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黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要： 馬鈴薯為地下產(chǎn)物，且是塊莖繁殖， 其收獲受季節(jié)和天氣限制。由于馬鈴薯的收獲費(fèi)時(shí)費(fèi)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大且季節(jié)性強(qiáng)，因此給農(nóng)民造成極大的困難。為了解決上述問(wèn)題，本文就國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)現(xiàn)狀、馬鈴薯收獲機(jī)的研究和應(yīng)用進(jìn)行介紹和分析，設(shè)計(jì)了組合分離式馬鈴薯收獲機(jī)。對(duì)該機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行了選擇，對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論計(jì)算。
關(guān)鍵詞：馬鈴薯，設(shè)計(jì)，挖掘鏟
The design of potato harvester
Abstract： Potato is an under ground plant. Its harvest is limited by the crown of the year and weather. Since the potato harvesting process has some difficult problems for farmers such as being strenuous and time consuming, great in labor intensity and urgent in seasonal demand, the paper analyses the present situation of potato harvest, and a combined separation potato digger has been developed through selection of principal parameters and theoretical calculation for the design of essential parts.
Kewords: potato, design, digging shovel
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目錄 III
1.緒論 1
1.1馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展概況 2
1.2 我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 3
1.3馬鈴薯收獲機(jī)械的類(lèi)型及技術(shù)要求 4
1.4馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展的主要制約因素 5
1.5馬鈴薯收獲機(jī)械的發(fā)展建議 5
2. 機(jī)具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及性能參數(shù) 6
2.1總體結(jié)構(gòu) 6
2.2主要工作原理 6
2.3 主要性能參數(shù) 6
3. 主要部件的設(shè)計(jì) 7
3.1挖掘部件的設(shè)計(jì) 7
3.2分離部件的設(shè)計(jì) 13
4結(jié)論 21
參考文獻(xiàn) 22
致 謝 23
前言
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，而從各種渠道進(jìn)口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾而來(lái)。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。”
馬鈴薯作為經(jīng)濟(jì)作物，種植面積越來(lái)越大，而傳統(tǒng)的馬鈴薯收獲手段費(fèi)時(shí)費(fèi)事，勞動(dòng)強(qiáng)度大且季節(jié)性強(qiáng)，因此給農(nóng)民造成極大的困難。馬鈴薯種植區(qū)大部分在潛山和腰山地區(qū)，落后的人工收獲方式造成馬鈴薯凍害和減產(chǎn)等不必要的損失，農(nóng)民對(duì)馬鈴薯收獲機(jī)械的要求十分迫切。為了解決上述問(wèn)題，推廣應(yīng)用小型馬鈴薯收獲機(jī)勢(shì)在必行。應(yīng)用馬鈴薯收獲機(jī)可以大大提高收獲效率，降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，增產(chǎn)增收，減少收獲損失，為我國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。根據(jù)我國(guó)馬鈴薯收獲機(jī)械多年研制生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可以看出， 日本、意大利、美國(guó)等國(guó)外機(jī)具適應(yīng)壟作，很難適應(yīng)我國(guó)平作種植形式。各類(lèi)型機(jī)械需要進(jìn)行多地域、多收獲季節(jié)的田間試驗(yàn)和多輪改進(jìn)，才能提高適應(yīng)性。
7
1 緒論
馬鈴薯是我國(guó)主要作物之一。發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)，對(duì)調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快脫貧致富及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的作用。馬鈴薯為地下產(chǎn)物, 且是塊莖繁殖, 其收獲方式以挖掘機(jī)為主。馬鈴薯收獲機(jī)可以大大提高收獲效率, 降低勞動(dòng)強(qiáng)度, 減少損失, 為馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。但是收獲方式的落后極大的制約了馬鈴薯生產(chǎn)發(fā)展。為促進(jìn)馬鈴薯生產(chǎn)地發(fā)展，解決機(jī)械化收獲問(wèn)題勢(shì)在必行。馬鈴薯收獲機(jī)械化的關(guān)鍵矛盾是配套動(dòng)力與機(jī)具性能要求之間的矛盾。鑒于動(dòng)力的限制，與14kw一下拖拉機(jī)配套機(jī)具的性能不宜要求功能全，只要完成起薯環(huán)節(jié)，讓署塊基本露于地面即可，其他工序由人工撿拾完成。從發(fā)展看這類(lèi)機(jī)械作為與目前農(nóng)村具有的小型拖拉機(jī)相配套的過(guò)渡性機(jī)型予以開(kāi)發(fā)、推廣。隨著近年來(lái)馬鈴薯種植面積的不斷增加，對(duì)馬鈴薯收獲的機(jī)械化水平的需求越來(lái)越大.
1.1 馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展概況
馬鈴薯是我國(guó)北方主要糧食作物之一， 在內(nèi)蒙、甘肅、寧夏、河北、山西、黑龍江、河南等省大面積種植，特別是內(nèi)蒙、甘肅、河北北部等地因常年干旱少雨，氣候寒冷，沙質(zhì)土壤多，不利于其它作物的生長(zhǎng)，馬鈴薯使成為這些地區(qū)的主產(chǎn)糧食作物。近幾年來(lái)，馬鈴薯迅速以經(jīng)濟(jì)作物走向市場(chǎng)，大量銷(xiāo)售到北京、天津、上海、廣州等各大城市，美國(guó)百事食品有限公司等國(guó)外企業(yè)也紛紛在我國(guó)以承包大面積種薯地形式而參與到馬鈴薯種植和深加工行業(yè)。隨著馬鈴薯向規(guī)模化種植的發(fā)展，農(nóng)民要求機(jī)械化收獲的愿望日趨強(qiáng)烈。由于各地土壤、氣候、地形及種植習(xí)慣的差異，種植機(jī)械發(fā)展相對(duì)滯后，多采用犁翻人工點(diǎn)播種植，行距不統(tǒng)一。小行距平作與大行距壟作形式共存，平作行距在400-550mm 之間，壟作在600—900mm之間。近幾年，隨著早上市鮮薯需求量的增加，收獲季節(jié)提前，馬鈴薯莖葉生長(zhǎng)旺盛，薯皮鮮嫩，機(jī)械收獲更易破皮和纏繞擁土，使農(nóng)藝要求與機(jī)械收獲適應(yīng)性的矛盾更加突出。機(jī)械化收獲馬鈴薯技術(shù)，關(guān)鍵問(wèn)題是收獲機(jī)械適應(yīng)性差，傷薯率高。因此，研制開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良，適應(yīng)性強(qiáng)，傷薯率低，多型號(hào)，價(jià)格適中，并能同大中馬力拖拉機(jī)配套的收獲機(jī)械是非常必要的。
1.1.1 國(guó)內(nèi)馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展概況
新中國(guó)成立初期, 我國(guó)收獲馬鈴薯采用人工刨或舊犁挖掘的落后方式。直到20世紀(jì)60年代中期,馬鈴薯收獲機(jī)具的研制工作才逐步發(fā)展起來(lái)。研究人員在研究原西德、原蘇聯(lián)、日本、瑞士等國(guó)外機(jī)具的基礎(chǔ)上，研制成功了升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)，但是由于受當(dāng)時(shí)歷史條件的限制，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)大面積推廣和使用。
20世紀(jì)70年代中期，由于手扶拖拉機(jī)的大量推廣應(yīng)用, 國(guó)內(nèi)又掀起了為手扶拖拉機(jī)配套的馬鈴薯收獲機(jī)的研制高潮, 成功研制了鼠籠式馬鈴薯收獲機(jī), 但受當(dāng)時(shí)的配套動(dòng)力限制, 未能生產(chǎn)和推廣。1979年，12國(guó)農(nóng)機(jī)展覽會(huì)后，國(guó)家將全部馬鈴薯收獲機(jī)樣機(jī)都投放在黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，從而為馬鈴薯收獲機(jī)的研究工作創(chuàng)造了良好的條件。
到 20 世紀(jì) 90 年代中期, 由于國(guó)產(chǎn)小四輪拖拉機(jī)的大量推廣和應(yīng)用, 研制馬鈴薯收獲機(jī)已被列入重要日程。而此后, 其市場(chǎng)需求旺盛, 先后有小型升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)和振動(dòng)式馬鈴薯收獲機(jī)投放市場(chǎng),并占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額。
1.1.2 國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展概況
從農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展過(guò)程來(lái)看，馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展較遲緩，只是近50年才發(fā)展到較高水平。國(guó)外馬鈴薯機(jī)械化收獲起步早、發(fā)展快、技術(shù)水平高。在2O世紀(jì)4O年代初前蘇聯(lián)、美國(guó)就開(kāi)始研制推廣應(yīng)用馬鈴薯收獲機(jī)了，5O年代末期全面實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)機(jī)械化。7O～8O年代，德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、匈牙利、日本和韓國(guó)亦相繼實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化。國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)械的技術(shù)水平相當(dāng)高，不但生產(chǎn)率高而且高新技術(shù)已融于機(jī)具之中。如采用振動(dòng)、液壓技術(shù)進(jìn)行挖掘；采用傳感技術(shù)控制土壤喂人量、馬鈴薯傳運(yùn)量以及分級(jí)裝載；采用氣壓、氣流、光電技術(shù)進(jìn)行碎土和分離及利用微機(jī)進(jìn)行監(jiān)控操作等。
原蘇聯(lián)是生產(chǎn)收獲機(jī)最早的國(guó)家。1960年，馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)保有量是3萬(wàn)臺(tái)，1976年，保有量是6萬(wàn)臺(tái)，1979年，馬鈴薯收獲機(jī)械工業(yè)化程度達(dá)到77%（其中國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)為84%，集體農(nóng)莊為73%）；到20世紀(jì)90年代除，馬鈴薯收獲機(jī)共有16種機(jī)型，其中10種是聯(lián)合收獲機(jī)，其中勞動(dòng)生產(chǎn)率比其他2行收獲機(jī)提高1-2倍。
美國(guó)在1948年以前用收獲機(jī)來(lái)收獲馬鈴薯，然后人工撿拾。直到1967年，開(kāi)始使用聯(lián)合收獲機(jī)，勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到100kg/（h·人）。20世紀(jì)80年代初期，聯(lián)合收獲機(jī)和分段收獲的面積占馬鈴薯種植面積的85%，其中聯(lián)合收獲已經(jīng)達(dá)到50%以上、20世紀(jì)到90年代，美國(guó)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯收獲機(jī)械化。
德國(guó)20世紀(jì)在40年代主要生產(chǎn)和使用拋擲式收獲機(jī)；50年代主要生產(chǎn)和使用升運(yùn)鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)和撿拾裝載機(jī)，進(jìn)行分段收獲；到1970年保有量達(dá)到6205臺(tái)；70年代開(kāi)始生產(chǎn)聯(lián)合收獲機(jī)，機(jī)型有20多種，均是原聯(lián)合收獲機(jī)的變型，其保有量達(dá)到6萬(wàn)臺(tái)；90年代開(kāi)始生產(chǎn)收獲-撿拾裝載機(jī)和具有自動(dòng)分選裝置的聯(lián)合收獲機(jī)。
日本在1955年以前使用畜力挖掘機(jī)，1955年到1965年生產(chǎn)懸掛式的拋擲式和升運(yùn)鏈?zhǔn)绞斋@機(jī)。70年代開(kāi)始引進(jìn)英國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的聯(lián)合收獲機(jī)，并研制適合日本國(guó)情的聯(lián)合收獲機(jī)。
目前，國(guó)外馬鈴薯收獲機(jī)械大多采用升運(yùn)鏈條式聯(lián)合作業(yè)，技術(shù)上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。由于國(guó)外馬鈴薯采用機(jī)械化壟作種植形式，適應(yīng)這種特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的