文學(xué)洙 ， 李 敏

（1.延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133002；2.延邊特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，吉林 延吉 133000）

0 引言

由挖掘鏟、升運(yùn)鏈和抖動輪等工作部件組成的牽引式塊根、塊莖收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸較大，作業(yè)中調(diào)頭不靈活，因此主要適用于較平坦的大面積砂土或砂壤土中工作，而且必須與動力較大的拖拉機(jī)配套使用[1]。為克服牽引式收獲機(jī)的缺點(diǎn)，國內(nèi)外學(xué)者一直在進(jìn)行振動式挖掘機(jī)的研究，并取得了一定的成績[2-19]。

筆者通過土壤切削試驗(yàn)，測得每處理時振動篩上堆積的土壤高度，以此進(jìn)行多元方差分析及各因素水平間的多重比較，從而確定各試驗(yàn)因素對試驗(yàn)指標(biāo)的主次順序及各因素的最佳水平。

1 材料與方法

1.1 振動式挖掘機(jī)

振動式挖掘機(jī)主要由挖掘鏟和振動篩組成。挖掘鏟主要起到破碎土塊的作用，振動篩起到分離土塊及作物的作用。為了使挖掘機(jī)發(fā)生振動，其驅(qū)動軸的兩側(cè)各安裝偏心輪。動力由拖拉機(jī)動力輸出軸通過萬向節(jié)傳到齒輪速箱，再通過鏈傳動傳到挖掘機(jī)驅(qū)動軸，驅(qū)動軸帶動四桿機(jī)構(gòu)使挖掘鏟振動，挖掘鏟再帶動另外四桿機(jī)構(gòu)使振動篩振動[4]。

1.2 試驗(yàn)條件

田間土壤的含水率為（17.1±1.2）%，土壤容重為（1.73±0.07）g/cm3，貫入阻力為（0.7±0.1）MPa，試驗(yàn)地為壤土，每個處理區(qū)間為8 m。

1.3 試驗(yàn)因素及水平

在試驗(yàn)中，將振幅、振動頻率和前進(jìn)速度作為試驗(yàn)因素。試驗(yàn)因素與水平如表1所示。試驗(yàn)采用三因素完全隨機(jī)等重復(fù)（三次）試驗(yàn)。

表1 試驗(yàn)因素與水平Table1 Experimental factors and level

1.4 因素主次順序的確定方法

為了確定試驗(yàn)因素振幅、振動頻率和前進(jìn)速度對試驗(yàn)指標(biāo)的影響程度，首先用SAS統(tǒng)計分析軟件對每個處理時得到振動篩上堆積的土壤高度，進(jìn)行多元方差分析。然后根據(jù)F值的大小或Pr＞F的大小，確定各試驗(yàn)因素對試驗(yàn)指標(biāo)有沒有顯著或極顯著的影響和因素的主次順序。

1.5 各因素最佳水平的確定方法

為了確定試驗(yàn)因素的各個水平對試驗(yàn)指標(biāo)有沒有顯著或極顯著的影響和因素的最佳水平，在確定試驗(yàn)因素的主次順序后，再對每個因素的各水平進(jìn)行多重比較，最后根據(jù)多重分析結(jié)果確定各因素的最佳水平。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

每處理時振動篩上堆積的土壤平均高度如表2所示。

表2 每處理時振動篩上堆積的土壤平均高度（mm)Table 2 Average height of soil accumulated on the vibrating sieve per treatment

2.1 多元方差分析

為了確定試驗(yàn)因素及其交互作用對振動篩上堆積的土壤高度的影響，用SAS統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行了多元方差分析，方差分析結(jié)果如表3所示。

由表3可知，模型的方差值F=7.39，其概率＜0.0001。可見模型擬合優(yōu)度極好。因素A、F、V的F值的概率都小于顯著水平α=0.01，這表明振幅、振動頻率和拖拉機(jī)前進(jìn)速度對試驗(yàn)指標(biāo)的均值都有極顯著的差異；而它們交互作用的F值的概率“Pr＞F”值都大于顯著水平α=0.05，這表明振幅、振動頻率和拖拉機(jī)前進(jìn)速度之間的交互作用均不顯著。

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

2.2 各因素水平間的多重比較

為了確定試驗(yàn)因素的各個水平對試驗(yàn)指標(biāo)有沒有顯著或極顯著的影響和因素的最佳水平，對每個因素的各個水平進(jìn)行了多重比較。試驗(yàn)因素A、F、V對試驗(yàn)指標(biāo)的多重比較結(jié)果如表4、表5、表6所示。試驗(yàn)指標(biāo)是振動篩上堆積的土壤平均高度，所以土壤高度越小，說明土壤分離能力越好。

由表4可知，振幅的3個水平3 mm、6 mm、9 mm之間均有顯著的差異。第1水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為207.11 mm，第2水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為133.56 mm，第3水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為79.85 mm。所以振幅的3個水平中，振幅為9 mm是最佳的水平。

表4 振幅對振動篩上堆積的土壤平均高度的多重比較結(jié)果Table 4 Multiple comparison results of amplitude to the average height of accumulated soil on the vibrating sieve

表5 振動頻率對振動篩上堆積的土壤平均高度的 多重比較結(jié)果Table 5 Multiple comparison results of vibration frequency to the average height of the accumulated soil on the vibrating sieve

由表5可知，振動頻率的3個水平11.2 Hz、14.9 Hz、17.0 Hz中，第1水平與第2、第3水平之間有顯著差異，但第2和第3水平之間沒有顯著差異。第1水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為164.89 mm，第2水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為133.63 mm，第3水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為122.00 mm。由于水平2和3之間沒有顯著差異，而且考慮到隨著振動頻率的增加，振動挖掘機(jī)本身的振動和噪音也增加。所以振動頻率的3個水平中，振動頻率14.9 Hz是最佳的水平。

表6 拖拉機(jī)前進(jìn)速度對振動篩上堆積的土壤平均高度的 多重比較結(jié)果Table 6 Multiple comparison results of tractor forward speed to the average height of accumulated soil on the shaker

由表6可知，拖拉機(jī)前進(jìn)速度的3個水平1.56 m/s、1.13 m/s、0.91 m/s中，各個水平之間有顯著差異。第1水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為174.85 mm，第2水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為142.04 mm，第3水平對應(yīng)的振動篩上堆積的土壤平均高度的均值為103.63 mm。所以拖拉機(jī)前進(jìn)速度的3個水平中，前進(jìn)速度0.91 m/s是最佳的水平。

3 結(jié)論

為確定試驗(yàn)因素振幅、振動頻率和前進(jìn)速度對振動式挖掘機(jī)振動篩上堆積的土壤平均高度的影響進(jìn)行了多元方差分析和各水平間的多重比較。分析結(jié)果表明：振幅、振動頻率和拖拉機(jī)前進(jìn)速度對試驗(yàn)指標(biāo)的均值都有極顯著的差異；振幅、振動頻率和拖拉機(jī)前進(jìn)速度之間的交互作用均不顯著；影響振動式挖掘機(jī)土壤分離能力的主次順序?yàn)檎穹?、拖拉機(jī)前進(jìn)速度及振動頻率；提高振動式挖掘機(jī)土壤分離能力的最佳因素水平組合是振幅9 mm，拖拉機(jī)前進(jìn)速度的最佳水平為0.91 m/s，振動頻率的最佳水平為14.9 Hz。