馬鈴薯收獲機(jī)多級(jí)輸送分離裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

李彥彬，張兆國(guó)，王圓明，王海翼，龐有倫，張振東

（1.昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院/云南省高校中藥材機(jī)械化工程研究中心，昆明650500；2.重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，重慶401329）

隨著馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的推進(jìn)，中國(guó)馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量已居世界前列，作為第四大糧食作物的馬鈴薯地位日益重要。馬鈴薯機(jī)械化收獲作業(yè)是實(shí)現(xiàn)馬鈴薯全程機(jī)械化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收、提高勞動(dòng)效率的重要手段[1-3]。馬鈴薯機(jī)械化收獲過程涉及土壤-機(jī)器-植物系統(tǒng)之間的相互作用，需具備高效分離與減損減傷關(guān)鍵技術(shù)，目前廣泛采用間隙桿條升運(yùn)鏈或振動(dòng)篩式分離裝置，其包括“波峰-波谷”凹凸分離、多級(jí)分離、振動(dòng)與往復(fù)擺動(dòng)分離、分離裝置加裝橡膠軟材料等分離方式[4-6]，以及側(cè)輸出鋪放和低位緩沖鋪放等鋪放方式[7-8]，不同的分離方式與鋪放方式將直接影響“薯-土-雜”混合物的分離效果、運(yùn)動(dòng)軌跡及收獲質(zhì)量[9]。目前已有適用于西南地區(qū)馬鈴薯一、二季混作區(qū)及南方冬作區(qū)黏重板結(jié)土壤條件下的馬鈴薯收獲機(jī)，大多為引進(jìn)的外省現(xiàn)有機(jī)型，不能完全適應(yīng)西南地區(qū)黏重板結(jié)土壤下的機(jī)械化收獲作業(yè)，主要問題表現(xiàn)在輸送分離裝置與黏重板結(jié)土壤匹配適應(yīng)性差影響升運(yùn)分離效果，振動(dòng)幅度、振動(dòng)頻率等與分離篩轉(zhuǎn)速、機(jī)具前進(jìn)速度不匹配影響“薯-土-雜”混合物拋散篩分效果[10-11]，鋪放方式與落薯高度不匹配導(dǎo)致傷薯、埋薯現(xiàn)象較為普遍。所以，研究與西南地區(qū)黏重板結(jié)土壤相適宜的馬鈴薯收獲機(jī)輸送分離裝置與鋪放裝置具有重要意義。

現(xiàn)階段歐美發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛使用馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行收獲，采用三級(jí)及以上的多級(jí)分離輸送裝置，輸送分離裝置桿條以及分離除雜轉(zhuǎn)動(dòng)輥多采用新型橡膠軟材料包覆，薯土分離效果較好，例如德國(guó)GRIMME VARITRON-270型自走式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，采用“多級(jí)分離輸送+提升逆向分離輸送”結(jié)構(gòu)，利用氣流氣壓光電技術(shù)輔助除雜碎土。比利時(shí)Dewulf-R3060型聯(lián)合收獲機(jī)薯土輸送分離技術(shù)采用四級(jí)輸送分離篩、垂直環(huán)繞式提升裝置以及多層除雜除秧篩等機(jī)構(gòu)[10]。這些機(jī)型收獲效果出色，收獲效率較高，但不適應(yīng)西南地區(qū)黏重板結(jié)土壤和小地塊條件下的馬鈴薯收獲作業(yè)?，F(xiàn)階段我國(guó)馬鈴薯機(jī)械化收獲以分段收獲方式為主，其中升運(yùn)鏈?zhǔn)捷斔头蛛x篩最具代表性，多采用單級(jí)或兩級(jí)輸送分離，配合主動(dòng)或被動(dòng)式抖動(dòng)器增強(qiáng)收獲過程中“薯-土-雜”混合物的拋撒分離效果，部分機(jī)型采用側(cè)輸出裝置或低位緩沖鋪放裝置以減少傷薯，提高明薯率[4，12]。呂金慶等[13]對(duì)東北黏重土壤下馬鈴薯挖掘機(jī)分離輸送裝置進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，并通過對(duì)輸送分離裝置及薯土混合物的理論分析，確定了影響最佳薯土分離效果的主要因素，設(shè)計(jì)優(yōu)化了升運(yùn)鏈長(zhǎng)度。魏忠彩等[6，8，14]通過設(shè)置振動(dòng)分離段和波浪分離段，運(yùn)用“振動(dòng)輸送分離+雙重緩沖減速+低位鋪放減損”的薯土分離工藝改進(jìn)了一種馬鈴薯收獲機(jī)。趙勝雪等[15]利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)馬鈴薯挖掘機(jī)分離輸送裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。但目前我國(guó)對(duì)輸送分離裝置、“薯-土-雜”混合物分離以及薯塊跌落損傷的理論研究較少，地區(qū)針對(duì)性較強(qiáng)，現(xiàn)有研究主要針對(duì)北方平原地區(qū)收獲情況，未能有效解決西南地區(qū)馬鈴薯收獲作業(yè)傷薯率較高、明薯率較低等問題。

針對(duì)上述問題，本研究結(jié)合云南省馬鈴薯種植區(qū)黏重板結(jié)土壤條件，設(shè)計(jì)了多級(jí)輸送分離裝置，通過對(duì)輸送分離裝置、薯土混合物的運(yùn)動(dòng)特征分析以及對(duì)薯塊拋落階段運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得出輸送分離篩、振動(dòng)裝置和低位側(cè)鋪裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并通過田間試驗(yàn)確定最佳工作參數(shù)組合，以有效提高馬鈴薯收獲機(jī)在黏重板結(jié)土壤條件下的作業(yè)性能。

1 馬鈴薯收獲機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

根據(jù)云南省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)種植農(nóng)藝要求，確定馬鈴薯收獲機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1。主要包括挖掘裝置、升運(yùn)鏈?zhǔn)蕉嗉?jí)輸送分離裝置、低位側(cè)鋪裝置、切土圓盤、地輪、傳動(dòng)裝置等。該機(jī)型可一次完成單壟雙行馬鈴薯的挖掘、輸送、分離和低位側(cè)鋪等作業(yè)。馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)時(shí)，通過液壓缸調(diào)節(jié)組合式挖掘鏟入土角度后進(jìn)行破壟挖掘，經(jīng)升運(yùn)鏈?zhǔn)蕉嗉?jí)輸送分離裝置薯土雜分離后，進(jìn)入低位側(cè)鋪裝置，最終實(shí)現(xiàn)薯土分離、輸送及田間條鋪?zhàn)鳂I(yè)。

圖1 馬鈴薯收獲機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Figure 1 Structure diagram of potato harvester

1.1 升運(yùn)鏈?zhǔn)蕉嗉?jí)輸送分離裝置結(jié)構(gòu)

升運(yùn)鏈?zhǔn)蕉嗉?jí)輸送分離裝置結(jié)構(gòu)如圖2，主要由導(dǎo)向輪、升運(yùn)鏈、驅(qū)動(dòng)輪、張緊輪、主動(dòng)振動(dòng)裝置、被動(dòng)振動(dòng)裝置等組成。

圖2 輸送分離裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Figure 2 Structure diagram of conveying and separating device

該多級(jí)輸送分離裝置采用“兩級(jí)輸送分離+高頻低幅+低位側(cè)鋪”的薯土分離工藝結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)升運(yùn)輸送以及提高大塊黏重土垡的破碎能力，設(shè)計(jì)一級(jí)升運(yùn)鏈長(zhǎng)度為3600mm，安裝傾角為20°[13，16]，其工作傾角可根據(jù)拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，挖掘鏟角度可通過液壓缸調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行角度適配，一級(jí)輸送分離篩安裝有主、被動(dòng)振動(dòng)裝置，配合二級(jí)輸送分離篩以增強(qiáng)碎土和篩分能力，二級(jí)升運(yùn)鏈長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為1600mm，對(duì)一級(jí)輸送分離篩破碎后的土垡進(jìn)一步篩分，提高薯土混合物的篩分能力。

桿條式升運(yùn)鏈具有使用周期長(zhǎng)、工作性能穩(wěn)定、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)[17]。升運(yùn)鏈桿條直徑設(shè)計(jì)為12mm，根據(jù)云南省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)陸良縣種植的“麗薯6號(hào)”塊莖三軸尺寸，其最小厚度在30～80mm之間，綜合考量土垡篩分能力，設(shè)計(jì)一級(jí)升運(yùn)鏈桿條中心距為52mm，二級(jí)升運(yùn)鏈桿條中心距45mm，側(cè)向輸送鏈桿條中心距37mm。

分離篩的振動(dòng)分離效果主要由主、被動(dòng)振動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)，振動(dòng)裝置均安裝于一級(jí)輸送分離裝置緊邊下側(cè)。主動(dòng)振動(dòng)裝置安裝于導(dǎo)向輪與驅(qū)動(dòng)輪之間，靠近驅(qū)動(dòng)輪位置，其結(jié)構(gòu)如圖3，為四滾子式主動(dòng)型振動(dòng)器，且四滾子可獨(dú)立繞自身中心軸旋轉(zhuǎn)，滾子表面采用摩擦系數(shù)較小的光滑聚乙烯工程塑料材質(zhì)，不影響振動(dòng)幅度與頻率的情況下，可起到減阻降耗的作用。被動(dòng)振動(dòng)裝置安裝于驅(qū)動(dòng)輪與主動(dòng)振動(dòng)裝置之間，為獨(dú)立繞軸旋轉(zhuǎn)的雙滾子結(jié)構(gòu)，在篩面摩擦擠壓作用下隨篩面運(yùn)動(dòng)，輔助主動(dòng)振動(dòng)裝置進(jìn)行微調(diào)節(jié)。本研究所設(shè)計(jì)馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)環(huán)境為黏重板結(jié)土壤條件，土壤黏結(jié)力較大，土壤板結(jié)程度高[12]。振動(dòng)裝置的振幅范圍為15～60mm[18]，為增強(qiáng)碎土、篩分能力，減少薯塊損傷，設(shè)計(jì)主動(dòng)振動(dòng)裝置振幅為40mm。根據(jù)安裝孔位和固定振幅的要求，設(shè)計(jì)滾子直徑為50mm，工作圓周半徑為90mm，裝置一個(gè)回轉(zhuǎn)周期可對(duì)升運(yùn)鏈產(chǎn)生四次往復(fù)振動(dòng)，高頻低幅的振動(dòng)特性增強(qiáng)了一級(jí)輸送分離裝置的碎土篩分能力。

圖3 主動(dòng)振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Figure 3 Structure diagram of active vibration device

1.2 低位側(cè)鋪裝置結(jié)構(gòu)

低位側(cè)鋪裝置結(jié)構(gòu)如圖4，主要由懸掛支架、輸送分離篩、調(diào)節(jié)搖桿、光軸調(diào)節(jié)軌道、球頭伸縮調(diào)節(jié)桿、液壓馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)輪、張緊輪等組成。為解決馬鈴薯收獲機(jī)后端分離鋪放所造成的埋薯嚴(yán)重和薯塊跌落損傷問題，該側(cè)鋪裝置落薯末端采用“低位鋪放”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以最大程度降低馬鈴薯跌落高度，減小跌落階段薯塊觸地的運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到減損減傷效果[6]，同時(shí)對(duì)薯土混合物再分離，最終將薯塊鋪放于未收獲的一側(cè)壟溝。設(shè)計(jì)輸送分離篩有效工作長(zhǎng)度為1300mm，落薯端斜面傾角為45°，分離篩桿條中心距為37mm，水平輸送段和低位傾斜鋪放段主要通過導(dǎo)向輪和張緊輪的安裝位置進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，可通過調(diào)節(jié)搖桿對(duì)低位側(cè)鋪裝置的左右位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使馬鈴薯能夠順利落入一側(cè)壟溝內(nèi)，掛接高度可通過球頭伸縮調(diào)節(jié)桿進(jìn)行微調(diào)。

圖4 低位側(cè)鋪裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Figure 4 Structure diagram of low position side paving device

1.3 工作原理及主要技術(shù)參數(shù)

收獲機(jī)田間作業(yè)時(shí)，通過三點(diǎn)懸掛裝置懸掛于拖拉機(jī)后方，挖掘裝置將單壟薯土混合物整體挖掘出，隨機(jī)具的前進(jìn)沿鏟面向上運(yùn)動(dòng)，并輸送至一級(jí)輸送分離篩的始端。薯土混合物隨一級(jí)輸送分離篩上升，被動(dòng)振動(dòng)裝置產(chǎn)生激振作用初步將大塊土垡剪切破碎，后輸送至主動(dòng)振動(dòng)裝置所在高頻低幅輸送分離段，進(jìn)一步破裂土垡后薯土混合物運(yùn)動(dòng)到一級(jí)輸送分離篩末端，經(jīng)二級(jí)輸送分離篩分離后，落至低位側(cè)鋪裝置篩面。整個(gè)輸送分離過程小于桿條間隙的碎土逐漸篩分落入地表，薯塊和部分未分離徹底的土垡被橫向輸送并低位鋪放于未收獲一側(cè)的壟溝內(nèi)，完成整個(gè)收獲過程。該機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及技術(shù)參數(shù)為：整機(jī)尺寸（長(zhǎng)×寬×高）3400mm×1225mm×1000mm，整機(jī)質(zhì)量860kg，配套動(dòng)力36.7～51.5kW，作業(yè)幅寬900mm，挖掘深度100～260mm，工作效率0.18～0.32hm2·h-1。

2 運(yùn)動(dòng)特征分析

分別對(duì)輸送分離裝置和低位側(cè)鋪裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特征分析，主要從3個(gè)方面進(jìn)行分析：輸送分離裝置、薯土混合物的運(yùn)動(dòng)特征分析以及對(duì)薯塊拋落階段的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。輸送分離裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響薯土混合物的分離效果，通過對(duì)輸送分離裝置、薯土混合物和薯塊拋落階段的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，可以更好的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)黏重板結(jié)土壤作業(yè)條件下的馬鈴薯收獲機(jī)研究具有重要意義。

2.1 輸送分離裝置運(yùn)動(dòng)特征分析

一級(jí)輸送分離裝置在主動(dòng)振動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作用下，升運(yùn)鏈在篩面法線方向做上下往復(fù)振動(dòng)，升運(yùn)鏈的振動(dòng)為“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”[19]。輸送分離篩振動(dòng)幅度過大和篩面傾角過大時(shí)，薯土混合物因發(fā)生“跳躍”“回流”易導(dǎo)致破皮和傷薯[8]，甚至無(wú)法完成正常收獲作業(yè)。主被動(dòng)振動(dòng)裝置作用于分離篩的緊邊，以“頂起-回落”的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一定頻率和幅度的振動(dòng)。分離篩的振動(dòng)強(qiáng)度直接關(guān)系薯土混合物的分離效率和收獲品質(zhì)。

振動(dòng)頻率和幅度與薯土混合物的分離效率成正比，即振動(dòng)頻率越大，單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)裝置打擊篩面的次數(shù)越多，薯土混合物被打擊“跳躍”的次數(shù)越多，分離效果越好。振動(dòng)幅度越大，土垡被篩面打擊后“跳躍-回落”的時(shí)間間隔越長(zhǎng)，更易被擊碎散落。但振動(dòng)頻率和幅度過大易造成薯塊損傷和破皮，影響收獲質(zhì)量。分離篩運(yùn)行速度、篩面傾斜角度、振動(dòng)裝置安裝位置以及振動(dòng)強(qiáng)度等多因素影響薯土分離過程[20]，分離篩振動(dòng)強(qiáng)度變化調(diào)整如圖5。圖5a為無(wú)振動(dòng)未頂起時(shí)輸送分離篩狀態(tài)示意圖，此時(shí)篩面平行于主動(dòng)振動(dòng)裝置的兩滾子切線方向，滾子未頂起分離篩，為斜置平輸送階段，利用升運(yùn)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)和機(jī)器本身產(chǎn)生的激振作用進(jìn)行薯土分離。圖5b為有振動(dòng)頂起時(shí)輸送分離篩狀態(tài)示意圖，此時(shí)篩面被滾子頂起至最高點(diǎn)，輸送分離篩由“斜置平輸送”變?yōu)椤靶敝谜劬€輸送”，實(shí)質(zhì)上整個(gè)輸送分離過程轉(zhuǎn)化為篩面上下往復(fù)、“高頻低幅”的薯土分離過程。

圖5 振動(dòng)強(qiáng)度變化示意圖Figure 5 Diagram of vibration intensity change

在圖6中，輸送分離裝置處于斜置折線輸送狀態(tài)時(shí)，篩面與主動(dòng)振動(dòng)裝置的滾子接觸達(dá)到最高位置，定義為接觸點(diǎn)A，與篩面平行且最近的兩滾子頂端從左往右依次定義為坐標(biāo)原點(diǎn)O和點(diǎn)B，坐標(biāo)軸設(shè)定為：沿平行篩面方向向上為x1軸，垂直于x1軸且指向篩面緊邊為y1軸。主動(dòng)振動(dòng)裝置回轉(zhuǎn)中心與滾子運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)A、坐標(biāo)軸原點(diǎn)O與滾子運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)A以及x1軸的交點(diǎn)封閉為一個(gè)直角三角形，垂直于x1軸的直角邊長(zhǎng)度定義為δ，其大小決定了輸送分離裝置的振幅大小。B點(diǎn)為振動(dòng)裝置順時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)篩面離開最高點(diǎn)A的臨界點(diǎn)，即輸送分離篩由斜置折線輸送逐漸變?yōu)樾敝闷捷斔汀Ｕ駝?dòng)裝置在此種交替作用下，篩面呈上下往復(fù)振動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定輸送分離裝置的振動(dòng)頻率。

圖6 主動(dòng)振動(dòng)狀態(tài)變化示意圖Figure 6 Diagram of active vibration state change

2.2 薯土混合物運(yùn)動(dòng)特征分析

當(dāng)分離篩篩面與收獲機(jī)前進(jìn)方向夾角大于薯土混合物的內(nèi)摩擦角時(shí)，薯塊產(chǎn)生“回流”現(xiàn)象，增加了馬鈴薯在輸送分離過程中的動(dòng)態(tài)損傷、擠壓摩擦和疲勞累積損傷等。進(jìn)入一級(jí)輸送分離裝置的薯土混合物，會(huì)經(jīng)歷輸送、分離、拋散跳躍等復(fù)雜過程。在振動(dòng)裝置的作用下，薯土混合物由“無(wú)振動(dòng)斜置平輸送”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝姓駝?dòng)斜置折線輸送”，其受力狀態(tài)發(fā)生變化，薯土混合物的輸送分離過程伴隨兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的交替變化，不同階段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與薯土混合物的分離效果、馬鈴薯收獲質(zhì)量直接相關(guān)。

薯土混合物在一級(jí)輸送分離篩無(wú)振動(dòng)階段和二級(jí)輸送分離篩輸送分離階段的運(yùn)動(dòng)特征相似，以薯土混合物在一級(jí)輸送分離篩無(wú)振動(dòng)階段受力分析為例，此時(shí)振動(dòng)裝置滾子未接觸篩面，篩面處于斜置平輸送狀態(tài)，受力分析如圖7。將薯塊在輸送分離篩上的受力狀態(tài)近似視為剛體，其受力包括薯土混合物自身重力、篩面對(duì)其的支反力FN1、輸送分離篩與薯土混合物相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沿篩面向上的摩擦力以及薯土混合物自身的慣性力。忽略分離篩對(duì)薯土混合物的微激振作用以及薯土混合物與秧蔓雜物之間的作用力，得薯土混合物沿輸送分離篩運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程為：

圖7 斜置平輸送段薯土混合物受力分析Figure 7 Analysis of the stress of the potato soil mixture in the inclined flat conveying section

式中：Fs1為輸送分離篩與薯土混合物之間的摩擦力（N）；Fg1為薯土混合物自身慣性力（N）；m1為薯土混合物的質(zhì)量（kg）；g為重力加速度（m·s-2）；α1為輸送分離篩篩面與水平面的夾角（°）；a為薯土混合物沿篩面向上運(yùn)動(dòng)的加速度（m·s-2）。

由于輸送分離篩運(yùn)動(dòng)可近似于“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”[19]，當(dāng)薯土混合物運(yùn)動(dòng)至振動(dòng)斜置折線輸送段，輸送分離篩在主動(dòng)振動(dòng)裝置的作用下，篩面被“頂起”，振動(dòng)達(dá)到最大幅度時(shí)，薯土混合物將被拋散跳躍。薯土混合物拋散跳躍臨界點(diǎn)受力分析如圖8，薯土混合物在拋散跳躍前，其受力包括：薯土混合物自身重力、篩面對(duì)其支反力FN3、輸送分離篩與薯土混合物相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沿篩面向上的摩擦力Fs3以及薯土混合物受到沿垂直于篩面向上的慣性力Fg3。建立直角坐標(biāo)系，x2軸方向平行于輸送分離篩線速度方向，y2軸為垂直于篩面方向向上，當(dāng)薯土混合物拋散跳躍時(shí)，其受支反力FN3=0，此時(shí)沿y2軸建立平衡方程：

圖8 薯土混合物拋散跳躍過程受力分析Figure 8 Force analysis of potato soil mixture in the process of throwing and jumping

式中：m3為薯土混合物的質(zhì)量（kg）；g為重力加速度（m·s-2）；α2為輸送分離篩工作傾角（°）。

振動(dòng)幅度越大，薯土混合物被拋散跳躍的高度越大，適于土壤較為黏重板結(jié)的收獲條件，無(wú)振動(dòng)或振動(dòng)幅度較小時(shí)適用于砂質(zhì)土壤的收獲條件，但振動(dòng)幅度過大易造成傷薯和破皮，甚至發(fā)生薯塊“回流”現(xiàn)象。馬鈴薯收獲過程中，應(yīng)綜合考慮馬鈴薯品種物理特性、土壤類型、收獲速度以及升運(yùn)鏈轉(zhuǎn)速等因素[8]，為有效分離薯土并達(dá)到降損減傷的目的，本研究采用“高頻低幅”的升運(yùn)鏈振動(dòng)形式，在振幅較低的情況下，通過設(shè)計(jì)主動(dòng)振動(dòng)裝置4滾子增加了單位時(shí)間內(nèi)滾子接觸篩面的次數(shù)，進(jìn)而提高了升運(yùn)鏈的振動(dòng)頻率。

2.3 薯塊拋落階段運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

薯塊的拋落階段主要指薯塊由一級(jí)輸送分離裝置末端落入二級(jí)輸送分離裝置、從二級(jí)輸送分離裝置末端落入側(cè)輸出鏈以及薯塊由側(cè)輸出鏈末端落入地面，所以二級(jí)輸送分離篩以及側(cè)輸出鏈桿條均采用材質(zhì)較軟的橡膠包裹，以減少薯塊跌落損傷。薯塊運(yùn)動(dòng)過程如圖9，薯塊損傷主要發(fā)生在：由一級(jí)輸送分離裝置末端拋出后與二級(jí)輸送分離篩桿條的碰撞（A→B過程），由二級(jí)輸送分離裝置末端拋出后與側(cè)輸出鏈桿條的碰撞（C→D過程）以及從側(cè)輸出鏈末端拋出后與地面的碰撞損傷，即拋落過程薯塊損傷主要表現(xiàn)在薯塊與薯塊、薯塊與桿條以及薯塊與地面之間的碰撞損傷[21，22]，輸送分離過程還伴隨“薯-薯”和“薯-土”等的擠壓摩擦、碰撞損傷。桑永英等[21]根據(jù)淀粉變色原理通過試驗(yàn)與有限元分析，得出薯塊與薯塊碰撞時(shí)下落高度應(yīng)不高于300mm，超過300mm極限值薯塊極易損傷變質(zhì)，影響馬鈴薯經(jīng)濟(jì)價(jià)值。馮斌等[22]對(duì)比分析了幾種碰撞接觸材料跌落沖擊的損傷規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)涓叨仍?50mm以上時(shí)，馬鈴薯塊莖在65Mn鋼上會(huì)發(fā)生嚴(yán)重表皮擦傷；當(dāng)?shù)涓叨仍?00mm以上時(shí)，馬鈴薯塊莖跌落在橡膠件上會(huì)發(fā)生嚴(yán)重表皮擦傷；當(dāng)?shù)涓叨仍?50mm以上時(shí)，馬鈴薯塊莖碰撞土塊會(huì)發(fā)生嚴(yán)重表皮擦傷。

圖9 薯塊運(yùn)動(dòng)過程示意圖Figure 9 Schematic diagram of potato movement process

薯塊從低位側(cè)鋪裝置落入地表階段，落薯高度低，且收后地表土質(zhì)較為疏松，薯塊損傷較小。薯塊由一級(jí)輸送分離篩落至二級(jí)輸送分離篩的運(yùn)動(dòng)特征與二級(jí)輸送分離篩落入側(cè)輸出鏈的運(yùn)動(dòng)特征相似，且二級(jí)輸送分離篩落入側(cè)輸出鏈的過程需考慮水平位移大小，防止薯塊飛出碰撞側(cè)輸出裝置造成二次傷薯或落入機(jī)具后方地表，因此本研究以薯塊由二級(jí)輸送分離篩落入側(cè)輸出鏈的運(yùn)動(dòng)特征為例進(jìn)行分析（圖10）。

圖10 二級(jí)輸送分離裝篩末端拋薯運(yùn)動(dòng)分析Figure 10 Motion analysis of potato throwing at the end of two-stage conveying separation screen

薯塊運(yùn)動(dòng)至二級(jí)輸送分離篩末端時(shí)，因?yàn)楹Y面與水平面存在一定夾角，薯塊被拋出的速度方向與輸送分離篩線速度方向相同，忽略“薯-土”、“薯-薯”之間可能發(fā)生的碰撞、摩擦以及空氣阻力等的影響，薯塊拋出后在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，豎直方向先做勻減速運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)，后在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)至側(cè)輸出鏈表面，由能量守恒定律可得拋出后最大上升高度為：

即：

式中：m4為薯塊質(zhì)量（kg）；v0為薯塊在二級(jí)輸送分離篩末端拋出線速度（m·s-1）；φ為二級(jí)輸送分離篩篩面與水平面夾角（°）；g為重力加速度，取9.8m·s-2；h0為薯塊拋出后上升的最大高度（m）。

本研究取二級(jí)升運(yùn)分離篩角度φ為20°，二級(jí)輸送分離篩的線速度一般為1.0～2.25m·s-1[23]，二級(jí)輸送分離篩的線速度與薯塊拋出的速度成正比，若薯塊拋出速度過大，則薯塊在豎直方向的位移越大，薯塊下落所用時(shí)間越長(zhǎng)，水平方向勻速運(yùn)動(dòng)位移越大，若水平位移過大會(huì)造成薯塊碰撞側(cè)輸出裝置引起二次傷薯或落入機(jī)具后方地表，影響收獲的質(zhì)量和效率。取二級(jí)輸送分離篩最大線速度v0為2.25m·s-1，代入式（5）計(jì)算得薯塊拋出后最大上升高度h0為3mm。將薯塊拋出后在水平方向的運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段：豎直方向勻減速運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)階段和從最高點(diǎn)勻加速運(yùn)動(dòng)落至側(cè)輸出鏈階段。

式中：h1為薯塊拋離二級(jí)輸送分離篩末端跌落至側(cè)輸出鏈垂直高度（m）；t為薯塊拋離二級(jí)輸送分離篩末端跌落至側(cè)輸出鏈的時(shí)間（s）；x為薯塊拋離后水平方向位移（m）。

聯(lián)立式（6）和式（7），薯塊拋離二級(jí)輸送分離篩末端跌落至側(cè)輸出鏈垂直高度h1設(shè)計(jì)為0.2m，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得馬鈴薯拋離后在水平方向發(fā)生位移為430mm。所設(shè)計(jì)側(cè)輸出裝置輸送鏈寬度為460mm，輸送鏈與兩護(hù)板間隙為40mm，實(shí)際工作寬度為500mm，滿足薯塊最大拋出速度情況下的收獲要求。實(shí)際收獲過程中，因“薯-薯”“薯-土”等因素的摩擦碰撞以及空氣阻力影響，薯塊實(shí)際拋出速度小于計(jì)算最大拋離速度，且后期通過試驗(yàn)證明，二級(jí)輸送分離裝置最佳轉(zhuǎn)速非最大線速度，薯塊未碰撞側(cè)輸出裝置引起二次傷薯或落入機(jī)具后方地表，低位側(cè)鋪裝置設(shè)計(jì)參數(shù)符合收獲要求。

薯塊拋離上升到最大高度后豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)前述推導(dǎo)，可計(jì)算得出薯塊與側(cè)輸出鏈桿條發(fā)生碰撞時(shí)豎直方向的速度：

薯塊在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則薯塊與側(cè)輸送鏈桿條碰撞時(shí)水平分速度為：

則薯塊落至側(cè)輸送篩時(shí)碰撞速度為：

式中：v1y為薯塊與側(cè)輸出鏈碰撞瞬間豎直方向分速度（m·s-1）；v1x為薯塊與側(cè)輸出鏈碰撞瞬間水平方向分速度（m·s-1）；v1為薯塊與側(cè)輸出鏈碰撞速度（m·s-1）。

聯(lián)立式（8）～式（10），代入數(shù)據(jù)可計(jì)算得最大碰撞速度為2.12m·s-1，實(shí)際因薯土混合物的摩擦、擠壓、碰撞以及空氣阻力等因素影響，碰撞速度要小于該理論最大碰撞速度，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)條件

臺(tái)架空載試驗(yàn)于2019年12月底在云南省玉溪新天力農(nóng)業(yè)裝備制造有限公司完成，試驗(yàn)所取薯土混合物為公司內(nèi)種植的收獲期馬鈴薯，試驗(yàn)地種植品種為：麗薯6號(hào)，種植農(nóng)藝為大壟雙行，實(shí)測(cè)壟高170～250mm、壟頂寬700～800mm、壟距1200mm、行間距350～400mm，株距250～300mm，結(jié)薯深度120～200mm，0～250mm深度薯壟土壤含水率11.3%～14.1%。為最大程度還原薯土混合物在輸送分離裝置的輸送分離效果，空載試驗(yàn)所用挖掘原狀薯土混合物深度170～250mm，取樣過程中挖掘鏟盡可能保持薯土混合物原物理狀態(tài)。試驗(yàn)設(shè)備包括：合肥富煌君達(dá)高科信息技術(shù)有限公司生產(chǎn)的千眼狼5F01M型高速攝像機(jī)、東方紅-504拖拉機(jī)、土壤采集鏟、卷尺、米尺、筆記本電腦和土壤含水率測(cè)量?jī)x等，高速攝影現(xiàn)場(chǎng)布置方案如圖11。

圖11 臺(tái)架試驗(yàn)與高速攝影布置方案Figure 11 Bench test and layout scheme of high speed photography

3.2 試驗(yàn)方案與結(jié)果

為測(cè)定馬鈴薯收獲機(jī)多級(jí)輸送分離裝置與側(cè)輸出裝置在黏重板結(jié)土壤條件下的輸送分離性能，考慮影響其薯土分離效果的主要因素[24]。根據(jù)輸送分離過程中薯土混合物的力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及呂金慶等[13，23]研究，以一級(jí)分離篩線速度x1（0.8～2.4m·s-1）、二級(jí)分離篩線速度x2（0.6～2.2m·s-1）以及側(cè)輸出線速度x3（0.6～1.6m·s-1）為試驗(yàn)因素，以含雜率為試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合臺(tái)架試驗(yàn)。通過控制轉(zhuǎn)速擋桿以及拖拉機(jī)油門調(diào)節(jié)PTO輸出轉(zhuǎn)速，結(jié)合變速箱調(diào)節(jié)一級(jí)和二級(jí)輸送分離篩線速度，通過液壓控制閥控制低位側(cè)鋪裝置側(cè)輸出線速度。通過試驗(yàn)結(jié)果分析，得到影響試驗(yàn)指標(biāo)的3個(gè)因素的顯著性，獲得較合適的各因素水平組合。試驗(yàn)因素編碼如表1，試驗(yàn)方案與結(jié)果如表2。

表1 試驗(yàn)因素編碼Table 1 Experimental factors and codes

表2 試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 2 Experimental scheme and results

含雜率指完成一次試驗(yàn)由低位側(cè)鋪裝置輸出的未分離土壤質(zhì)量占側(cè)輸出后薯土混合物總質(zhì)量的百分比，含雜率的高低直接影響田間試驗(yàn)明薯率的高低。

式中：Y1為含雜率（%）；W為一次試驗(yàn)側(cè)輸出后薯土混合物總質(zhì)量（kg）；W1為一次試驗(yàn)側(cè)輸出后未分離土壤質(zhì)量（kg）。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析與優(yōu)化

3.3.1 試驗(yàn)結(jié)果分析 利用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次回歸分析，對(duì)含雜率進(jìn)行方差分析，含雜率模型擬合度均極顯著(p＜0.0001)，表明含雜率與各因素回歸方程關(guān)系極為顯著，各試驗(yàn)因素與含雜率Y1的回歸方程為：

由圖12a可知，當(dāng)一級(jí)分離篩線速度一定時(shí)，含雜率整體上與二級(jí)分離篩線速度呈負(fù)相關(guān)，最佳二級(jí)分離篩線速度范圍為1.0～2.2m·s-1；當(dāng)二級(jí)分離篩線速度一定時(shí)，含雜率整體上隨一級(jí)分離篩線速度的增加而減小，最佳一級(jí)分離篩線速度范圍為1.2～2.4m·s-1，其中影響含雜率的主要因素為一級(jí)分離篩線速度。由圖12b可知，當(dāng)一級(jí)分離篩線速度一定時(shí)，含雜率整體上隨側(cè)輸出線速度的增加呈先減小后增加趨勢(shì)，最佳側(cè)輸出線速度范圍為0.6～1.2m·s-1；當(dāng)側(cè)輸出線速度一定時(shí)，含雜率整體上與一級(jí)分離篩線速度呈負(fù)相關(guān)，最佳一級(jí)分離篩線速度范圍為1.6～2.4m·s-1，其中影響含雜率的主要因素為一級(jí)分離篩線速度。由圖12c可知，當(dāng)二級(jí)分離篩線速度一定時(shí)，含雜率整體上隨側(cè)輸出線速度的增加呈先減小后增加趨勢(shì)，最佳側(cè)輸出線速度范圍為0.6～1.2m·s-1；當(dāng)側(cè)輸出線速度一定時(shí)，含雜率整體上與二級(jí)分離篩線速度呈負(fù)相關(guān)，最佳二級(jí)分離篩線速度范圍為1.4～2.2m·s-1，其中影響破皮率的主要因素為二級(jí)分離篩線速度。

圖12 含雜率的雙因素響應(yīng)曲面Figure 12 Response surfaces of double parameters about impurity content

由含雜率雙因素響應(yīng)曲面分析可知，一級(jí)分離篩線速度和二級(jí)分離篩線速度是影響薯土分離效果的主要因素，在一定線速度范圍內(nèi)，含雜率整體上隨著一級(jí)分離篩線速度和二級(jí)分離篩線速度的增加而減小，說明薯土混合物在一級(jí)和二級(jí)輸送分離篩輸送分離過程中，土垡相對(duì)較多，分離篩線速度越大，薯土分離效果越好。當(dāng)薯土混合物運(yùn)動(dòng)至側(cè)輸出輸送分離篩時(shí)，薯土分離基本完成，較慢的輸送分離篩線速度可延長(zhǎng)薯土分離時(shí)間，提高薯土分離效果，側(cè)輸出輸送分離篩線速度過快則會(huì)導(dǎo)致薯土混合物未充分分離而從一側(cè)輸出。

3.3.2 參數(shù)優(yōu)化 根據(jù)馬鈴薯收獲機(jī)實(shí)際作業(yè)條件、性能要求及對(duì)圖12中響應(yīng)曲面的分析，確定一級(jí)分離篩線速度范圍為1.20～2.20m·s-1，二級(jí)分離篩線速度范圍為1.20～2.20m·s-1，側(cè)輸出線速度范圍為0.60～1.20m·s-1，以含雜率最小為約束條件，通過Design-Expert 8.0.6軟件的優(yōu)化模塊進(jìn)行優(yōu)化求解[25]，得到一級(jí)分離篩線速度最優(yōu)范圍為1.70～2.20m·s-1，二級(jí)分離篩線速度最優(yōu)范圍為1.60～2.2m·s-1，側(cè)輸出線速度最優(yōu)范圍為0.60～1.13m·s-1，含雜率范圍1.95%～2.62%。

臺(tái)架驗(yàn)證試驗(yàn)與二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)各條件相同，驗(yàn)證三因素參數(shù)優(yōu)化后的含雜率是否符合參數(shù)優(yōu)化數(shù)值范圍，進(jìn)而驗(yàn)證該馬鈴薯收獲機(jī)多級(jí)輸送分離裝置的分離輸送性能。考慮加工和云南黏重板結(jié)紅壤作業(yè)條件，選取一級(jí)分離篩線速度為1.70m·s-1，二級(jí)分離篩線速度為1.60m·s-1，側(cè)輸出線速度為1.00m·s-1，臺(tái)架試驗(yàn)取3次測(cè)量結(jié)果平均值，得到含雜率為2.15%，符合參數(shù)優(yōu)化數(shù)值范圍。

3.3.3 高速攝影圖像采集分析 在一級(jí)分離篩線速度1.70m·s-1，二級(jí)分離篩線速度1.60m·s-1以及側(cè)輸出線速度1.00m·s-1條件下，利用高速攝影對(duì)多級(jí)輸送分離裝置薯土混合物進(jìn)行圖像采集，追蹤薯土混合物在輸送分離篩上的運(yùn)動(dòng)軌跡，并得到在篩面法線方向的加速度，以驗(yàn)證薯土混合物在一級(jí)輸送分離篩“高頻低幅”振動(dòng)分離段的運(yùn)動(dòng)特性和薯土分離效果。

以優(yōu)化后參數(shù)為各級(jí)輸送分離篩線速度，將薯土混合物緩緩放置于一級(jí)輸送分離篩始端，高速攝影采集一級(jí)輸送分離篩“高頻低幅”振動(dòng)分離段圖像和運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。高速攝影圖像數(shù)據(jù)采集時(shí)，設(shè)置平行于地面的輸送分離篩線速度方向?yàn)閤軸正方向，地面法線方向?yàn)閥軸正方向，隨機(jī)選取畫面中輸送分離篩上4處薯土混合物作為追蹤標(biāo)記點(diǎn)，相同條件重復(fù)3次試驗(yàn)，高速攝影軌跡追蹤如圖13a。由圖13a可知，薯土混合物在篩面上的運(yùn)動(dòng)軌跡波動(dòng)較小，呈微波浪形，薯土混合物未發(fā)生明顯的回流現(xiàn)象，保持順流狀態(tài)。根據(jù)3次試驗(yàn)高速攝影標(biāo)記的4處薯土混合物的數(shù)據(jù)采集結(jié)果，繪制薯土混合物在一級(jí)輸送分離篩振動(dòng)分離段的y軸加速度分量變化如圖13b。由于薯土混合物出現(xiàn)在圖像采集畫面有先后順序，即標(biāo)記過程有先后，導(dǎo)致y軸加速度出現(xiàn)激勵(lì)的最早時(shí)間不同。振動(dòng)分離段薯土混合物在y軸加速度分量變化呈現(xiàn)上下往復(fù)變化的趨勢(shì)，整體起伏變化規(guī)律，總體驗(yàn)證了主動(dòng)振動(dòng)裝置“高頻低幅”的周期性運(yùn)動(dòng)規(guī)律，篩面運(yùn)動(dòng)特征較為穩(wěn)定。由圖13分析可知，在優(yōu)化工作參數(shù)下，薯土混合物輸送分離穩(wěn)定，薯土分離效果明顯，減少了薯塊碰撞、摩擦損傷，符合理論分析結(jié)果，因此臺(tái)架空載試驗(yàn)確定的三級(jí)分離篩優(yōu)化線速度可用于田間試驗(yàn)。

圖13 高速攝影圖像采集與分析Figure 13 Image acquisition and analysis of high speed photography

3.4 田間試驗(yàn)驗(yàn)證

2020年5月在云南省文山州硯山縣平遠(yuǎn)鎮(zhèn)進(jìn)行了田間收獲試驗(yàn)，田間作業(yè)情況如圖14。機(jī)具前進(jìn)速度選擇1.20m·s-1，通過控制轉(zhuǎn)速擋桿、拖拉機(jī)油門以及液壓控制閥控制各級(jí)輸送分離篩為優(yōu)化后線速度，即一級(jí)分離篩線速度為1.70m·s-1，二級(jí)分離篩線速度為1.60m·s-1，側(cè)輸出線速度為1.00m·s-1。根據(jù)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《NY/T 648—2015馬鈴薯收獲機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)，隨機(jī)選取10m穩(wěn)定試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，取3次測(cè)量結(jié)果平均值，試驗(yàn)結(jié)果見表3，得到明薯率均值為98.46%，破皮率均值為1.42%，傷薯率均值為1.36%。驗(yàn)證試驗(yàn)的指標(biāo)均值與優(yōu)化預(yù)測(cè)值差異較小，結(jié)果達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

圖14 田間收獲試驗(yàn)Figure 14 Field harvest test

表3 田間驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Field validation test results

4 討論與結(jié)論

呂金慶等[4，13]針對(duì)東北黏重土壤條件下升運(yùn)鏈長(zhǎng)度匹配性不佳等問題，設(shè)計(jì)了一種適宜黏重土壤的升運(yùn)鏈輸送分離裝置，該機(jī)采用了兩級(jí)輸送分離，并通過對(duì)輸送分離裝置、薯土混合物的理論分析以及田間試驗(yàn)，確定了最佳二級(jí)升運(yùn)鏈長(zhǎng)度和升運(yùn)鏈線速度。魏忠彩等[6，26-27]針對(duì)馬鈴薯機(jī)械化收獲分離效果不理想、鋪放環(huán)節(jié)防損減損能力弱、傷薯率和破皮率較高等問題，運(yùn)用“振動(dòng)輸送分離+雙重緩沖減速+低位鋪放減損”的多級(jí)薯土分離工藝改進(jìn)了一種馬鈴薯收獲機(jī)。根據(jù)輸送分離裝置振動(dòng)頻率和振幅的不同定義了5個(gè)振動(dòng)強(qiáng)度，利用高速攝影技術(shù)并結(jié)合臺(tái)架試驗(yàn)，確定了輸送分離裝置最佳的振動(dòng)頻率、振幅和分離篩的運(yùn)行速度?？梢姡R鈴薯收獲機(jī)輸送分離裝置的級(jí)數(shù)、長(zhǎng)度、運(yùn)行速度、振動(dòng)頻率以及振動(dòng)幅度等參數(shù)直接影響馬鈴薯收獲的薯土分離效果，并關(guān)系到馬鈴薯機(jī)械化收獲的傷薯率、破皮率以及明薯率等指標(biāo)大小。但兩者均未對(duì)同時(shí)采用多級(jí)輸送分離裝置與側(cè)輸出裝置的整機(jī)進(jìn)行研究。

本研究設(shè)計(jì)的馬鈴薯收獲機(jī)多級(jí)輸送分離裝置，能夠滿足云南黏重板結(jié)紅壤條件下的馬鈴薯收獲作業(yè)，結(jié)合主被動(dòng)振動(dòng)裝置，可實(shí)現(xiàn)“兩級(jí)輸送分離+高頻低幅+低位側(cè)鋪”的輸送分離模式，提高了薯土混合物的破碎篩分能力，降低了落薯高度，減少了薯塊碰撞損傷。通過對(duì)輸送分離裝置、薯土混合物的運(yùn)動(dòng)特征分析以及對(duì)薯塊拋落階段運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得出輸送分離篩產(chǎn)生“高頻低幅”的作用機(jī)理，得到了薯土混合物隨輸送分離篩向后運(yùn)動(dòng)和拋散分離的臨界條件。通過分析薯塊在二級(jí)輸送分離篩拋落階段豎直和水平方向的速度、位移及運(yùn)動(dòng)時(shí)間，確定了低位側(cè)鋪裝置的安裝高度和側(cè)向輸送鏈寬度。臺(tái)架正交試驗(yàn)表明，當(dāng)一級(jí)分離篩線速度為1.70m·s-1，二級(jí)分離篩線速度為1.60m·s-1，側(cè)輸出線速度為1.00m·s-1時(shí)，測(cè)得含雜率為2.15%，符合參數(shù)優(yōu)化數(shù)值范圍，并利用高速攝影技術(shù)驗(yàn)證了一級(jí)輸送分離篩“高頻低幅”振動(dòng)分離段的運(yùn)動(dòng)特征。通過田間試驗(yàn)驗(yàn)證，馬鈴薯收獲機(jī)各級(jí)輸送分離篩在優(yōu)化線速度下，測(cè)得明薯率為98.46%，破皮率為1.42%，傷薯率為1.36%，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。