany in the 1940s of the 20th century the main production and use of throwing harvester; 50s main production and use of elevators and pick loaders Harvester chain, segmented harvest; to 1970 population reached 6205 units; 70 Combine Harvester, began production, there are 20 kinds of models, combine harvester are the original variant, the population reached 60,000 units; 1990s, students began to harvest - picking up automatic loader and sorter with combined income . (4) the use of animal digging plow in Japan before 1955, 1955 to 1965, the production of throw-style hanging chain and elevator harvester. 1970s began to introduce Combine Harvester UK, USA and other developed countries, Japans national conditions and the development of suitable Combine Harvester. Potato boxes and secondary packaging equipment Toyo produced self-propelled potato harvester fitted with hydraulic conveyor in dryland and irrigated land in can be used. In short, in several major producing countries abroad potatoes are harvested directly with the formation of a combine harvester, or digging - pick two loaders plus fixed sorting device to harvest the full realization of sub-harvest mechanization of auxiliary systems basically realized the potato harvest mechanization. （A） Application Status domestic potato harvester research Country in the 1960s 18 to 20 started to develop potato harvester, which was mainly technical research study on the basis of the former Soviet Union have done a lot of work, but the machine is very large, the process is too long, potato harvest rate of direct damage, no energy formation of products can be applied in production. So far, the process of harvesting the potato harvest is basically the way the traditional manual-based artificial planing potato is not only inefficient, but also damage, serious loss, high labor intensity, poor work quality, high production costs, can not meet the needs of potato production . Harbin Dashun agricultural companies to develop a small four-wheel tractor with a series of hanging 4SG potato harvester, Xinzhou, Shanxi, Inner Mongolia Agricultural University to develop a regional agricultural extension station 4SM-40, 80-type single row potato digger, as shown in Figure 1 Figure -10. Potatoes can be completed excavation, separation, and job placement. But several models due to design issues, while the upper part of the job from potato shovel prone to clogging, potato collision serious injury. Beijing Poly LL mimic the original Dragon Company produced two lines of output after tractor-harvester, due to material and production process issues, often malfunction when operating the machine. Tenth Five-Year period, the modern agricultural equipment north (Beijing) Agricultural Machinery Co., Ltd. hosted a national research programs full mechanization of potato production in key technology and equipment research and development issues, research and development of the MAE-1520-and MAE-1650 potato digging machine, shown in Figure 1-11. Currently in Inner Mongolia, Xinjiang, Shaanxi, Heilongjiang and other provinces to promote trial. The company also developed the 1710 potato harvester, shown in Figure 1-12. Machines structure is dominated by traction suspension components, chassis, mining parts, transmission parts separate, two-level addition to the seven rows of miscellaneous body parts of stems, loading conveyor parts, transmission parts and other components, can be completed Gully, mining, transport separation, stems Man cleared concentrated loading and other operations. Currently the model is still in the research and trial stages. During the Eleventh Five-Year, Modern Agricultural Equipment North (Beijing) Agricultural Machinery Co., Ltd. to participate in national research programs mechanized mining harvest technology development and demonstration project, engaged in potato harvester developed potato harvester and segmented harvest mode and demonstration sub-topics, focusing on joint mechanized potato harvesting techniques automatic accompanying guide, limit deep mining technology to effectively reduce the digging resistance, lower power consumption; separation process Potato transport collision damage problem, proven damage mechanism tubers effectively solve large harvest in damage, not the net sorting problems; against mining, transportation and other sorting device structure, motion parameters to optimize the design, developed with independent intellectual property rights of potato harvesting mechanization joint technical equipment. (B) Domestic Situation Analysis versatile tuber excavator In recent years, the domestic market has also appeared in some of these machines, as there are on-line ripper garlic excavator shovel and spade flat conveyor line does not have a variety of ways. But most of the models in terms of reliability and quality of adaptability to varying degrees, there are still some problems, mainly reflected in two aspects, one is the issue of crop damage, because like garlic, ginger such crops, fresh and easy to harvest cortex loss, but the damage will seriously affect its price; Second, poor adaptability, due to different country agronomy, there are differences in spacing and spacing, equipment is difficult to meet this requirement. Due to the high price of imported farm machinery, farmers can not accept, roots or go domestic mining machinery road, but also in accordance with Chinas national conditions, should not blindly copy. Host advantage of existing models, such as pastoral management, tractor and four-wheel tractor, the principle of foreign models to be digested and absorbed, developed equipment suitable for China. Mechanized harvesting root crops of the country there is a long way to go, not only the strong scientific research departments and enterprises and investment, also involves farmers awareness and acceptance problems. Developed countries (such as Japan, USA, France, Italy and other countries) have been harvested crop mechanized underground for long root crops (carrots, yams, etc.) and root pruning crops (onions, garlic, etc.) has a different mining machinery, process very advanced, but higher priced machinery, all of the introduction of domestic unacceptable, for example, the DSC-120 in Italy and Japan, Po Tin companies producing DCL-130-type potato digger, mostly for sandy loam operation, these devices do not meet China agronomic requirements and soil conditions underground crop cultivation. Based on the above analysis, the basis of the existing home and abroad, combined with the actual situation of Chinas rural market, analyze the physical characteristics of the domestic tuber crops and soil and agronomic requirements developed a versatile tubers excavator. Looking at the development of domestic and versatile tuber excavator characteristics and the external environment, experts predict the next major trends versatile tuber harvester is: 1) the development of energy efficient, reliable and environmentally friendly products versatile tuber harvester. 2) safety and versatility is an important goal of product development. 3) large-scale and small polar direction of the product is still serialized. 4) technological advances, easy to operate and service will be the three key factors of business survival. (C)The main method of tuber crops harvested In the original agricultural production, because different crops, their harvesting methods and tools used are not the same 11. Root and tuber crops at harvest, except extractor bare hands, mainly using a pointed stick (wooden plow) or bone shovels, hoes and other tools to dig antlers. Different tools can be used in accordance with the scale of production, the potato harvest, including spade harrow, plow or commercial potato diggers (potatoes can be dug in the soil from blowing through the soil potato swing or separation). The important point is that during the harvest to avoid bruising or other damage, because it will provide access to the storage phase of the disease. It is now basically a single type joint excavators, and tractor use 12. (D) Trends versatile tuber excavator 1) to adaptability, versatility development Such as taking different types of dress on a tuber excavator cleaning, separation devices, picking device 13.Using interchangeable drum separation mechanism and disc cutter type separation mechanism can be used for a variety of root vegetables combine harvester peanuts, garlic, onions and other crops, to achieve a machine. Adopt a common and good fruit vine separation mechanism, applicable to different types of seedling root crops and fruit vine structure, shape, size separation of the two, in order to adapt to a variety of crops and tuber crops harvested required forms. 2) the intelligent direction Agricultural products in order to achieve our intensive agricultural production, and to catch up with the international level, we must work hard 14 on intelligent, accurate to agricultural products with multifunctional agricultural system has become the trend of agricultural development, economic crops should focus on the development of agricultural machinery harvesting root crops planting area to address the growing peanuts, garlic, carrots, potatoes and other tubers Fruit mining class mining machinery transport and separation problems. 3) the development of the multi-function joint mechanical Increase the use of agricultural machinery direction, avoid mechanical unity, to achieve a machine can be used for a variety of root vegetables peanuts, garlic and other crops combined with other operations combine harvester, harvesting and increase its capabilities to improve equipment utilization 15. 4) the development of agricultural machinery to fine quantization Development fitted with precision harvesting sensors in order to achieve the purpose of increasing harvest rates. 5) simplify operation Simplify operations reduce the auxiliary working time and improve the operating speed of which is to improve the productivity gains another way, as far as possible to increase the volume in the collection box if possible, decreasing the number of loading and unloading, the bottom of the use forms can be opened to After the cleaning is completed accelerate its harvest time. (E)Technical Requirements potato harvester Domestic potato harvesting machinery technology development is still in its infancy, but all types of machines should have the following technical requirements: 1) Dig net rate: Requires deepened between 150-200ram, mining width of each row between 350-500ram, dig the net rate should not be less than 98%. 2) Ming potato rate: harvester must have a good separation mechanism, able to tubers and soil separation, the separated heap or collection of tubers set to pick up in the manual. Ming potato rate should reach 95%. 3) breakage rate: should minimize the potato harvest Popi, cuts and other losses, damage rate should be less than 5%. 4) Productivity: mechanical harvesting aims to reduce labor intensity, improve productivity, timely harvest.Therefore, the job should be harvesting machine has a certain operating speed. 5) Other requirements: potato harvesting machine in the best possible situation to reduce their power consumption, and its supporting power should have a certain reserve. Separation mechanism should have a row of stone, to the seeding capability to adapt to changes in the soil, topography, etc., as well as post-harvest fields should be smooth, not affect future agricultural operations requirements. III. Category potato harvester Process potato harvest include: Cut stems, mining separation, picking up grading and shipping procedures. In accordance with the process completed, potato harvester can be divided into: potato diggers and potato harvester potato digger with a motorized two and two animal can complete the excavation and initial separation, artificial picking and grading shipment. Potato digger digging form divided by throwing wheel, elevator chain and vibration three. (1) throw wheeled potato digger: Excavator digging soil slinger wheel in mattress pulling teeth role apparatus side being thrown and scattered on the surface, to avoid the inconvenience of picking up and throwing dispersion, curtains excavator at work with the file, the digging simple machine structure, light weight, easy to plug the working parts, suitable for use in heavy clay soil moist, rocky ground operations and weeds flourish, the disadvantage is buried potato more, pulling the teeth of the larger tuber damage has now phased out. (2) potato digger elevator chain: its separate parts for the pole type elevator control. When digging shovel work together to scoop up the tubers with soil, to the pole type elevator control, while in the process of dithering while conveying spent most of the soil from under the screen between the rods, laying tubers in the rear of the machinestrips, in order to facilitate picking and shipping, elevator screens fixed an adjustable rear set of baffles, some also equipped with sets of transverse conveyor. Elevator chain excavator in sand and loam suitable ground operations. Its characteristics are: stable and reliable, but machines heavier. (3) Vibration potato diggers, the toggle mechanism is swinging through a sieve separation irons tubers and separating the soil, as a result of the vibration member, a large instantaneous power can be generated under certain conditions, thereby enhancing the pulverizer performance, enhanced sorting effect. Potato harvester can simultaneously cut stems, mining, separation, classification picking and shipping processes, partly supplemented by artificial processes. Power divided by the type of supporting self-propelled tractor two.Self-propelled models are representative of the United States Loganfarm Equipment O.LTD production W9032, W9034, W9038, four rows harvester, which is characterized by installing a computer navigation system, GPS positioning based on geographic information systems running wheel; addition German Grimme has produced two lines of self-propelled potato harvester, the main features of the design of the machine its