蓋金星，李學(xué)強(qiáng)，魏忠彩，周進(jìn)，王琳琳，劉洋

(1. 山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東淄博，255091； 2. 山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院，濟(jì)南市，250100； 3. 山東思代爾農(nóng)業(yè)裝備有限公司，山東德州，253600； 4. 山東省馬鈴薯生產(chǎn)裝備智能化工程技術(shù)研究中心， 山東德州，253600)

0 引言

馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)豐富，糧菜飼兼用，被譽(yù)為“十全十美的全價(jià)營(yíng)養(yǎng)物”[1-2]。馬鈴薯是世界第四大糧食作物，僅次于小麥、水稻和玉米，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)馬鈴薯種植面積在5 600 khm2以上，總產(chǎn)量在90 000 kt以上[3-5]。由于收獲后的馬鈴薯需要及時(shí)入倉(cāng)存儲(chǔ)或加工處理，因此實(shí)現(xiàn)馬鈴薯產(chǎn)地處理的機(jī)械化尤為重要。

國(guó)內(nèi)馬鈴薯產(chǎn)地貯運(yùn)設(shè)備的研究設(shè)計(jì)雖在近幾年有所進(jìn)展，但總體仍存在一些明顯不足：機(jī)械協(xié)同性較差，性能不穩(wěn)定，自動(dòng)化程度較低，尤其是作業(yè)過(guò)程馬鈴薯的損失較高[6]。產(chǎn)地貯運(yùn)設(shè)備作業(yè)過(guò)程中，馬鈴薯表面與設(shè)備之間不斷接觸和摩擦，且薯塊之間也伴隨著振動(dòng)和相互碰撞，如何提高機(jī)械的作業(yè)性能，同時(shí)避免其本身對(duì)馬鈴薯的機(jī)械損傷，以及馬鈴薯輸送過(guò)程中薯塊之間的碰撞損傷，仍是現(xiàn)今的研究難點(diǎn)[7]。

目前，國(guó)內(nèi)馬鈴薯的產(chǎn)地裝車(chē)形式主要是袋裝輸送和散裝輸送，產(chǎn)地散裝裝車(chē)設(shè)備的需求較大，而現(xiàn)有機(jī)械普遍不能滿足高效、低損的作業(yè)要求。馬鈴薯產(chǎn)地機(jī)械化裝車(chē)水平直接影響產(chǎn)地馬鈴薯的品質(zhì)，本文通過(guò)理論分析，結(jié)合實(shí)際作業(yè)需求，對(duì)整機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并研發(fā)出液壓、電氣控制系統(tǒng)，對(duì)其元件進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上以高生產(chǎn)率、低損失為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)裝車(chē)機(jī)進(jìn)行田間作業(yè)效果試驗(yàn)。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

馬鈴薯高效低損產(chǎn)地貯運(yùn)集薯裝車(chē)機(jī)主要由三級(jí)折疊提升架、柔性減損集薯輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置、液壓缸、液壓控制閥組、液壓站、底盤(pán)、電控系統(tǒng)、傳感器等結(jié)構(gòu)組成，如圖1所示。左定義為裝車(chē)機(jī)沿前進(jìn)方向的左側(cè)，右定義為裝車(chē)機(jī)沿前進(jìn)方向的右側(cè)。

一級(jí)提升架與地面的夾角α由左右兩個(gè)液壓缸Ⅲ的伸縮來(lái)控制，一級(jí)提升架與二級(jí)提升架之間的夾角β由左右兩個(gè)液壓缸Ⅰ的伸縮來(lái)控制，二級(jí)提升架與三級(jí)提升架之間的夾角γ則由左右兩個(gè)液壓缸Ⅱ的伸縮來(lái)控制。改變?chǔ)?、β、γ的大小，可直接?dǎo)致裝車(chē)機(jī)位姿的變化。

1.2 工作原理

在馬鈴薯收獲季節(jié)，馬鈴薯經(jīng)過(guò)挖掘、轉(zhuǎn)運(yùn)、清選、分揀等設(shè)備處理之后，被傳送至裝車(chē)機(jī)進(jìn)行裝車(chē)作業(yè)，最后進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)貯存或工廠加工。

作業(yè)前，應(yīng)首先確定好裝車(chē)機(jī)所處位置，調(diào)整左右地輪支撐架高度，將底盤(pán)穩(wěn)固。依次展開(kāi)一級(jí)提升架、二級(jí)提升架、三級(jí)提升架，調(diào)整好出料口馬鈴薯的初始落差，然后將驅(qū)動(dòng)裝置中的液壓馬達(dá)開(kāi)啟，裝車(chē)機(jī)開(kāi)始作業(yè)。裝車(chē)機(jī)可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種作業(yè)模式，自動(dòng)裝車(chē)模式下，電氣控制系統(tǒng)可通過(guò)接收光電傳感器Ⅰ、光電傳感器Ⅱ和超聲波傳感器的反饋信號(hào)，對(duì)裝車(chē)機(jī)的位姿進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。作業(yè)完畢，關(guān)閉液壓馬達(dá)，依次收回三級(jí)提升架、二級(jí)提升架、一級(jí)提升架，直至裝車(chē)機(jī)的三級(jí)提升結(jié)構(gòu)完全折疊，最后收回底盤(pán)中的左右地輪支撐架，整機(jī)由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為待轉(zhuǎn)移狀態(tài)，如圖2所示。馬鈴薯高效低損產(chǎn)地貯運(yùn)集薯裝車(chē)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖2 待轉(zhuǎn)移狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖Fig. 2 Structure diagram of state to be transferred1.右地輪支撐架 2.左地輪支撐架

表1 裝車(chē)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Tab. 1 Main technical parameters of loader

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 底盤(pán)設(shè)計(jì)

裝車(chē)機(jī)底盤(pán)承擔(dān)著整機(jī)的穩(wěn)固、轉(zhuǎn)移和連接功能，主要由地輪、左右地輪支撐架、減震支架、支撐底座、牽引架等構(gòu)成，如圖3所示。左右地輪支撐架和牽引架支撐腿的升降由自帶液壓缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)裝車(chē)機(jī)由待轉(zhuǎn)移狀態(tài)切換為作業(yè)狀態(tài)時(shí)，底盤(pán)首先保證支撐底座完全著地，然后將左右地輪支撐架由圖2狀態(tài)打開(kāi)為圖3狀態(tài)并伸展至最長(zhǎng)，此時(shí)左右地輪支撐架、左右地輪和支撐底座同時(shí)支撐地面，底盤(pán)即可滿足整機(jī)作業(yè)時(shí)的穩(wěn)固要求；當(dāng)裝車(chē)機(jī)需要轉(zhuǎn)移工作地點(diǎn)時(shí)，底盤(pán)首先將左右地輪支撐架收縮至最短，并收回至圖2狀態(tài)，將牽引架支撐腿伸長(zhǎng)頂起牽引架，使?fàn)恳軕覓禳c(diǎn)的高度在180～500 mm可調(diào)節(jié)，保證了農(nóng)用拖拉機(jī)后置牽引裝置及其他牽引動(dòng)力能對(duì)裝車(chē)機(jī)進(jìn)行牽引轉(zhuǎn)移。

圖3 底盤(pán)結(jié)構(gòu)圖Fig. 3 Structure drawing of chassis device1.右地輪支撐架 2.地輪 3.減震支架 4.左地輪支撐架 5.液壓站 6.牽引架 7.牽引架支撐腿 8.支撐底座 9.連接立板 10.配重連接板 11.電控系統(tǒng) 12.液壓控制閥組

裝車(chē)機(jī)的液壓站安裝于底盤(pán)的左側(cè)，電控系統(tǒng)和液壓控制閥組安裝于底盤(pán)的右側(cè)，便于操作和觀察；當(dāng)機(jī)器處于牽引移動(dòng)過(guò)程中，一級(jí)提升架的前端落在兩個(gè)減震支架上，整機(jī)行走過(guò)程中能有效地吸收因路面不平整帶來(lái)的沖擊能量，提高設(shè)備移動(dòng)穩(wěn)定性。

2.2 三級(jí)折疊提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三級(jí)折疊提升系統(tǒng)是整機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)和連接部件，由一級(jí)提升架、二級(jí)提升架、三級(jí)提升架和多種輸送帶支撐輥等構(gòu)成。輸送帶的驅(qū)動(dòng)裝置安裝在三級(jí)提升架的末端，為保障作業(yè)時(shí)輸送帶和超聲波傳感器的安全，三級(jí)提升架末端設(shè)置有防護(hù)彎管。

為使馬鈴薯在作業(yè)過(guò)程中具有合理的提升傾角，減少馬鈴薯的跌落損傷，本機(jī)結(jié)合《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》對(duì)運(yùn)輸車(chē)高度的規(guī)定，通過(guò)電氣系統(tǒng)控制α、β和γ的變化范圍，改變?nèi)?jí)折疊提升系統(tǒng)的姿態(tài)，使出料口與地面的距離可在1.4～4.5 m范圍內(nèi)變化，此外，三級(jí)提升架探入運(yùn)輸車(chē)的最大深度可達(dá)2.3 m，保證了裝車(chē)機(jī)能夠適應(yīng)多種裝車(chē)需求。

2.3 柔性減損集薯輸送帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

馬鈴薯之間的碰撞、馬鈴薯與機(jī)械之間的碰撞是影響裝車(chē)過(guò)程中傷薯率和破皮率高低的主要因素，如何在提高作業(yè)效率的同時(shí)降低馬鈴薯的損失一直是輸送帶的設(shè)計(jì)難題[8-9]。本機(jī)設(shè)計(jì)的柔性減損集薯輸送帶纏繞在三級(jí)折疊提升系統(tǒng)上，輸送帶總寬度為1 038 mm，采用傳統(tǒng)皮帶加裝柵條式組合鏈棍，外側(cè)包裹彈性輸送布的型式，主要由擋料邊齒、輸送底布、橡膠皮帶、柵條式組合鏈棍等構(gòu)成，如圖4所示，柵條式組合鏈棍則主要由上折彎柵條、下折彎柵條和橡膠套管構(gòu)成，如圖5所示。

圖4 柔性減損集薯輸送帶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig. 4 Structure diagram of flexible buffer conveyor belt1.橡膠皮帶 2.輸送底布 3.凸起擋片 4.擋料邊齒 5.柵條式組合鏈棍

圖5 柵條式組合鏈棍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig. 5 Structure diagram of combined bar chain rod1.下折彎柵條 2.橡膠套管 3.上折彎柵條

為配合前端分選設(shè)備的作業(yè)指標(biāo)(一般生產(chǎn)率為40 t/h)，裝車(chē)機(jī)的生產(chǎn)率目標(biāo)設(shè)為≥40 t/h。為避免馬鈴薯輸送過(guò)程與鏈棍的直接接觸造成損傷，根據(jù)折疊工作需求不宜采用較厚覆蓋層，輸送布采用1 mm厚高強(qiáng)度復(fù)合材料，并為包裹組合鏈棍而硫化出寬度為850 mm，間距為240 mm的凸起擋片；柵條式組合鏈棍穿入輸送布上的凸起擋片中，兩端安裝在橡膠皮帶上，柵條式組合鏈棍與凸起擋片形成了具有傾斜角度的擋料板；為保證作業(yè)時(shí)馬鈴薯能夠一直被收集于擋板之內(nèi)，在擋料板兩側(cè)還安裝了軟質(zhì)擋料邊齒。該輸送帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了馬鈴薯在作業(yè)過(guò)程中不會(huì)因裝車(chē)機(jī)α、β、γ的變化而回滾、掉落，減少了馬鈴薯因相互碰撞和摩擦造成的損傷；柵條式組合鏈棍上安裝的橡膠套管以及軟質(zhì)輸送布的作用，使馬鈴薯與機(jī)具之間碰撞造成的損傷也被大幅減少。

2.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制分析

2.4.1 液壓馬達(dá)參數(shù)確定

柔性減損集薯輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)依靠液壓馬達(dá)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)輸送帶尺寸參數(shù)、輸送速度以及輸送量的要求，確定使用BMR-315P2AⅡY10/T10型液壓馬達(dá)，其排量321.5 mL/r，最大扭矩380 N·m，在連續(xù)工作狀態(tài)下能保證輸送帶的線速度在0～1.2 m/s范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。為防止輸送帶因維修、電路等原因發(fā)生反向輸送的情況，在液壓馬達(dá)進(jìn)油口安裝了單向閥。

2.4.2 液壓缸參數(shù)設(shè)計(jì)

裝車(chē)機(jī)共有液壓缸Ⅰ、液壓缸Ⅱ、液壓缸Ⅲ、牽引架支撐腿液壓缸和左右地輪支撐架液壓缸五類(lèi)，其中只有液壓缸Ⅱ?yàn)槔π鸵簤焊祝涓讖絒10]計(jì)算公式如式(1)所示。

(1)

式中：D1——拉力型液壓缸缸徑，mm；

F1——液壓缸最大拉力負(fù)載，N；

P1——液壓缸工作壓力，MPa；

d——活塞桿外徑，mm。

推力型液壓缸缸徑計(jì)算公式如式(2)所示。

(2)

式中：D2——推力型液壓缸缸徑，mm；

F2——液壓缸最大推力負(fù)載，N；

P2——液壓缸工作壓力，MPa。

在試驗(yàn)壓力要求為20 MPa，工作壓力要求在16 MPa條件下，各液壓缸的參數(shù)設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 液壓缸參數(shù)設(shè)計(jì)Tab. 2 Parameter design of hydraulic cylinder

2.4.3 液壓站確定

因裝車(chē)機(jī)作業(yè)時(shí)5個(gè)部位的液壓缸不會(huì)同時(shí)動(dòng)作，且需求流量相對(duì)較小，而液壓馬達(dá)需一直運(yùn)轉(zhuǎn)，需求流量較大，根據(jù)液壓缸和液壓馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)，液壓站內(nèi)部配備了46.4 L/min、14.5 L/min的雙聯(lián)齒輪泵，其中大流量齒輪泵用于液壓馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)，小流量齒輪泵則用于各液壓缸的伸縮動(dòng)作；根據(jù)負(fù)載和流量情況，液壓站的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用AC380 V，11 kW的三相異步電機(jī)，油箱體積為90 L。本機(jī)液壓站系統(tǒng)主要由電機(jī)、齒輪泵、油箱、散熱器和過(guò)濾器等構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 液壓站結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 6 Structure diagram of hydraulic station1.電機(jī) 2.油箱 3.過(guò)濾器 4.散熱器

2.4.4 液壓控制閥組設(shè)計(jì)

裝車(chē)機(jī)液壓控制閥組主要由雙向平衡閥、液壓底板、電磁換向閥、溢流調(diào)節(jié)閥、調(diào)速閥和并聯(lián)多路閥等組成，如圖7所示。

圖7 液壓控制閥組示意圖Fig. 7 Schematic diagram of hydraulic control valve group1.溢流調(diào)節(jié)閥 2.電磁換向閥 3.液壓底板 4.雙向平衡閥 5.安裝板 6.并聯(lián)多路閥 7.調(diào)速閥

該液壓控制閥組可分為液壓馬達(dá)和液壓缸兩個(gè)控制模塊。其中液壓馬達(dá)控制模塊由液壓底板、溢流調(diào)節(jié)閥、電磁換向閥疊加成的整體和調(diào)速閥組成，通過(guò)控制電磁換向閥的通斷來(lái)控制液壓馬達(dá)的啟停，通過(guò)旋動(dòng)溢流調(diào)節(jié)閥旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)大流量齒輪泵回路的系統(tǒng)壓力，通過(guò)調(diào)整調(diào)速閥的開(kāi)關(guān)量大小來(lái)調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速；液壓缸控制模塊主要由并聯(lián)多路閥和雙向平衡閥組成，并聯(lián)多路閥為五路電磁換向閥并聯(lián)，分別連接五個(gè)部位的液壓缸，其中為保證裝車(chē)機(jī)一級(jí)提升架與二級(jí)升級(jí)架之間的伸展平穩(wěn)，在并聯(lián)多路閥與液壓缸Ⅰ之間增設(shè)了雙向平衡閥。

2.5 傳感器確定

本機(jī)光電傳感器Ⅰ和光電傳感器Ⅱ結(jié)構(gòu)原理相同，采用一種集發(fā)射器和接收器于一體的漫反射式傳感器，檢測(cè)距離在0～300 mm可調(diào)，在裝車(chē)機(jī)上的安裝位置也可調(diào)節(jié)。三級(jí)提升架末端的出料口安裝的是超聲波傳感器，該傳感器適用于馬鈴薯薯塊的檢測(cè)，傳感器本身檢測(cè)距離50～800 mm可調(diào)，根據(jù)本機(jī)傳感器的安裝位置，結(jié)合作業(yè)時(shí)的不同工況，可以將出料口末端與物料之間的距離設(shè)定在合理范圍內(nèi)，從而降低馬鈴薯的傷薯率和破皮率[11-12]。

3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

3.1 關(guān)鍵控制元件確定

控制系統(tǒng)主控制模塊采用型號(hào)為224的西門(mén)子S7-200PLC作為控制核心，選用TPC7062Ti嵌入式人機(jī)交互觸摸屏作為功能設(shè)置和顯示界面安裝在配電箱面板上。因作業(yè)工況的不同，有需要對(duì)裝車(chē)機(jī)遠(yuǎn)距離操控的情況，為此本系統(tǒng)配備了12鍵盤(pán)無(wú)線遙控器，分別控制液壓馬達(dá)的啟停和5個(gè)部位液壓缸的伸縮動(dòng)作，該遙控器信號(hào)穩(wěn)定接收范圍可達(dá)直徑60 m，數(shù)據(jù)能夠在PLC、觸摸屏之間傳輸穩(wěn)定，遙控器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了操作者對(duì)裝車(chē)機(jī)的遠(yuǎn)程操控。

3.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裝車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)主要由主控、檢測(cè)、輸送帶控制、升降控制等模塊構(gòu)成，如圖8所示。作業(yè)過(guò)程中，控制系統(tǒng)將傳感器信號(hào)和控制信息進(jìn)行采集處理，控制相應(yīng)模塊的動(dòng)作。

圖8 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig. 8 Structure diagram of control system

3.3 三級(jí)折疊提升系統(tǒng)自動(dòng)升降控制原理

本控制系統(tǒng)依據(jù)出料口末端超聲波傳感器的檢測(cè)高度h與設(shè)定的最小跌落高度x、最大跌落高度y之間的數(shù)值關(guān)系，結(jié)合兩個(gè)光電傳感器的檢測(cè)信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整α、β和γ的大小以保證出料口馬鈴薯的跌落高度一直處于設(shè)定參數(shù)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減損裝車(chē)，其控制流程如圖9所示。

圖9 自動(dòng)升降控制流程圖Fig. 9 Flow chart of automatic lifting control

3.4 輸送帶啟停模塊控制原理

因三級(jí)折疊提升系統(tǒng)的特殊結(jié)構(gòu)，若三級(jí)提升架在折疊狀態(tài)下開(kāi)啟輸送馬達(dá)，則柔性減損集薯輸送帶容易因過(guò)緊、干涉等問(wèn)題造成設(shè)備損壞。本控制系統(tǒng)利用光電開(kāi)關(guān)Ⅰ和光電開(kāi)關(guān)Ⅱ設(shè)置了輸送帶安全啟停模塊，其控制流程如圖10所示。

圖10 輸送帶啟?？刂屏鞒虉DFig. 10 Conveyor belt start stop control flow chart

3.5 液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓站和液壓控制閥組等液壓元件的有序結(jié)合，使得裝車(chē)機(jī)功能全面，可靠性強(qiáng)。本機(jī)液壓系統(tǒng)控制原理如圖11所示。

圖11 液壓控制系統(tǒng)原理圖Fig. 11 Schematic diagram of hydraulic control system

4 柔性減損集薯輸送裝車(chē)機(jī)性能試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)條件與過(guò)程

在河北省灤南縣馬鈴薯種植基地收獲期間，對(duì)本文設(shè)計(jì)的馬鈴薯高效低損產(chǎn)地貯運(yùn)集薯裝車(chē)機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)裝車(chē)作業(yè)。根據(jù)實(shí)際作業(yè)環(huán)境，將超聲波傳感器的檢測(cè)范圍設(shè)定在了160～410 mm，以保證馬鈴薯的跌落高度處于100～350 mm的范圍內(nèi)[13]。

本機(jī)參考DB15/T 1418—2018《馬鈴薯種薯智能倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)規(guī)程》和NY/T 648—2015《馬鈴薯收獲機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》[14-16]將作業(yè)過(guò)程中純工作小時(shí)生產(chǎn)率和傷薯率T1、破皮率T2、機(jī)器故障率P作為試驗(yàn)研究的指標(biāo)，其計(jì)算公式如式(3)～式(5)所示。

(3)

(4)

(5)

式中：T1——馬鈴薯因作業(yè)過(guò)程造成的傷薯率；

T2——馬鈴薯因作業(yè)過(guò)程造成的破皮率；

W——作業(yè)后馬鈴薯總質(zhì)量，kg；

W1——作業(yè)前損傷的馬鈴薯質(zhì)量，kg；

W2——作業(yè)后損傷的馬鈴薯質(zhì)量，kg；

W3——作業(yè)前破皮的馬鈴薯質(zhì)量，kg；

W4——作業(yè)后破皮的馬鈴薯質(zhì)量，kg；

P——馬鈴薯因作業(yè)過(guò)程造成的傷薯率；

t1——停機(jī)等待時(shí)間，min；

t2——維修所用時(shí)間，min；

tz——計(jì)劃用機(jī)時(shí)間，min。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

經(jīng)過(guò)多次裝車(chē)試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理和分析后，其試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果Tab. 3 Test results of prototype

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該機(jī)生產(chǎn)率可達(dá)52 t/h，傷薯率為0.95%，小于1.0%，破皮率1.32%，小于1.5%，機(jī)器故障率2.10%，均優(yōu)于設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，該裝車(chē)機(jī)具有作業(yè)效率高、機(jī)器故障率低的優(yōu)點(diǎn)，尤其是作業(yè)過(guò)程中有效控制了馬鈴薯的傷薯率和破皮率，達(dá)到了高效低損裝車(chē)的目的。

5 結(jié)論

1) 本文設(shè)計(jì)了一款馬鈴薯高效低損產(chǎn)地貯運(yùn)集薯裝車(chē)機(jī)，該機(jī)具有獨(dú)特的底盤(pán)裝置，實(shí)現(xiàn)裝車(chē)機(jī)狀態(tài)切換，并保證作業(yè)穩(wěn)固。同時(shí)該機(jī)具有的傾斜擋料板、軟質(zhì)輸送布和防護(hù)邊齒等減損結(jié)構(gòu)，能有效減少馬鈴薯輸送過(guò)程中的碰撞損傷。

2) 控制系統(tǒng)利用光電傳感器和超聲波傳感器對(duì)三級(jí)折疊提升系統(tǒng)夾角和物料高度信息的實(shí)時(shí)采集，經(jīng)過(guò)PLC控制模塊的分析處理，可對(duì)裝車(chē)機(jī)的位姿進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)減損裝車(chē)。

3) 裝車(chē)試驗(yàn)表明：該馬鈴薯高效低損產(chǎn)地貯運(yùn)集薯裝車(chē)機(jī)機(jī)械、液壓和電氣系統(tǒng)結(jié)合緊密，操作簡(jiǎn)單，能夠滿足高效低損的裝車(chē)需求。該機(jī)的最大作業(yè)效率達(dá)52 t/h，傷薯率和破皮率可以分別控制在1.0%和1.5%以下，試驗(yàn)結(jié)果均優(yōu)于設(shè)計(jì)目標(biāo)。