4UM-640型马铃薯挖掘机的研究与设计

本文通过对甘肃省地理环境和马铃薯机械化收获程度的实地调查,得出甘肃省马铃薯种植地块小、坡地多、川地少、机械化收获程度低的现状。各地马铃薯收获主要还是以人工挖掘为主,机收面积仅有50万亩左右,占甘肃省马铃薯播种面积的5%。虽然甘肃已大力加快耕作地的水平梯田化进程,但现有的马铃薯挖掘机对小地块及山坡地的作业还存着很多问题,严重制约了甘肃省马铃薯产业的发展。 因此,在综合考虑甘肃特殊的地理环境、马铃薯种植模式以及现有小型马铃薯挖掘机存在的缺点,并在借鉴国外小型马铃薯挖掘机优点的基础上,研制出一种与手扶拖拉机配套的小型马铃薯挖掘机,根据理论分析,该机适合甘肃旱作农业区垄作马铃薯种植模式的收获。本论文主要在以下几个方面进行了较为深入的研究: （1）根据马铃薯挖掘机收获作业指标,制定了挖掘机整机结构方案; （2）通过对现有挖掘铲的种类、功能及性能的分析,设计了一种新型的尾部栅格式挖掘铲,该挖掘铲入土角度可调,调节范围为15～25°; （3）在综合考虑现有分离装置的种类、功能和优缺点的基础上,设计了一种与挖掘铲尾部直接挂接的栅条式分离装置;通过查阅相关资料,理论分析和计算确定了其关键参数:分离装置宽度为450mm,栅条个数为10;各栅条间间隙为40mm;栅条长度为240mm;栅条与挖掘铲面最大夹角为30°;从外向里依次等差递减,公差为10°; （4）结合拖拉机动力输出轴的转速及挖掘机的设计要求,确定了动力传动方案,并对其关键部件进行了详细的设计和理论计算;在小型马铃薯挖掘机对挖掘铲振动频率和振幅要求的基础上,该机偏心轮的偏心距取为6mm; （5）对挖掘机理、马铃薯碰撞损伤机理、挖掘铲的振幅和频率对伤薯率的影响进行了理论分析; （6）在PRO/E软件中建立了三维实体样机模型,并进行了性能仿真分析,得出该挖掘机挖掘铲X轴方向（机组水平作业方向）的分速度变化范围为﹣1100mm/s～1200mm/s,加速度变化范围为﹣100000mm/s2～125000mm/s2,位移为1～23mm,即X轴方向振幅为22mm,Y轴方向（水平面内垂直机组作业方向）分速度、加速度及位移变化分别为0;Z轴方向（机组水平作业垂直方向）分速度变化范围为:﹣105mm/s～120mm/s ,加速度变化范围为﹣11000mm/s2～10000mm/s2,位移为﹣564.92～﹣562.2mm,即Z轴方向振幅为2.2mm; （7）运用ANSYS软件对挖掘铲的静力学性能进行了分析;