挖拔式木薯收获机挖掘部件研究

木薯已成为年产超过亿吨的世界七大作物之一,是我国热带地区主要作物。块根是木薯最重要的部分,含有大量的淀粉。在农业方面,它除了可以作为人类粮食外,还是牲畜的优良饲料；在工业方面,木薯可以用来制作酒精、淀粉等；木薯还为新生物能源提供大量的原料,用来补充石油能量的不足。 由于木薯的块根分布繁杂,脆性大,以及土壤松硬程度不一,收获时很容易折断块根,因而对木薯实现机械化收获的工艺要求较高。目前我国木薯机械化收获技术一直处于低水平,以人工收获为主,还没有实用的收获机械。即使有部分机械投入收获作业,仍然存在很多问题,如薯块折断、翻土作业所需机器能耗大、挖掘铲入土困难等。本论文针对这些问题,结合国内外块根类挖掘装置及木薯收获机械的技术水平,研制了一种新型的木薯收获机挖掘装置——栅条式挖掘铲,具体研究过程及成果如下： 1)对木薯的生物环境特性进行调研,包括木薯的种植方式、薯块的物理特性等,分析其中对挖掘铲设计参数影响较大的几个因素； 2)对土壤的机械性能参数进行详细分析,在不考虑土壤纯切削力的条件下,建立了包括土壤内聚力、粘结力、土壤强度、土壤含水量等因素的挖掘铲牵引力数学模型。初步拟定挖掘铲的铲面倾角、工作幅宽、挖掘深度； 3)对挖掘铲进行工作原理分析、动力学分析,建立了基于数学模型的挖掘铲几何参数及机具前进速度对牵引力的影响关系,绘制了各因素的影响关系图； 4)运用Abaqus软件对挖掘铲进行静力学分析,通过求解得出挖掘铲的应力及变形分布图,对挖掘铲强度进行校核,通过结果分析进行参数优化,得到的最佳挖掘铲参数：铲面倾角α为20°,铲长为550mm,工作幅宽b为1000mm,挖掘深度d为30cm。 试验证明设计出的栅条式挖掘铲工作性能良好,易于入土、碎土效果好、有效的减少堵土壅土。该研究为挖拔式木薯收获机整机的进一步研究奠定了基础。