馬鈴薯收獲機(jī)薯秧分離裝置設(shè)計與試驗

呂金慶 王鵬榕 劉志峰 李紫輝 鄒法毅 楊德秋

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院， 哈爾濱 150030； 2.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院， 北京 100083)

0 引言

目前中國北方粘重土壤條件下，馬鈴薯收獲機(jī)械類型較多，但收獲機(jī)械作業(yè)質(zhì)量差別較大。主要表現(xiàn)在收獲作業(yè)前、馬鈴薯殺秧作業(yè)后，秧蔓因表皮含水率過高而未完全木栓化，存在一定的韌性和強(qiáng)度，此種工況下，未安裝薯秧分離機(jī)構(gòu)的馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)時，薯土分離效果不佳，含雜率過高，收獲質(zhì)量下降；未進(jìn)行殺秧作業(yè)，安裝薯秧分離機(jī)構(gòu)的馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)時，容易出現(xiàn)雜草、秧蔓纏繞、堵塞薯秧分離裝置，導(dǎo)致收獲質(zhì)量下降[1-8]。所以，研究在未殺秧情況下減少馬鈴薯損傷同時提高分離效率的薯秧分離裝置具有重要意義。

國外發(fā)達(dá)國家多采用大型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè)，馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)薯秧分離裝置包括稀桿式莖葉分離器、薯塊分離器以及聯(lián)合升運分離器等，但上述薯秧分離裝置均不適宜安裝在中小型分段式馬鈴薯收獲機(jī)上，且需要大功率驅(qū)動，油耗較大，不適宜北方一季作區(qū)的粘重土壤作業(yè)和小地塊作業(yè)[9-10]。中國馬鈴薯機(jī)械化收獲主要采用分段收獲，分段式馬鈴薯收獲機(jī)體積小，適用于小地塊收獲，符合北方一季作區(qū)的作業(yè)條件；文獻(xiàn)[11-12]設(shè)計的4UFD-1400型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)薯秧分離裝置穩(wěn)定性強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于聯(lián)合收獲機(jī)，且未安裝升運鏈與摘秧輥間距離的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，無法根據(jù)實際作業(yè)情況，改變主要工作參數(shù)。甘肅省機(jī)械科學(xué)研究院荊毅設(shè)計的馬鈴薯挖掘機(jī)組薯根莖分離輸送機(jī)構(gòu)工作效率高，但一級升運鏈未配套副驅(qū)動輥，分離后的秧蔓跟隨升運鏈向后運動，易造成堵塞機(jī)具等問題，不適用于在不殺秧情況下進(jìn)行收獲作業(yè)。

針對上述問題，本文設(shè)計一種在不殺秧情況下既適用于大型聯(lián)合收獲機(jī)、也適用于中小型分段式馬鈴薯收獲機(jī)的薯秧分離裝置，通過對薯秧分離過程中的運動學(xué)分析和分離過程中受力分析，以及分離過程中的彈性力學(xué)分析[11-16]，得出符合薯秧分離裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)與工作參數(shù)，并通過田間試驗確定其最佳參數(shù)組合，以提高馬鈴薯收獲機(jī)薯秧分離的效果，降低分離后的含雜率。

1 總體結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

設(shè)計的薯秧分離裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由擋秧桿機(jī)構(gòu)、一級升運分離篩主驅(qū)動輥及副驅(qū)動輥、升運鏈、摘秧輥等組成。

圖1 薯秧分離裝置結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Structure diagram of potato stem separation device1.擋秧桿機(jī)構(gòu) 2.摘秧輥 3.主驅(qū)動輥 4.副驅(qū)動輥 5.升運鏈

1.2 工作原理

挖掘鏟挖掘出的土薯、薯秧及雜草等混合物，沿鏟面向上運動，進(jìn)入一級升運分離篩，土壤通過鏈桿之間的間隙落下，實現(xiàn)了薯土分離，薯秧、雜草等依然在鏈條上隨著馬鈴薯薯塊向后輸送，當(dāng)輸送至薯秧分離裝置時，在擋秧桿機(jī)構(gòu)的阻攔下，薯秧及雜草等送入摘秧輥與主驅(qū)動輥間的縫隙中，摘秧輥與主驅(qū)動輥間的距離可通過收獲機(jī)側(cè)板上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因兩輥轉(zhuǎn)向相反，秧蔓及雜草被拽出并通過秧蔓排放口掉落在地上(如圖1所示)，在副驅(qū)動輥的作用下卷入一級升運分離篩中的秧蔓被排放掉落在地上，抓取力度可以通過調(diào)整擋秧桿條上方配重平衡球的位置以及摘秧輥與主驅(qū)動輪之間的縫隙大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。向上輸送的薯塊因形狀類似橢圓或圓形，可直接通過薯秧分離裝置，所以分離后的馬鈴薯薯塊繼續(xù)向后輸送，直至被升運裝車。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計

2.1 摘秧輥

摘秧輥結(jié)構(gòu)如圖2所示，整個輥子表面均貼合橡膠，增大摩擦力，提高摘秧效率，防止輥子工作面被腐蝕，具有使用周期長、工作性能穩(wěn)定、安裝方便等優(yōu)點；根據(jù)雙行馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)幅寬[13]，本文設(shè)計摘秧輥輥子直徑為83 mm，寬度為1 825 mm。

圖2 摘秧輥結(jié)構(gòu)簡圖Fig.2 Structure diagram of potato stemremoval roller

2.2 擋秧桿

擋秧桿的結(jié)構(gòu)如圖3所示，具有調(diào)節(jié)方便、薯塊損傷率低等優(yōu)點；本文設(shè)計的擋秧桿機(jī)構(gòu)由擋秧桿、配重平衡球、機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)臂等組成；整個擋秧桿機(jī)構(gòu)通過調(diào)節(jié)臂支座安裝在馬鈴薯收獲機(jī)的側(cè)板上，調(diào)節(jié)臂上設(shè)有5個擋位，調(diào)節(jié)角度范圍在15°～60°之間，調(diào)控?fù)跹項U與一級分離篩之間的距離，以便根據(jù)作業(yè)情況進(jìn)行工作參數(shù)調(diào)整；北方馬鈴薯塊莖長度在80～110 mm之間，為保證作業(yè)時薯塊順利通過，本文設(shè)計的擋秧桿間距為120 mm，擋秧桿的下部套有橡膠管，當(dāng)薯塊通過擋秧桿的間隙時防止其磕碰損傷；配重平衡球單個質(zhì)量2 kg，可根據(jù)實際作業(yè)情況，調(diào)節(jié)配重平衡球安裝位置，防止因工作量過大導(dǎo)致的分離效果不佳等問題。

圖3 擋秧桿結(jié)構(gòu)簡圖Fig.3 Structure diagram of block potato stem pole1.配重平衡球 2.擋秧桿 3.機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)臂

2.3 一級升運分離篩

一級升運分離篩主驅(qū)動輥結(jié)構(gòu)如圖4所示，因在未殺秧工況下進(jìn)行作業(yè)，所以表面掛膠增大摩擦力，同時增大薯秧與分離篩的接觸面積，提高摘秧效率；根據(jù)雙行馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)幅寬，本文設(shè)計一級升運分離篩主驅(qū)動輥輥子直徑為194 mm，寬度為1 968 mm。

圖4 主驅(qū)動輥結(jié)構(gòu)簡圖Fig.4 Structure diagram of main drive roller

一級升運分離篩副驅(qū)動輥結(jié)構(gòu)如圖5所示，表面做掛膠處理，增大摩擦力，由于在未殺秧工況下進(jìn)行作業(yè)，單一的升運分離篩易導(dǎo)致分離后的秧蔓跟隨升運鏈向后運動，造成堵塞機(jī)具等問題，因此將副驅(qū)動輥安裝在主驅(qū)動輥下方，工作時分離后的薯秧可在一級升運分離篩副驅(qū)動輥作用下直接掉落，具有防堵、輔助驅(qū)動升運鏈等優(yōu)點；根據(jù)一級升運分離篩安裝尺寸，本文設(shè)計一級升運分離篩副驅(qū)動輥輥子直徑為194 mm，寬度為1 968 mm。

圖5 副驅(qū)動輥結(jié)構(gòu)簡圖Fig.5 Structure diagram of secondary drive roller

3 動力學(xué)分析及參數(shù)確定

為確定薯秧分離裝置最佳的工作參數(shù)組合，對其工作過程進(jìn)行分析，對摘秧過程中的薯秧進(jìn)行運動學(xué)分析、力學(xué)分析以及彈性力學(xué)分析。薯秧分離裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響薯秧升運及分離時的運動狀態(tài)，進(jìn)而影響分離效果，其中摘秧輥和驅(qū)動輥的結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)以及摘秧輥與一級升運分離篩主驅(qū)動輥之間的距離是影響薯秧分離效果的主要因素。摘秧輥與一級升運分離篩主驅(qū)動輥之間的距離過大，會導(dǎo)致薯塊與秧蔓分離效率低；距離過小，會堵塞分離裝置；摘秧輥和驅(qū)動輥組轉(zhuǎn)速過快，會造成傷薯率偏高，且會導(dǎo)致整機(jī)結(jié)構(gòu)過長；轉(zhuǎn)速過慢，會造成升運效果不佳、含雜率過高等問題[18]。所以針對摘秧輥與驅(qū)動輥組的結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)以及摘秧輥與一級升運分離篩主驅(qū)動輥之間距離的研究與確定具有重要意義。

3.1 摘秧過程運動特性分析

如圖6所示，建立輸送至主驅(qū)動輥頂端的薯秧物理模型，忽略秧蔓長度，將秧蔓與薯塊看作同一整體進(jìn)行運動學(xué)分析[14-18]。

圖6 薯秧分離運動分析Fig.6 Analysis of isolation movement of potato stem

薯塊運動速度為

(1)

式中v0——主驅(qū)動輥線速度，m/s

v1——薯塊速度，m/s

n1——主驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速，r/s

d——主驅(qū)動輥直徑，mm

r1——主驅(qū)動輥半徑，mm

ω——主驅(qū)動輥角速度，rad/s

建立輸送至主驅(qū)動輥頂端的薯秧物理模型，不忽略秧蔓長度，在擋秧桿的作用下將秧蔓導(dǎo)入摘秧輥的喂入部分，對其進(jìn)行運動學(xué)分析,如圖7a所示。

圖7 運動學(xué)分析Fig.7 Kinematic analysis

薯塊繞薯秧底部O1轉(zhuǎn)動，對其進(jìn)行運動學(xué)分析：以薯塊質(zhì)心A為研究動點，以此時主驅(qū)動輥線速度方向為Y軸反方向，垂直該線速度方向建立X軸。各個速度、加速度方向如圖7所示，得出

(2)

式中va——薯塊絕對速度，m/s

φ——va和Y軸夾角，(°)

ve——薯塊牽連速度，m/s

vr——薯塊相對速度，m/s

(3)

將加速度向X軸投影，得

ae,t=-ω2r1cosφ

(4)

所以ae,t方向與假設(shè)相反，角加速度為

(5)

式中aa——薯塊絕對加速度，m/s2

ae——薯塊牽連加速度，m/s2

ar——薯塊相對加速度，m/s2

ac——科氏加速度，m/s2

ω1——摘秧輥角速度，rad/s

ae,t——切向加速度，m/s2

ae,n——法向加速度，m/s2

l2——薯塊長軸長度，mm

加速度不僅反映薯秧的運動狀態(tài)，還影響薯塊與秧蔓的分離過程中拉斷力的大小。

3.2 摘秧過程力學(xué)分析及參數(shù)確定

在上述過程中，薯塊受到力有：自身重力G、一級升運分離篩對其的支持力FN、一級升運分離篩對其的摩擦力f1[19-20]、秧蔓受到摘秧輥和主驅(qū)動輥共同提供的動摩擦力F，將F分解為Y軸方向Fy和X軸方向Fx，當(dāng)動摩擦力大于薯塊與秧蔓間的內(nèi)力時，秧蔓被成功摘下，方向如圖8所示。

圖8 薯秧受力分析Fig.8 Stress analysis of potato stems

當(dāng)達(dá)到薯秧分離臨界點時，以秧蔓為研究對象，對其進(jìn)行受力分析。

(6)

式中λ——摩擦因數(shù)

β——摩擦力與Y軸夾角，(°)

θ——重力G與X軸反向的夾角，(°)

T——摩擦力對薯塊的力矩，N·m

轉(zhuǎn)動慣量為

(7)

整理得

(8)

式中m1——秧蔓質(zhì)量，kg

m2——薯塊質(zhì)量，kg

JO——薯秧整體轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2

JO1——秧蔓轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2

JO2——薯塊轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2

JC——薯塊質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2

l1——秧蔓長度，mm

拉斷力Fx為

(9)

其中

整理得

(10)

查閱文獻(xiàn)[21]，薯秧拉斷力為0.23～0.35 kN，北方一季作區(qū)馬鈴薯薯塊質(zhì)量為100～380 g，秧蔓質(zhì)量200～500 g，秧蔓長度800～1 200 mm，根據(jù)上述分析，由于在未殺秧條件下進(jìn)行收獲作業(yè)時田間薯秧的含水率較高、韌性較強(qiáng)，且在粘重土壤條件下土壤石塊等硬度較大、沖擊力較強(qiáng)，較小的升運鏈轉(zhuǎn)速可有效降低種薯損傷，較大的升運鏈轉(zhuǎn)速可探究造成種薯損傷的臨界條件，故適當(dāng)擴(kuò)大速度選取范圍，尋找最優(yōu)參數(shù)組合，取摘秧輥轉(zhuǎn)速為3.0～9.0 r/s，所以取一級升運分離篩主驅(qū)動輥的線速度為0.8～2.4 m/s。

3.3 薯秧分離彈性力學(xué)模型建立及參數(shù)確定

薯秧在分離過程中會產(chǎn)生一定的彈性變形，為更真實地模擬薯秧在分離過程中受力，結(jié)合彈性力學(xué)將其離散化[22-23]，如圖9所示建立彈性力學(xué)模型，其中單元1為秧蔓，單元2為薯塊，當(dāng)薯秧分離時，薯塊內(nèi)部的秧蔓沿其軸線方向做線性運動，共包括3個節(jié)點。

圖9 模型圖Fig.9 Diagram of simulation model

圖中u1——節(jié)點1位移，mm

u2——節(jié)點2位移，mm

u3——節(jié)點3位移，mm

P3——節(jié)點3右端所受外力，N

秧蔓沿其軸線方向運動，選取薯塊內(nèi)部秧蔓分離位置進(jìn)行分析，位移方程為

ue(x)=a+bx

(11)

式中a——節(jié)點i的位移，mm

b——節(jié)點j的位移，mm

該部位模型如圖10所示。

圖10 彈性力學(xué)模型圖Fig.10 Diagram of simulation model of elastic mechanics

故對于節(jié)點i和節(jié)點j，當(dāng)x=0和x=l時有

(12)

位移方程矩陣表達(dá)式為

(13)

式中l(wèi)——模型長度，mm

N(x)——薯秧位移形狀函數(shù)矩陣

δe——模型位移矢量矩陣

對于薯秧離散化模型，整個系統(tǒng)勢能為

ξ=∑Ue-Wp

(14)

(15)

式中Ue——應(yīng)變能，J

Wp——外力功，J

σ——模型應(yīng)力，Pa

ε——模型應(yīng)變

E——模型彈性模量

A——模型橫截面積，mm2

根據(jù)彈性力學(xué)位移與應(yīng)變的關(guān)系，并積分到應(yīng)變能Ue的矩陣表達(dá)式

(16)

式中Ke——剛度矩陣

對于本模型P1=0，P2為薯秧內(nèi)力，當(dāng)

(17)

得到平衡方程

Kδ-P=0

(18)

式中P——節(jié)點力，N

K——模型剛度矩陣

δ——位移矢量

本模型節(jié)點位移、節(jié)點力矢量矩陣表達(dá)式為

(19)

(20)

剛度矩陣Ke為

(21)

(22)

式中E1——模型1彈性模量

E2——模型2彈性模量

A1——模型1橫截面積，mm2

A2——模型2橫截面積，mm2

由于總未知量有3個，所以總剛度矩陣的階數(shù)為3，查閱資料，可采用將Ke中與ui對應(yīng)元素相加的方法處理，總平衡方程矩陣表達(dá)式為

(23)

查閱資料，本模型按照規(guī)定位移的方法進(jìn)行約束處理，則節(jié)點3處的力為

(24)

故分離力的大小與其力臂長度成反比，根據(jù)實際經(jīng)驗，摘秧輥與一級升運分離篩之間的距離為2～5 mm，為使裝置正常工作，且便于安裝和調(diào)節(jié)，設(shè)計摘秧輥與一級升運分離篩之間的距離為2～3 mm。

綜上所述，一級升運分離篩主驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速、摘秧輥轉(zhuǎn)速、摘秧輥和一級升運分離篩之間的距離直接影響薯秧分離的效果，進(jìn)而影響收獲機(jī)的工作質(zhì)量。

4 田間試驗

4.1 試驗條件

薯秧分離裝置實際安裝如圖11所示，為確定分離裝置的最佳工作參數(shù)，于2018年9月在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地(作業(yè)面積4 hm2、黑粘土)、黑龍江省克山(作業(yè)面積4 hm2、黑粘土)霜降前進(jìn)行了田間收獲試驗，試驗前不進(jìn)行殺秧作業(yè)，薯秧含水率較低。試驗地為旱地壟播，試驗區(qū)的壟長大于500 m，壟距為800 mm，壟高280 mm，耕作層土壤含水率范圍為7.9%～16%。品種為：大西洋、克新19，壟播株距約為200 mm，結(jié)薯深度為180～330 mm。馬鈴薯挖掘機(jī)配套動力為約翰迪爾1354型拖拉機(jī)，其功率為100.7 kW，田間作業(yè)情況如圖12所示。

圖11 薯秧分離裝置實物圖Fig.11 Picture of potato stem separation device

圖12 收獲試驗Fig.12 Harvest experiment

4.2 評價指標(biāo)

根據(jù)NY/T 648—2015《馬鈴薯收獲機(jī)質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的試驗方法，在壟播旱地類型馬鈴薯種植田地進(jìn)行收獲試驗。通過考察馬鈴薯收獲機(jī)薯秧分離裝置的分離效果，以一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度、摘秧輥轉(zhuǎn)速、一級升運分離篩主驅(qū)動輥與摘秧輥之間的距離為因素進(jìn)行二次旋轉(zhuǎn)正交組合試驗，測定含雜率為試驗指標(biāo)，含雜率指薯箱中薯塊的雜質(zhì)含量，為薯箱中雜質(zhì)質(zhì)量與雜質(zhì)質(zhì)量及薯塊質(zhì)量和的比值。試驗完成后，隨機(jī)選取5組薯塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集測量[23]。

4.3 試驗方案及結(jié)果分析

4.3.1試驗方案及結(jié)果

采用二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計方法安排試驗，以含雜率為試驗指標(biāo)，根據(jù)摘秧過程中的力學(xué)與運動學(xué)分析得各因素水平范圍：一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度為0.8～2.4 m/s、摘秧輥轉(zhuǎn)速為3.0～9.0 r/s、一級升運分離篩主驅(qū)動輥與摘秧輥之間的距離為2～3 mm，田間試驗過程中由于所用拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速固定為760 r/min，因此通過在收獲機(jī)側(cè)板安裝齒輪箱，并根據(jù)計算設(shè)計出試驗所需的16、19、32齒等齒數(shù)的齒輪，實現(xiàn)與一級升運分離篩、摘秧輥速度的匹配，通過收獲機(jī)側(cè)板上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實現(xiàn)一級升運分離篩主驅(qū)動輥與摘秧輥之間距離的改變。對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，得到影響試驗指標(biāo)的顯著性，根據(jù)實際作業(yè)需求對各參數(shù)組合進(jìn)行優(yōu)化，最終得到合適的各因素水平組合。試驗因素編碼如表1所示，試驗方案及試驗結(jié)果如表2所示。

表1 試驗因素編碼Tab.1 Experimental factors and codes

4.3.2試驗結(jié)果分析

利用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行二次回歸分析，并進(jìn)行多元回歸擬合，得到含雜率Y作為試驗指標(biāo)的回歸方程，并進(jìn)行顯著性檢驗。

表2 試驗方案與結(jié)果Tab.2 Test plan and experimental results

表3 含雜率Y方差分析Tab.3 Variance analysis for impurity rate

注：/后數(shù)字為剔除不顯著因素后含雜率Y方差分析結(jié)果：*** 表示極顯著(P<0.01)；** 表示顯著(0.01

(25)

對上述回歸方程進(jìn)行失擬檢驗，結(jié)果如表3所示，試驗指標(biāo)和試驗因素存在顯著的二次關(guān)系，分析結(jié)果合理。

4.3.3響應(yīng)曲面分析

通過Design-Expert 8.0.6軟件對數(shù)據(jù)的處理[24-25]，得出一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度x1、一級升運分離篩主驅(qū)動輥與摘秧輥距離x3影響含雜率Y的響應(yīng)曲面，如圖13所示。

圖13 因素影響含雜率的響應(yīng)曲面Fig.13 Response surface of impurity rate

如圖13所示，當(dāng)分離篩與摘秧輥距離一定時，含雜率Y整體隨著一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度的增加呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，最優(yōu)的一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度范圍為1.43～2.08 m/s；當(dāng)一級分離篩主驅(qū)動輥線速度一定時，含雜率Y整體上與分離篩主驅(qū)動輥與摘秧輥間距離成正相關(guān)，最佳距離范圍為2.20～2.50 mm，其中一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度是影響含雜率的主要試驗因素。

4.3.4參數(shù)優(yōu)化與驗證

通過對圖13中響應(yīng)曲面的分析，為得到最佳的試驗因素水平組合，利用Design-Expert 8.0.6軟件中的優(yōu)化模塊對回歸模型進(jìn)行求解，根據(jù)馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)時的實際工作條件、作業(yè)要求及上述相關(guān)理論模型分析結(jié)果選擇優(yōu)化約束條件[28]，為

(26)

通過優(yōu)化求解，得到一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度范圍為1.43～2.08 m/s，摘秧輥轉(zhuǎn)速范圍為3.00～9.00 r/s，一級升運分離篩主驅(qū)動輥與摘秧輥距離范圍為2.20～2.50 mm時，薯秧分離裝置分離性能最好，含雜率為2.2%～3.0%。

4.4 驗證試驗

驗證試驗的試驗條件和試驗測試方法與正交試驗相同，對經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計和優(yōu)化調(diào)節(jié)后薯秧分離裝置的分離效果進(jìn)行驗證，并與標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指標(biāo)進(jìn)行對比，進(jìn)而驗證馬鈴薯收獲機(jī)薯秧分離裝置的分離性能。

馬鈴薯收獲機(jī)薯秧分離裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)和作業(yè)參數(shù)選擇為：一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度為1.6 m/s、摘秧輥轉(zhuǎn)速為9.0 r/s、一級升運分離篩主驅(qū)動輥與摘秧輥距離為2.5 mm。將上述因素水平進(jìn)行驗證試驗，其中測量結(jié)果為3次測量的平均值，測得本設(shè)計的馬鈴薯收獲機(jī)薯秧分離裝置的含雜率2.4%，與優(yōu)化所得結(jié)果基本一致，且均明顯優(yōu)于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其含雜率較低，是由于一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度足夠大，能夠使薯秧快速通過擋秧桿，并且迅速接觸摘秧輥，使得薯秧順利摘落，且摘秧輥轉(zhuǎn)速和分離篩與摘秧輥之間距離等工作參數(shù)合理，提升分離效果，降低含雜率。驗證試驗表明相關(guān)優(yōu)化組合合理，按優(yōu)化參數(shù)調(diào)節(jié)后的馬鈴薯收獲機(jī)薯秧分離裝置有效提高了薯秧分離效果，滿足作業(yè)要求。

5 結(jié)論

(1)設(shè)計的在不殺秧情況下既適用于大型聯(lián)合收獲機(jī)也適用于分段式馬鈴薯收獲機(jī)的薯秧分離裝置，能夠滿足旱地壟播條件下的馬鈴薯收獲作業(yè)。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，提高了薯秧、雜草、地膜等雜物的分離效率。

(2)進(jìn)行田間試驗，建立了試驗指標(biāo)與影響因素的回歸模型，并進(jìn)行優(yōu)化求解，試驗結(jié)果表明：當(dāng)一級升運分離篩主驅(qū)動輥線速度為1.6 m/s、摘秧輥轉(zhuǎn)速為9.0 r/s、一級升運分離篩主驅(qū)動輥與摘秧輥距離為2.5 mm時，相應(yīng)的試驗指標(biāo)含雜率為2.4%，該指標(biāo)優(yōu)于國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。