穆桂脂 辛青青 玄冠濤 呂釗欽 王海寧 邢欽淞

(1.山東農(nóng)業(yè)大學機械與電子工程學院， 泰安 271018； 2.山東省園藝機械與裝備重點實驗室， 泰安 271018；3.密蘇里大學農(nóng)業(yè)與食品工程學院， 哥倫比亞 MO 65211)

0 引言

甘薯是我國重要的糧食作物之一，每年的總產(chǎn)量在1億t以上，藤葉匍匐蔓生或半直立，長1～7 m，是良好的鮮飼料和青貯飼料[1]。甘薯收獲前的收秧既可提高甘薯的收獲效率，又能使甘薯外表皮老化[2]，防止甘薯營養(yǎng)成分流失，降低收獲過程中的傷薯率。甘薯秧蔓生長繁茂，匍匐伏地、交錯雜亂，秧蔓收集處理是一項勞動成本高的工作。因此研制技術先進、性能可靠的甘薯秧蔓回收機對我國甘薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

國外對甘薯秧蔓回收機械的研究起步較早[3-4]。美國研究了一種機械卷蔓機，利用大型拖拉機將甘薯秧蔓卷在支架上帶出田外，再對薯秧粉碎處理。這種機械配套動力大、農(nóng)機農(nóng)藝融合緊密，不適于中國甘薯種植生產(chǎn)模式。日本研制的履帶式薯秧粉碎回收一體機[5]，可一次完成秧蔓收集、輸送、粉碎及集箱過程，但該機器結(jié)構復雜，價格昂貴，難以在我國推廣。我國甘薯秧蔓機械化處理幾乎都是采用甘薯秧蔓粉碎還田機[6-9]。如徐州甘薯研究中心研發(fā)的小四輪驅(qū)動去蔓機、阜陽市農(nóng)業(yè)機械研究所研制的4UL-80型甘薯碎蔓機、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研發(fā)的步行式甘薯碎蔓還田機等，都是將薯秧粉碎后直接還田，不能實現(xiàn)薯秧回收飼用，加重了甘薯病蟲害傳播。國內(nèi)在甘薯秧回收方面，鄭文秀等[10]設計了一種單行甘薯秧蔓回收機，主要由挑秧鏟、喂入滾筒、刀輥、螺旋輸送器、輸送帶、集秧箱、升降油缸、機架等組成，由于采用非仿形刀輥切割，壟溝及壟側(cè)面的秧蔓全部切割、回收存在一定困難，收秧效果影響因素與參數(shù)優(yōu)化等工作尚需進一步研究。因此，本文設計一種結(jié)構簡單的甘薯秧蔓回收機仿壟切割粉碎拋送裝置，實現(xiàn)壟溝及壟側(cè)的秧蔓全部切割回收，以提高秧蔓回收作業(yè)的適應性。

1 整機結(jié)構與工作原理

甘薯秧蔓回收機主要由仿壟刀輥機構、拋送收集裝置和傳動系統(tǒng)組成，如圖1所示。

根據(jù)甘薯種植的壟高調(diào)節(jié)限深輪，調(diào)節(jié)甩刀尖距壟頂?shù)母叨?。采用三點懸掛方式與拖拉機掛接，拖拉機將輸出的動力通過萬向傳動裝置、變速箱、帶傳動傳遞至刀輥；刀輥軸一端的帶輪將動力傳遞給風機軸，帶動風機旋轉(zhuǎn)。機具工作時，刀輥及其甩刀高速旋轉(zhuǎn)將挑秧桿挑起的甘薯秧蔓切割、粉碎，并將薯秧拋入風機殼內(nèi)，碎秧蔓在風機拋送作用下通過拋送筒進入收集箱。

2 關鍵部件設計

2.1 甘薯秧蔓的物理和力學特性

甘薯單壟單行種植模式株距、壟頂寬、壟底寬、壟高、壟距均值分別為250、300、600、200、900 mm，薯壟尺寸如圖2a所示。甘薯秧蔓生長繁茂，沿地表向周圍蔓延生長，可將壟頂壟底全部覆蓋。秧蔓直徑一般為5～9 mm，其連接薯塊部位的根干部分最粗而堅韌，甘薯秧蔓回收機作業(yè)時甩刀以較高的線速度將甘薯秧蔓沖擊切斷。秧蔓所受的機械力主要表現(xiàn)為拉斷力和剪切力，達到良好的粉碎效果時甘薯秧蔓根干部分拉斷力和切斷力可達110 N和106 N[7]。甘薯秧蔓的物理及力學特性對仿壟刀輥機構甩刀類型、數(shù)量和布置方式等參數(shù)提出了較高的要求。

圖2 仿壟刀輥機構示意圖Fig.2 Schematic diagrams of ridging structure1.壟頂?shù)?2.壟側(cè)刀 3.壟底刀 4.刀座 5.刀輥軸 6.圓盤切刀 7.薯壟

2.2 仿壟刀輥機構

仿壟刀輥機構是甘薯秧蔓回收機的關鍵部件，主要由刀輥軸、刀座、甩刀和圓盤刀組成，甩刀分為3種，壟頂?shù)?、壟?cè)刀和壟底刀分別切割壟頂、壟側(cè)及壟底秧蔓。根據(jù)相鄰兩壟溝間距確定刀輥割幅為900 mm，安裝壟底刀的刀座長度比壟頂?shù)兜牡蹲L度高200 mm，保證切割壟頂及壟底秧蔓。在刀輥軸兩側(cè)最外端對稱布置4個圓盤切刀，有效切斷壟底秧蔓，避免甘薯秧蔓纏繞在刀輥軸上造成壅堵。仿壟刀輥機構如圖2所示。

2.2.1甩刀結(jié)構設計

選用作用面積大、剪切力較大、碎撿拾效果好的Y型甩刀。提高仿壟效果，設計了直切面Y型和斜切面Y型兩種甩刀。直切面Y型甩刀作為壟頂?shù)逗蛪诺椎妒褂?。斜切面Y型甩刀作為壟側(cè)刀，其靠近壟側(cè)部分刀刃短，外側(cè)刀刃長，傾角與薯壟傾角接近，為50°。Y型甩刀的兩個立面刃口切斷橫向秧蔓，甩刀中間部位焊接帶有刃口的擋板，擋板刃口切斷縱向秧蔓，被切割后的秧蔓在擋板的作用下拋向風機入口回收，甩刀結(jié)構如圖3所示。

圖3 Y型甩刀結(jié)構圖Fig.3 Structure diagrams of Y-type knife swing

2.2.2甩刀布置

刀片數(shù)量太多會造成能耗增加，刀片數(shù)量太少易造成薯秧漏割。刀片數(shù)量計算公式為

N=CP

(1)

式中N——刀片總數(shù)量，片

C——刀片的排列密度，片/mm

P——刀輥割幅，mm

刀輥割幅P為900 mm，L型和Y型甩刀排列密度C取0.02～0.04片/mm[11]，確定甩刀數(shù)量為18～36片。甩刀在刀軸上單螺旋相隔120°排列，單把甩刀切割寬度78 mm，保證不漏割的前提下確定刀片數(shù)量為20片。

2.2.3刀輥工作轉(zhuǎn)速

刀輥轉(zhuǎn)速首先要保證有效切割粉碎甘薯秧蔓；其次旋轉(zhuǎn)甩刀所形成的離心慣性力能把粉碎后的甘薯秧蔓拋至風機入口。

(1)有效切割粉碎薯秧刀輥最低轉(zhuǎn)速n1

作業(yè)時，甩刀的絕對速度為刀軸的旋轉(zhuǎn)速度和機具前進速度的合成，則甩刀刀尖任意一點P(x,y)的運動軌跡為余擺線[12]，如圖4所示。

圖4 甩刀刀尖運動軌跡示意圖Fig.4 Schematic of movement path of knife end point

切碎薯秧所需的刀輥轉(zhuǎn)速n1合理范圍為[8]

n1≥30(vc+vm)/[π(R-h)]

(2)

式中vm——機具前進速度，m/s

R——甩刀回轉(zhuǎn)半徑，m

h——除秧深度，m

vc——所需最低殺秧速度，m/s

甘薯收獲前薯秧含水率為78.3%時，試驗測得甩刀能切碎薯秧所需最低殺秧速度為vc=25 m/s，設機器的前進速度vm=0.6 m/s，甩刀做圓周運動最小殺秧回轉(zhuǎn)半徑為R=0.3 m，除秧深度h=0.15 m，代入式(2)，得n1=1 630 r/min。

(2)有效拋送秧蔓所需刀輥轉(zhuǎn)速n2

在只考慮甩刀慣性力對粉碎秧蔓的拋送作用時，根據(jù)能量守恒定律

(3)

式中h1——拋送高度，即刀輥中心到風機旋轉(zhuǎn)中心的距離，為0.9 m

m——碎秧蔓質(zhì)量，kg

η——碎秧蔓拋送過程中互相碰撞、管壁摩擦、空氣阻力而造成拋送高度降低的系數(shù)，取0.3[13]

v0——拋送秧蔓初始速度，m/s

v1——到達拋送位置的速度，為了使其具有一定的排出能力，取10～15 m/s[14]

g——重力加速度，取9.8 m/s2

假設甩刀在水平位置時將秸稈拋起，考慮拋送瞬間碎秧蔓初速度與甩刀線速度之間的差異，則

vc=(1+η1)v0

(4)

式中η1——甩刀線速度轉(zhuǎn)化為秧蔓初速度時的損失系數(shù)，取0.55[10]

拋送秧蔓所需刀輥轉(zhuǎn)速n2為

(5)

計算可得n2為547～777 r/min。

(3)刀輥工作轉(zhuǎn)速n

刀輥轉(zhuǎn)速n必須大于n1、n2中的最大值，即1 630 r/min。設計時考慮到實際工作中其他未知影響因素，試驗取最低刀輥轉(zhuǎn)速1 700 r/min。

2.3 拋送裝置設計

拋送裝置主要由風機、風機殼體、輸送筒等組成，如圖5所示。

圖5 拋送裝置結(jié)構簡圖Fig.5 Schematic of conveying device structure1.風機 2.風機殼體 3.輸送筒

風機選用直板離心式風機，其葉片簡單適用于農(nóng)機。葉片后傾時拋送生產(chǎn)率高[15-16]，葉片安裝后傾角ψ取10°。在轉(zhuǎn)速一定的條件下，葉片直徑越大對秧蔓的拋送能力越強，風機殼體直徑D為0.72 m，葉片外徑D2為0.7 m，與殼體之間的間隙為10 mm，葉片寬度bt與刀輥軸長度相等，為0.9 m，風機葉輪數(shù)為4片，內(nèi)徑D1為0.1 m，葉片厚度b1為0.02 m。

(1)風機轉(zhuǎn)速

單位時間內(nèi)輸送碎秧蔓的質(zhì)量，即輸送裝置的生產(chǎn)率與空氣流量的比值不能高于一定值[17]，計算式為

mc=Qn/Qj

(6)

式中mc——混合濃度比

Qn——單位時間通過輸送筒截面的空氣質(zhì)量，kg/s

Qj——輸送裝置生產(chǎn)率，kg/s

由于粉碎后的甘薯碎秧蔓為長稈狀且體積較大，為了防止堵塞，選擇混合濃度比mc=1.5。試驗測得田間甘薯秧產(chǎn)量為30 000 kg/hm2，當機器前進速度0.6 m/s時Qj=1.62 kg/s，由式(6)可得Qn為2.43 kg/s。

拋送裝置的拋送能力須大于仿壟刀輥輸送的薯秧量，拋送能力計算式[18]為

(7)

式中Qt——拋送能力，kg/s

z——葉片個數(shù)

nf——風機轉(zhuǎn)速，r/min

γ——實測輸送物料容積密度，為46.6 kg/m3

η2——效率系數(shù)，取0.3

α——實測輸送碎秧蔓自然休止角，為22°

又由Qt=Qn+Qj=4.05 kg/s，代入式(7)可得滿足這個拋送能力的最低風機轉(zhuǎn)速nf為788 r/min。

設計風機轉(zhuǎn)速必須大于nf，考慮到實際工作中的其他未知影響因素，試驗及輸送筒設計時選取風機轉(zhuǎn)速最低為800 r/min。

(2)風機拋送高度H

風機拋送高度是指拋送裝置出口頂端至風機進料口之間的高度。風機理論拋送高度Hf計算式為

(8)

式中vf——拋送葉片的線速度，m/s

由于秧蔓在輸送管道內(nèi)運動的過程中同樣存在相互碰撞摩擦等造成拋送高度降低的現(xiàn)象，則風機可拋送的最大高度Ht計算式為

Ht=ηHf

(9)

由nf=800 r/min，D2=700 mm，得vf≈29.31 m/s，經(jīng)計算Ht≈3.9 m，回收機設計的風機拋送高度H為1.3 m，小于Ht，滿足使用要求。

(3)輸送筒傾角θ

經(jīng)過風機拋送出的甘薯碎秧蔓應滿足能量守恒定律

(10)

式中v′0——碎秧蔓被葉輪拋出的初速度，m/s

v′1——碎秧蔓在輸送筒出口的速度，取10～15 m/s

μ——甘薯碎秧蔓與筒壁摩擦損失系數(shù)，取0.22

碎秧蔓的初速度與風機葉片的圓周速度不完全相同，有一定的速度損失，所以碎秧蔓的初速度應為

vfsinθ=(1+μ1)v′0

(11)

式中θ——輸送筒傾角，(°)

μ1——碎秧蔓被葉輪拋出的初速度損失系數(shù)，取0.55[14]

經(jīng)整理得

(12)

由式(12)計算輸送筒傾角37.23°≤θ≤57.78°，根據(jù)生產(chǎn)實際，選擇輸送筒傾角為45°。

(4)輸送筒內(nèi)徑dg

為了使甘薯碎秧蔓能夠流暢地通過輸送裝置，應使碎秧蔓的懸浮速度小于氣流速度，即

va=kavp

(13)

式中va——輸送氣流速度，m/s

ka——輸送氣流系數(shù)，在1.1～2.5范圍內(nèi)變化，取2[19]

vp——輸送物懸浮速度，試驗測得碎秧蔓平均懸浮速度為10.2 m/s

輸送筒內(nèi)徑公式為

(14)

式中dg——輸送筒內(nèi)徑，m

ρa——空氣密度，1.2 kg/m3

計算得dg≈0.21 m。為防止堵塞，選擇輸送筒內(nèi)徑0.25 m。

3 田間試驗

3.1 試驗條件

2018年10月22—25日在山東農(nóng)業(yè)大學甘薯種植基地進行了田間收秧試驗，試驗甘薯品種為濟徐23號，試驗田土壤含水率為22.8%，地長100 m，寬50 m，每個小區(qū)為單壟，取樣長度10 m。甘薯種植株距為250 mm，壟距為900 mm，壟高200 mm，壟頂寬300 mm，壟底寬600 mm。甘薯藤蔓平均直徑6.75 mm，平均長度1 220 mm，平均含水率為78.3%。

3.2 試驗設備

試驗儀器設備主要有拋送式甘薯秧蔓粉碎回收機、電子天平、直尺、卷尺、剪刀、篩子、轉(zhuǎn)速表、工具包等。甘薯秧蔓回收機田間試驗如圖6所示。

圖6 甘薯秧蔓回收機田間試驗Fig.6 Field work of recovery machine

3.3 試驗參數(shù)與方法

甘薯秧蔓粉碎回收機以甘薯秧蔓粉碎合格率、含土率、回收率作為評價指標，多次試驗得知影響因素主要有刀輥轉(zhuǎn)速、離地間隙、風機轉(zhuǎn)速等。刀輥轉(zhuǎn)速太大會增大機器的動力消耗，太小降低薯秧切割和拋送效果，降低薯秧回收率，在前文計算及前期試驗基礎上確定刀輥轉(zhuǎn)速為1 700～2 100 r/min；離地間隙即壟頂?shù)兜都馀c壟頂?shù)木嚯x，太大易導致甘薯秧蔓切割不徹底降低回收率，太小會造成打土及傷薯增加含土率，根據(jù)經(jīng)驗調(diào)節(jié)范圍為6～80 mm；風機轉(zhuǎn)速太高會導致功耗及含土率增加，太低會降低其拋送能力及拋送距離，降低回收率；在前文計算及前期試驗基礎上風機轉(zhuǎn)速取值為800～1 600 r/min。采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗設計方案[20-21]，以甘薯秧蔓粉碎合格率、含土率、回收率為評價指標，對甘薯秧蔓回收機的刀輥轉(zhuǎn)速、離地間隙、風機轉(zhuǎn)速開展試驗研究。試驗因素編碼如表1所示。

表1 試驗因素編碼Tab.1 Test factors and codes

受機械結(jié)構和傳動系統(tǒng)的限制，對樣機工作參數(shù)值進行圓整，將編碼值為-1.682的三因素圓整為1 740 r/min、6 mm和860 r/min；將編碼值為1.682的三因素圓整為2 070 r/min、74 mm和1 540 r/min。

粉碎合格率測定：目前中國還沒制訂甘薯秧蔓回收裝備的技術標準，依據(jù)JB/T 6678—2001《秸稈粉碎還田機》和四川省地方標準DB51/T 1085—2010《甘薯青貯飼料制作規(guī)程》，確定打碎的秧蔓長度低于100 mm為粉碎合格。用清水清洗粉碎秧蔓，把秧蔓撈出后晾干，將水快速蒸發(fā)，測量蒸發(fā)后殘留土壤的質(zhì)量。從中挑出粉碎長度大于100 mm的不合格秧蔓后測取碎秧蔓質(zhì)量的平均值M1(kg)；收集箱內(nèi)碎秧蔓總質(zhì)量M2(kg)。甘薯秧蔓粉碎合格率Y1計算公式為

Y1=M1/M2×100%

(15)

含土率測定：測取回收箱內(nèi)所有土和秧蔓的總質(zhì)量的平均值M4(kg)；測量蒸發(fā)后土壤殘留物的質(zhì)量，測量土壤質(zhì)量的平均值M3(kg)。含土率Y2的計算公式為

Y2=M3/M4×100%

(16)

回收率測定：撿拾留在試驗區(qū)域內(nèi)地表剩余的秧蔓，測量未回收秧蔓總質(zhì)量的平均值M5(kg)?；厥章蔣3的計算公式為

Y3=(M4-M3)/(M4-M3+M5)×100%

(17)

3.4 試驗設計與回歸模型建立

3.4.1試驗設計

根據(jù)試驗Central Composite原理設計正交旋轉(zhuǎn)組合試驗，試驗方案包括23個試驗點，其中包括14個分析因子，9個零點估計誤差，試驗設計方案及響應值如表2所示。X1、X2、X3為因素編碼值。

3.4.2回歸模型建立

利用Design-Expert 8.0.6.1軟件，根據(jù)表2試驗設計方案及響應值，通過Central Composite試驗原理進行二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗，建立以粉碎合格率Y1、含土率Y2、回收率Y3為因變量，刀輥轉(zhuǎn)速X1、離地間隙X2、風機轉(zhuǎn)速X3為自變量的二次多項式響應面回歸模型

(18)

(19)

(20)

表2 試驗設計方案及響應值Tab.2 Test design scheme and response value

3.5 結(jié)果分析

3.5.1試驗結(jié)果與顯著性分析

對回歸方程進行方差分析，結(jié)果如表3所示，回歸模型可信度分析結(jié)果如表4所示。

分析表3中數(shù)據(jù)得知，Y1、Y2、Y3響應面模型的顯著水平均小于0.01，表明回歸模型高度顯著，具有統(tǒng)計學意義；失擬項均大于0.05，表明3個回歸方程的擬合度高。

表4中的變異系數(shù)均小于15%，說明本次試驗結(jié)果數(shù)據(jù)均正常；校正決定系數(shù)大于0.8，說明回歸模型的擬合度比較好，在本次試驗中有92.38%、93.99%、98.35%的數(shù)據(jù)能夠分別用在Y1、Y2、Y3回歸模型中。精密度是有效信號與噪聲的比值，該值越大越好，一般要求大于4，本次試驗的精密度均大于4。因此擬合的3個模型均有較好的可靠性，可以優(yōu)化分析拋送式甘薯秧蔓粉碎回收機的工作參數(shù)。

表3 回歸方程方差分析Tab.3 Variance analysis of regression equation

注： *表示差異顯著(P<0.05)；** 表示差異極顯著(P<0.01)。

表4 回歸模型可信度分析Tab.4 Reliability analysis of regression model

在保證模型顯著的基礎上剔除不顯著回歸項，對3個模型進行優(yōu)化，其結(jié)果為

Y1=90.00+6.59X1+1.29X2

(21)

(22)

(23)

3.5.2交互因素對性能影響效應分析

利用Design-Expert 8.0.6.1軟件，基于Central Composite試驗原理繪制響應面圖，分析X1、X2、X3因素之間的兩兩交互作用對響應值Y1、Y2、Y3的影響。

圖7a、7b、7c依次為X3位于中心水平、X2位于中心水平、X1位于中心水平，其他兩個因素對Y1的響應面圖。從總體來看，刀輥轉(zhuǎn)速X1越高，X2與X3適中，則甘薯秧蔓粉碎合格率Y1越高。刀輥轉(zhuǎn)速X1越高，甘薯秧蔓在單位時間內(nèi)被刀片擊打的次數(shù)也會越多，粉碎合格率越高。離地間隙越小，有更多秧蔓進入被甩刀打擊的范圍，秧蔓被打擊面積增大，粉碎合格率提高。風機轉(zhuǎn)速X3對粉碎合格率影響并不明顯。

圖7d～7f依次為X3位于中心水平、X2位于中心水平、X1位于中心水平，其他兩個因素對Y2的響應面圖。從總體來看，離地間隙X2提高，風機轉(zhuǎn)速X3適當降低，刀輥轉(zhuǎn)速X1適中則含土率Y2越低。離地間隙X2越大，刀輥對土壤的接觸次數(shù)越小，高速旋轉(zhuǎn)的刀片對土壤的沖擊減小，帶起來的土就變少。風機轉(zhuǎn)速X3越大，其高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力也越大，容易將質(zhì)量較大的土壤顆粒甩進收集箱，從而導致含土率Y2的增大。刀輥轉(zhuǎn)速X1對回收率影響不明顯。

圖7g～7i依次為X3位于中心水平、X2位于中心水平、X1位于中心水平，其他兩個因素對Y3的響應面圖。從總體來看，離地間隙X2越小，風機轉(zhuǎn)速X3越大，回收率Y3越高。離地間隙X2越小，留茬高度越低，留在甘薯田里的秧蔓越少，回收率Y3高。風機轉(zhuǎn)速X3越大，甘薯碎秧蔓所受離心力越大，因此越容易被拋送入箱，回收率Y3提高。

圖7 交互因素對粉碎合格率、含土率和回收率的影響Fig.7 Influence of interaction factors on crushing qualification rate, soil-bearing rate and recovery rate

4 參數(shù)優(yōu)化與試驗

4.1 參數(shù)優(yōu)化

為尋求甘薯秧蔓粉碎回收機最優(yōu)工作參數(shù)，需對各參數(shù)進行粉碎合格率、含土率、回收率多目標優(yōu)化。利用Numerical模塊對3個回歸模型進行求解。根據(jù)實際工作條件及模型分析結(jié)果，設定優(yōu)化約束條件[22]為

(24)

得到優(yōu)化后響應面如圖8所示。

圖8 優(yōu)化結(jié)果響應面Fig.8 Response surface of optimization results

在響應面中，風機轉(zhuǎn)速水平在-1.57，離地間隙水平在-1.19，刀輥轉(zhuǎn)速水平在1.682時，出現(xiàn)最優(yōu)期望值0.236，對應工作參數(shù)優(yōu)化組合為：刀輥轉(zhuǎn)速2 068 r/min、離地間隙16.2 mm、風機轉(zhuǎn)速886 r/min時，粉碎合格率92.55%，含土率8.60%，回收率93.7%。

4.2 試驗驗證

2018年10月30—31日在山東農(nóng)業(yè)大學甘薯種植基地進行驗證試驗。便于實際應用，對工作參數(shù)優(yōu)化理論值進行圓整，工作參數(shù)設置為刀輥轉(zhuǎn)速2 070 r/min，離地間隙16 mm，風機轉(zhuǎn)速890 r/min。進行5次重復試驗，求平均值，試驗結(jié)果如表5所示。

表5 試驗驗證結(jié)果Tab.5 Measured results for verification %

由表5可知，實際試驗值與預測值較為吻合，相對誤差均小于5%。因此在甘薯秧蔓回收機作業(yè)時選用刀輥轉(zhuǎn)速2 070 r/min、離地間隙16 mm、風機轉(zhuǎn)速為890 r/min的工作參數(shù)優(yōu)化組合，秧蔓的粉碎合格率為93.10%、含土率為8.56%、回收率為91.19%。田間作業(yè)效果如圖9所示。

圖9 田間作業(yè)效果Fig.9 Field working effects

5 結(jié)論

(1)對甘薯秧蔓回收機關鍵部件仿壟刀輥和風機拋送裝置進行了設計計算，該機可一次性完成甘薯秧蔓切割、拋送、輸送和回收作業(yè)。

(2)采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗方法，建立了以刀輥轉(zhuǎn)速、離地間隙、風機轉(zhuǎn)速為試驗因素，以粉碎合格率、含土率、回收率為試驗指標的二次回歸模型，得到各因素對試驗指標的影響作用。甘薯秧蔓粉碎合格率影響由大到小依次為：刀輥轉(zhuǎn)速、離地間隙、風機轉(zhuǎn)速；含土率影響由大到小依次為：離地間隙、風機轉(zhuǎn)速、刀輥轉(zhuǎn)速；回收率影響由大到小依次為：離地間隙、風機轉(zhuǎn)速、刀輥轉(zhuǎn)速。

(3)最優(yōu)工作參數(shù)組合：刀輥轉(zhuǎn)速2 070 r/min、離地間隙為16 mm、風機轉(zhuǎn)速為890 r/min，試驗驗證結(jié)果為：粉碎合格率均值為93.10%、含土率均值為8.56%、回收率均值為91.19%。