甘薯收獲機(jī)破皮率影響因素研究

馬坡 劉玉 張慶俊 耿義 李隆杰

摘要? ? 甘薯具有較高的藥用、營養(yǎng)、食用和經(jīng)濟(jì)價值。我國是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，甘薯的種植面積廣、種植量大，提高機(jī)械化收獲效率顯得尤為重要。本文設(shè)計了正交試驗研究振動桿間距、薯土分離材料、振幅等因素對甘薯破皮率的影響。結(jié)果表明，3種因素的影響程度依次為振幅>材料>桿距。正交試驗最優(yōu)組合為桿距50 mm、材料鋼管、振幅20 mm，桿距60 mm、材料鋼筋、振幅20 mm，破皮率最低，僅1%。

關(guān)鍵詞? ? 甘薯;收獲機(jī);破皮率;正交試驗;影響因素

中圖分類號? ? S225.71? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）06-0158-01? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

人口的增長和經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了甘薯收獲機(jī)械的發(fā)展和進(jìn)步。近年來，國外利用振動和液壓技術(shù)研發(fā)的高產(chǎn)量甘薯收獲機(jī)是以開發(fā)傳感器技術(shù)控制物料、運量、分類、氣壓，礦電技術(shù)進(jìn)行土壤破碎和分離，利用計算機(jī)監(jiān)測來提高甘薯的收獲率。

目前，人工帶動行進(jìn)的方式會使甘薯收獲機(jī)的收獲路徑發(fā)生偏移，迫切需要自動操作設(shè)備的挖掘方式。 如果在挖掘工作期間挖掘鏟的方向存在偏差，則不會將甘薯從土壤里全部清出，需要進(jìn)行手動二次挖掘，不僅挖掘機(jī)損耗大，還會經(jīng)常造成停機(jī)調(diào)整。為了能夠?qū)R壟工作，收獲機(jī)的駕駛員需要停下機(jī)器來判斷方向是否有誤差，從而調(diào)整前進(jìn)方向，不僅駕駛員和操作者勞動強(qiáng)度高，而且操作的準(zhǔn)確性也較差，難以保證收獲時的明薯率、破薯率[4-6]。因此，采收的自動直行挖掘是提高甘薯收獲機(jī)械化水平的關(guān)鍵。薯類自動對中裝置的技術(shù)難點在于引導(dǎo)方式的設(shè)計和控制系統(tǒng)的設(shè)計。近年來，對馬鈴薯、甘薯及其他根莖收獲機(jī)的自動對準(zhǔn)裝置進(jìn)行了深入的研究，大部分是通過作物的引導(dǎo)機(jī)制或植物土面上的植株來判斷是否需要改變其行徑，受到作物生長條件，土地實際情況外在因素的影響。同時，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，只停留在研究和探索階段，也是影響其推廣的重要原因[7-8]。現(xiàn)對甘薯收獲機(jī)破皮率的影響因素進(jìn)行研究，以期提高甘薯機(jī)械化收獲效率。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

鋼絲固定的柵欄狀土薯振動分離篩，其間距分別為50、60、70 mm，材料分別為鋼筋、鋼管和鋁合金，振幅分別為15、20、25 mm;甘薯。

1.2? ? 試驗設(shè)計

采用3因素3水平的L9（33）正交試驗設(shè)計，選取間距（A）、材料（B）、振幅（C）3個影響甘薯收獲機(jī)關(guān)鍵部件—振動分離篩的主要因素，各因素水平如表1所示。為找到較好或者最好的試驗因素和條件，在保證每組薯莖大小一致的情況下，在全面組合試驗的基礎(chǔ)上又對每一組進(jìn)行了3次試驗求測了平均破皮面積。

2? ? ?結(jié)果與分析

分析其中一組具有代表性的組合試驗，使用間距60 mm的鋼筋鏈條（圖1），選取3個大塊莖的甘薯，標(biāo)上大22、大23和大24，重復(fù)振動的過程，破薯程度如圖2所示?？蓪㈤L條狀甘薯看作圓柱體，將卵形甘薯看作球體來大致計算其表面積，而甘薯表面的破皮部分可以采用方格法測出其面積。正交試驗甘薯破皮率結(jié)果見表2。

F檢測結(jié)果顯示，桿距和材料的F值均較F0.05小，振幅的F值遠(yuǎn)大于F0.05，所以3種因素的影響程度由大到小依次為振幅（C）>材料（B）>桿距（A），振幅對破皮率的影響最大，其中振幅15 mm與振幅20 mm的影響最大，振幅25 mm的影響較小;材料對破皮率的影響較大，其中鋁合金與鋼筋的影響最大，鋼管的影響最小;間距對破皮率的影響最小，其中間距50 mm與間距60 mm的影響最大，間距70 mm的影響最?。ū?）。

3? ? 結(jié)論

本次試驗分析桿距、材料、振幅3個因素對甘薯破皮率時發(fā)現(xiàn)薯莖大小對破皮影響也較小，但實際收獲操作中無法保證其不變，所以不作為主要研究因素。正交試驗最優(yōu)組合為桿距50 mm、材料鋼管、振幅20 mm，桿距60 mm、材料鋼筋、振幅20 mm，破皮率最低，僅1%?？紤]到薯土分離能力的限制，振動時需要有足夠的力去完成清潔薯的功能，所以本設(shè)計選用20 mm及以下振幅的鋼管，桿距調(diào)節(jié)范圍在50～60 mm，既能保證分離效果，還能控制破皮率在2%以下，符合甘薯收獲機(jī)的土薯振動分離篩的設(shè)計要求。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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