摘要：［目的］馬鈴薯是我國第四大糧食作物，種植面積和產(chǎn)量均居全球第一。我國馬鈴薯以鮮食為主，為提高其儲藏保鮮周期，對馬鈴薯收獲品質(zhì)要求較高。傳統(tǒng)馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)易造成馬鈴薯表皮破損和薯塊損傷，影響馬鈴薯后期貯藏與銷售，且分段收獲人工撿拾勞動強(qiáng)度大，增加了種植成本。因此，鮮食馬鈴薯低損聯(lián)合收獲機(jī)需求迫切。［方法］針對鮮食馬鈴薯高效低損聯(lián)合收獲需求，結(jié)合鮮食馬鈴薯種植農(nóng)藝，分析了馬鈴薯機(jī)械收獲損傷機(jī)理，確定了鮮食馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)方案和各關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)，研制了一種集低阻挖掘、柔性輸送、薯土分離、人工撿拾、裝箱或裝袋作業(yè)于一體的分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)。整機(jī)采用低速緩振輔助分離、去土排雜與人工分揀相結(jié)合的作業(yè)方式，并在尾部設(shè)計(jì)了噸包收集平臺，縮短了分離輸送距離，減少薯塊碰撞和跌落次數(shù)，顯著降低了收獲損傷和含雜率，提高了人工分揀效率和作業(yè)效率。［結(jié)果］田間試驗(yàn)表明，分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)損失率為2. 84 %，傷薯率為1. 31 %，含雜率為2. 19 %，破皮率為2. 1 %，收獲效率為0. 13 hm2·h-1，各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。［結(jié)論］分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)收獲破皮和損傷率低，適用于鮮食馬鈴薯聯(lián)合收獲，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：鮮食馬鈴薯； 聯(lián)合收獲機(jī)； 人工分揀； 田間試驗(yàn)

中圖分類號：S225.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-8151（2024）01-0130-11

馬鈴薯是我國第四大糧食作物，消費(fèi)以鮮食為主，近一半為早熟品種，其機(jī)械化收獲分為分段收獲和聯(lián)合收獲。分段收獲后期需要大量人工進(jìn)行撿拾，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)成本高，已不滿足馬鈴薯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求；但傳統(tǒng)的聯(lián)合收獲，為達(dá)到清潔收獲和裝箱要求，機(jī)具不可避免的采用多級清選輸送和強(qiáng)制抖動實(shí)現(xiàn)土薯分離，薯塊經(jīng)多次碰撞、擠壓、跌落，難以避免機(jī)械損傷［1-3］，易造成表皮破損和內(nèi)部損傷，引起馬鈴薯薯塊表層褐變或形成黑皮，造成馬鈴薯品質(zhì)下降，影響后續(xù)儲藏及銷售，加劇馬鈴薯產(chǎn)業(yè)種植風(fēng)險(xiǎn)［4-5］。因此，馬鈴薯低損聯(lián)合收獲機(jī)成為研制熱點(diǎn)。

歐美國家馬鈴薯消費(fèi)以加工型食用消費(fèi)為主，機(jī)械收獲時(shí)造成的損傷對后期加工影響較小，一般采用大型聯(lián)合收獲機(jī)收獲，但大型聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)時(shí)損傷及破皮率較高，并不適合國內(nèi)鮮食馬鈴薯收獲［6-10］。日本、韓國等國家設(shè)計(jì)的分揀型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，可用于鮮食馬鈴薯低損收獲，如松山GSA600 型馬鈴薯收獲機(jī)，采用履帶行走底盤，整機(jī)長度僅2. 76 m，可用于丘陵山區(qū)小地塊鮮食馬鈴薯收獲［11-12］；國內(nèi)學(xué)者針對鮮食馬鈴薯收獲也進(jìn)行了初步研究，如魏忠彩等設(shè)計(jì)的履帶自走式分揀型馬鈴薯收獲機(jī)，采用無級變速液壓驅(qū)動底盤，作業(yè)效率大于0. 05 hm2·h-1。但此類分揀型馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)型偏小，沒有碎土除雜功能，影響人工撿拾工作效率，整機(jī)收獲效率偏低，僅適用于丘陵山區(qū)小地塊作業(yè)。

針對鮮食馬鈴薯采用機(jī)械聯(lián)合收獲易損傷的難題，本研究采用人工撿拾來代替機(jī)器分選，并在傳統(tǒng)鮮食馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了去土排雜裝置和噸包收集平臺，不僅能降低機(jī)械收獲損傷，還提高了人工分揀效率及轉(zhuǎn)運(yùn)效率，能夠滿足鮮食馬鈴薯高效低損收獲的需求，降低了勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，具有較好的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

1. 1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)設(shè)計(jì)作業(yè)幅寬為900 mm，可滿足不同壟距種植的馬鈴薯收獲需求。整機(jī)主要由機(jī)架、行走裝置、牽引裝置、仿形挖掘裝置、兩級輸送裝置、去土排雜裝置、分揀平臺、集薯裝置、液壓系統(tǒng)等組成，整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

整機(jī)設(shè)計(jì)了前后兩級分離輸送裝置，并在兩級分離輸送之間設(shè)計(jì)了五輥去土排雜裝置。第一級輸送為前提升分離輸送，采用直凹組合式輸送鏈，可實(shí)現(xiàn)薯土混合物大傾角輸送；中間為五輥去土排雜裝置，由5 個(gè)排雜輥組成，呈高低波浪起伏布置，該布置增大了排雜空間和抖動幅度，提高了排土、除秧、除雜效果，便于后續(xù)人工撿拾薯塊，提高了分揀工作效率；二級輸送為人工分揀輸送，并在兩側(cè)配置了分揀平臺，左右各配置2～3 人進(jìn)行薯塊撿拾并放置到集薯通道內(nèi)，分揀時(shí)可按照薯塊大小等級進(jìn)行分級撿拾，收集的薯塊可以直接按照等級進(jìn)行銷售；前部挖掘輸送由液壓油缸控制升降，便于地頭轉(zhuǎn)彎及田間行走；機(jī)器后部設(shè)計(jì)了集薯平臺，設(shè)計(jì)有4 個(gè)集薯通道，方便換袋。集薯平臺可實(shí)現(xiàn)液壓升降，降低了薯塊收集時(shí)跌落損傷，集薯平臺可實(shí)現(xiàn)薯塊裝袋、裝箱、裝噸包等收集功能，薯塊收集完成后可實(shí)現(xiàn)側(cè)邊卸包，防止卸掉的噸包壓壟，阻礙下一壟馬鈴薯收獲。該機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

1. 2 工作原理

收獲作業(yè)時(shí)，分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)在拖拉機(jī)牽引下運(yùn)行，鎮(zhèn)壓輥置于挖掘鏟前的薯壟上，將土壤疏松，同時(shí)實(shí)現(xiàn)挖掘深度的調(diào)整。然后挖掘鏟入土，鏟起大量的薯土秧雜混合物，同時(shí)挖掘鏟兩側(cè)的切秧裝置切開土壤及秧蔓雜草，與挖掘鏟共同構(gòu)成薯土輸送空間。隨著收獲機(jī)持續(xù)前進(jìn)，薯土混合物推送至前提升分離輸送裝置，前提升分離輸送鏈將薯塊和土雜一起向上輸送至去土排雜裝置，通過5 個(gè)排雜輥組合排列及旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)薯塊與秧蔓、土雜初級分離，薯塊及較大的土塊繼續(xù)向后輸送至分揀輸送裝置，站立在分揀輸送裝置兩側(cè)的工作人員將薯塊撿拾至集薯通道，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯收集裝箱或裝袋。當(dāng)卸車時(shí)，集薯平臺向外旋轉(zhuǎn)90o，同時(shí)轉(zhuǎn)臂降至地面，然后轉(zhuǎn)臂油缸控制轉(zhuǎn)臂張開，噸包接觸地面，在摩擦力的作用下，從平臺脫離，至此收獲機(jī)完成了整個(gè)作業(yè)流程。

2 主要部件設(shè)計(jì)

2. 1 挖掘裝置設(shè)計(jì)

挖掘鏟的設(shè)計(jì)應(yīng)以減少挖掘阻力，降低能耗，提高碎土能力同時(shí)增加耐磨性為原則［13］。挖掘鏟結(jié)構(gòu)一般根據(jù)收獲機(jī)型式選擇，小微型挖掘式收獲機(jī)為了降低動力消耗，多采用振動式單鏟結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)籠式挖掘收獲機(jī)多采用曲面鏟，大型挖掘式收獲機(jī)及聯(lián)合收獲機(jī)，多采用整體或分體式平面鏟［7，14-15］。本機(jī)選用三角形平面鏟，材料為65 Mn，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。挖掘鏟采用組合式分體設(shè)計(jì)，每個(gè)分鏟之間留有滑草間隙，具有良好的滑切性能，降低了挖掘阻力，提高了挖掘可靠性。此外，為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)輸送，保證鏟面和前提升分離輸送鏈的間隙，挖掘鏟片后部設(shè)計(jì)了分石柵板，分石柵板可以防止石塊、土塊等硬物損壞輸送鏈。

鏟刃斜角γ 和挖掘鏟面傾角α、鏟片長度L 是三角形平面鏟的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，其設(shè)計(jì)值直接影響挖掘鏟工作阻力及工作性能，合理的挖掘鏟結(jié)構(gòu)參數(shù)有利于提高挖掘鏟入土和碎土能力，降低挖掘阻力［16-19］。

鏟刃斜角γ 取值影響挖掘鏟使用壽命及工作阻力，鏟刃斜角越小，挖掘阻力越小，但鏟刃斜角過小，會導(dǎo)致挖掘能力不足，因此，鏟刃斜角γ 在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到挖掘鏟的綜合性能［20-21］。挖掘鏟受力分析如圖3 所示，為使挖掘鏟具備自潔能力，挖掘鏟向前鏟切土壤產(chǎn)生的滑切力應(yīng)大于鏟刃上摩擦力。

根據(jù)受力平衡建立方程推導(dǎo)出鏟刃斜角計(jì)算公式如下：

γ lt; 90° - φ （1）

式中，γ為鏟刃斜角，（°）；φ 為土壤對鋼的摩擦角，（°）。

土壤和鋼鏟的摩擦角一般為30o～36o，根據(jù)式（1），最終確定本挖掘鏟的鏟刃斜角γ 為49o。

鏟面傾角α 為挖掘鏟面入土作業(yè)時(shí)與地面之間的夾角。挖掘鏟在作業(yè)時(shí)，要確保挖掘的薯土混合物沿著鏟面上升，不能發(fā)生回落和壅土。如圖4 所示，根據(jù)薯土混合物受力分析進(jìn)行推導(dǎo)可以得到鏟面傾角α 的計(jì)算公式如下：

式中，α 為鏟面傾角（°）；FS1 為挖掘阻力（N）；GS 為薯土混合物重力（N）；μ 為土壤對鋼鏟的摩擦系數(shù)。

由式（2）可知，鏟面傾角α 和挖掘阻力成反比，鏟面傾角α 值越大，挖掘鏟工作阻力就越大，但挖掘鏟入土性能會改善，并且可以達(dá)到較佳的破碎效果；鏟面傾角α 取值越小，挖掘鏟工作阻力越小，但挖掘鏟入土性能和土壤破碎效果變差，不利于薯土分離，另外同等長度的挖掘鏟，鏟面傾角越小，其薯土提升高度越低，不利于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［22-24］。在實(shí)際應(yīng)用中，馬鈴薯收獲機(jī)鏟面傾角α 的取值主要取決于薯土的提升高度，與安裝于挖掘鏟后的前提升分離輸送裝置密切相關(guān)，在滿足前提升分離輸送部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前提下，盡量降低鏟面傾角，減小挖掘阻力［25］。分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)前提升分離輸送裝置，其提升傾角較大，需要挖掘鏟將薯土混合物提升較大的高度，因此，本機(jī)鏟面傾角最終取值為24°。

如圖4 所示，挖掘鏟長度L 由L1 和L2 兩段組成。挖掘鏟前段長度L1 是指挖掘鏟在薯壟里的長度，其數(shù)值由鏟面傾角α 和平均挖掘深度h1 決定，本機(jī)平均挖掘深度為180 mm，挖掘鏟后段長度L2可利用能量守恒定理進(jìn)行推算，整理后的方程如（3）所示：

式中，vs 為收獲機(jī)挖掘速度（m·s-1）；φ 為土壤對鋼鏟的摩擦角。

本機(jī)挖掘速度按0. 5 m·s-1，根據(jù)式（3）計(jì)算，挖掘鏟理論長度為454 mm，最終將挖掘鏟長L 確定為455 mm。

2. 2 前提升分離輸送設(shè)計(jì)

土薯分離主要靠機(jī)械振動來實(shí)現(xiàn)，要提高分離效率，就要增大輸送鏈振動強(qiáng)度，薯塊與鏈桿之間碰撞強(qiáng)度也變大，傷薯率上升；要降低傷薯率，就需要減輕薯塊碰撞和摩擦次數(shù)［26］。本機(jī)為降低傷薯率，前提升分離輸送鏈采用低速緩震設(shè)計(jì)，去掉了抖動裝置，實(shí)現(xiàn)了低損柔性輸送。前提升分離輸送采用鏈桿式輸送鏈，主要由被動輪、支撐輪、輸送鏈、支撐架焊合、傳動總成、主動輪軸等組成（圖5）。

為了縮短整機(jī)長度，前提升分離輸送需要在較短的距離下，將薯土混合物提升至去土排雜裝置，前提升分離輸送鏈傾角大于傳統(tǒng)收獲機(jī)分離輸送鏈的傾角，根據(jù)整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，前提升分離輸送鏈傾角設(shè)計(jì)值為36°。因此前提升分離輸送的主要功能是將薯土混合物提升至去土排雜裝置，兼具清選分離功能，輸送鏈在從動輪和支撐輪的張緊及支撐下，主動輪帶動輸送鏈緩慢轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)薯土低速緩震輸送。

2. 2. 1 前提升分離輸送鏈設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)馬鈴薯收獲機(jī)分離輸送鏈一般采用直桿與尼龍皮帶鉚接而成，為了提升輸送分離效率，其輸送傾角一般應(yīng)小于30°［27］，而該機(jī)前提升分離輸送鏈傾角為36°，為更好的實(shí)現(xiàn)薯塊提升，增強(qiáng)分離能力，設(shè)計(jì)了三凹一直組合式輸送鏈如圖6 所示，直桿和3 個(gè)凹桿組合形成內(nèi)凹空間，直桿起到擋板作用，防止薯塊滾落，直桿和凹桿組合排列，增大了篩分面積。

線速度是分離輸送鏈的重要參數(shù)，合理的線速度值能保證薯土混合物輸送順暢。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，分離輸送鏈的線速度和收獲機(jī)行進(jìn)速度相關(guān)，可由式（4）確定：

式中，ν q 為收獲機(jī)行進(jìn)速度（m·s-1）；νf 為前提升分離輸送鏈線速度（m·s-1）；λ 為速度系數(shù)。

在分離輸送階段，輸送桿條的線速度若過快，會對薯塊造成損傷，通常其線速度與收獲機(jī)前進(jìn)速度有一定的配比關(guān)系，比值一般大于1，即其輸送鏈線速度要大于收獲機(jī)行進(jìn)速度［9］，以保證薯土混合物向后輸送通暢。本機(jī)理論作業(yè)速度0. 5 m·s-1，因此前提升分離輸送鏈線速度設(shè)計(jì)值為0. 8 m·s-1。本文設(shè)計(jì)的前提升分離輸送鏈由液壓馬達(dá)驅(qū)動，可以通過調(diào)速閥在一定速度內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，可以得到不同的分離輸送鏈線速度，提高了分離輸送適應(yīng)性。

2. 3 去土排雜裝置設(shè)計(jì)

去土排雜裝置如圖7 所示，其結(jié)構(gòu)主要由排雜輥、高度調(diào)整板、安裝架和傳動裝置等部分組成。去土排雜裝置共設(shè)有5 組排雜輥，排雜輥上安裝有橡膠撥輪，排雜輥撥輪呈交錯(cuò)布置。為增加排雜輥撥輪與薯塊、土塊及雜質(zhì)之間的滾動分離幅度，排雜輥呈前低中高后低型式布置，工作時(shí)，薯土混合物呈波浪高低起伏向后輸送，提升了分離強(qiáng)度，延長了分離距離，實(shí)現(xiàn)了更好的分離效果。

2. 3. 1 撥輪設(shè)計(jì)

根據(jù)排雜原理可知，排雜空間越大，排雜能力越強(qiáng)。另外，當(dāng)輸送轉(zhuǎn)速一定時(shí)，排雜輥撥輪齒數(shù)增加會提高薯土雜混合物的抖動頻率，進(jìn)而提高分離效果。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，撥輪的齒數(shù)應(yīng)多于4個(gè)［28］，但也不能過多，齒數(shù)過多會造成排雜空間變小。本機(jī)采用六齒撥輪如圖8 所示，六齒撥輪形成的排雜持薯空間相等，即W1=W3=W2，六齒撥輪可以增大排雜空間，且排雜空間較均勻，避免因持薯空間過小而造成的薯塊擠傷［28］。

2. 3. 2 去土排雜過程薯塊力學(xué)分析

去土排雜過程中，工作前段土壤和雜質(zhì)較多，對薯塊起到保護(hù)作用，后段僅剩一些較大的土塊和秧蔓，因此需要對薯塊進(jìn)行力學(xué)分析，如圖9 所示，ω 為排雜輥的轉(zhuǎn)動方向。

薯塊主要受到撥指對其的推力或者支撐力Ft1、Ft2，摩擦力Ff1、Ff2，以及自身重力G 作用，忽略撥輪轉(zhuǎn)動對薯塊產(chǎn)生的離心力，薯塊能夠被撥指撥動并且輸送到下一撥指的必要條件為［29］：

式中，μ1 為薯塊和撥指的摩擦系數(shù)。

根據(jù)受力分析圖可知，薯塊在輸送過程中，由于前后排雜輥等相位旋轉(zhuǎn)，所受撥指對薯塊的推力Ft1 和Ft2 之間的夾角β 變化較小，薯塊重力G 與Y 軸方向夾角α 在滾動過程中不斷變化。薯塊在去土排雜過程中的受力較為復(fù)雜，作業(yè)土壤性狀、前提升分離輸送速度和排雜輥排列角度均會對其受力情況產(chǎn)生影響，本文設(shè)計(jì)的前低中高后低波浪推進(jìn)五輥排雜輥，在實(shí)際試驗(yàn)中，清土排雜效果好，提高了后續(xù)人工撿拾薯塊的效率。

2. 4 分揀輸送裝置設(shè)計(jì)

分揀輸送裝置主要由從動輪組合、輸送鏈、隔板、安裝架焊合、主動輪組合、后擋板、集薯裝置等組成，如圖10 所示，去土排雜裝置分離后的薯塊、土塊和秧蔓等雜質(zhì)由排雜輪拋送至輸送鏈隔板內(nèi)側(cè)，隨著輸送鏈向后輸送。在輸送的過程中，站在分揀輸送兩側(cè)的工作人員將薯塊撿拾至輸送鏈隔板外側(cè)，然后薯塊隨輸送鏈傳遞至集薯裝置，土塊和秧蔓等雜質(zhì)由中間排出。

集薯通道，如圖11 所示，安裝在分揀輸送鏈后側(cè)，從輸送鏈輸送過來的薯塊經(jīng)集薯通道掉落在由掛鉤固定的收納袋中?；顒痈舭逵衫涉i緊，工作時(shí)通過轉(zhuǎn)動活動隔板可以改變薯塊的輸送通道，實(shí)現(xiàn)不停車卸袋、套袋，提高收獲效率。

2. 5 集薯平臺設(shè)計(jì)

集薯平臺主要由提升架、支撐架、固定平臺、轉(zhuǎn)臂平臺及控制油缸組成，固定平臺和轉(zhuǎn)臂平臺構(gòu)成裝袋或裝箱工作平臺，如圖12 所示。為了避免薯塊跌落損傷，平臺采用可升降設(shè)計(jì)，薯塊收集開始時(shí)，平臺提升至最高位置，隨著薯塊的逐漸裝滿，分揀平臺工作人員操控手柄將平臺落下。針對規(guī)模種植噸包收集的需求，集薯平臺可以實(shí)現(xiàn)噸包收集及側(cè)邊卸包，側(cè)邊卸包可以避免噸包壓壟，方便下一行馬鈴薯收獲。

薯塊下落高度是集薯平臺重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，其數(shù)值大小會使薯塊產(chǎn)生不同程度的跌落損傷。為了降低損傷率，對集薯過程中薯塊跌落過程進(jìn)行運(yùn)動分析，薯塊下落時(shí)，被分揀輸送帶以一定的速度拋出至集薯通道，忽略薯塊在集薯通道內(nèi)的速度變化，由于跌落過程中薯塊只受自身重力（忽略空氣阻力），薯塊被拋出后做勻變速曲線的下落運(yùn)動［3］，以薯塊被拋出時(shí)與集薯通道的脫離點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，薯塊跌落至集薯平臺的運(yùn)動軌跡如圖13 所示。經(jīng)方程推導(dǎo)到出薯塊跌落至集薯平臺的速度計(jì)算公式如下：

式中，V 為薯塊離開集薯通道時(shí)速度（m·s-1）；Hl 為跌落高度（m）；α 為集薯通道地板與Y 軸夾角（°）。

由式（6）可知，收集平臺跌落高度越高，跌落時(shí)速度就越大，薯塊的損傷程度越大。查閱相關(guān)的資料可知，薯塊跌落高度應(yīng)小于300 mm［30-31］，本研究所設(shè)計(jì)的集薯平臺與集薯通道最大間距為260 mm。

3 田間性能試驗(yàn)

3. 1 試驗(yàn)條件

樣機(jī)試制完成后，于2021 年10 月15 日至10月19 日，對分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行了性能試驗(yàn)。試驗(yàn)地點(diǎn)在山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院章丘試驗(yàn)基地（117°27 ′E，36o75 ′N），試驗(yàn)面積約30畝。試驗(yàn)基地地勢平坦，土壤類型為黃棕壤土，馬鈴薯種植品種為荷蘭7 號，種植時(shí)間8 月15 日，生長期約65 d，馬鈴薯產(chǎn)量約37 500 kg·hm-2，大壟雙行種植，行距1300 mm，株距250 mm，壟頂寬400 mm，土壤絕對含水率22. 6%，馬鈴薯莖葉留茬長度120 mm。試驗(yàn)對象為中原二作區(qū)馬鈴薯鮮食早熟品種，種植模式及生長狀態(tài)滿足試驗(yàn)要求，試驗(yàn)具有代表性。試驗(yàn)當(dāng)天先對田間環(huán)境進(jìn)行了調(diào)查，根據(jù)儀器設(shè)備操作規(guī)程，使用土壤水分儀、緊實(shí)度儀在試驗(yàn)田兩端及中間5 個(gè)區(qū)域共25個(gè)點(diǎn)進(jìn)行土壤含水率、土壤堅(jiān)實(shí)度的參數(shù)測量，經(jīng)統(tǒng)計(jì)整理，田間試驗(yàn)環(huán)境數(shù)據(jù)如表2 所示。

3. 2 試驗(yàn)方案及指標(biāo)

分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)方案主要依據(jù)《NYT 1130-2006 馬鈴薯收獲機(jī)械》農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，田間試驗(yàn)時(shí)，拖拉機(jī)采用低一檔牽引樣機(jī)進(jìn)行收獲試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)分為調(diào)試穩(wěn)定區(qū)、指標(biāo)測定區(qū)。指標(biāo)測定區(qū)長度為20 m，在指標(biāo)測定開始前，還應(yīng)有不少于20 m 的調(diào)試穩(wěn)定區(qū)，試驗(yàn)共5次。馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)有4 個(gè)主要性能指標(biāo)，包括損失率Pl、傷薯率Pd、破皮率Ps和含雜率Pi，整理并記錄每次樣機(jī)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)通過計(jì)算得到測定值。

3. 3 試驗(yàn)結(jié)果

分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)分別在山東章丘市和膠州市進(jìn)行性能試驗(yàn)和示范演示（圖14）。性能試驗(yàn)中，收獲作業(yè)速度為低速一檔，每個(gè)作業(yè)行程為20 m，共進(jìn)行5 個(gè)標(biāo)段收獲試驗(yàn)，根據(jù)5 個(gè)作業(yè)標(biāo)段試驗(yàn)數(shù)據(jù)求平均值（表3）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)損失率2. 84%，傷薯率1. 31%，含雜率2. 19%，破皮率2. 11%。試驗(yàn)結(jié)果表明，分揀式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)均超過農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，各工作部件設(shè)計(jì)合理，工作可靠，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。章丘試驗(yàn)田土壤類型為輕壤土，收獲時(shí)土壤含水率較高，馬鈴薯收獲時(shí)薯土分離效果略差，另外由于人工撿拾的局限性，一些較小的馬鈴薯存在漏撿，造成含雜率和損失率略高。

4 結(jié)論

本研究針對傳統(tǒng)馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)收獲鮮食馬鈴薯時(shí)破皮率高、損傷大等難題，制定了“ 低速緩震分離+碎土除雜+人工撿拾”收獲方案，研制了一款集低阻挖掘、柔性分離輸送、薯土雜分離、薯塊人工撿拾、裝箱或裝袋等作業(yè)于一體的鮮食馬鈴薯低損聯(lián)合收獲機(jī)。薯塊經(jīng)挖掘、輸送、除雜后，由人工將馬鈴薯從秧蔓及土塊雜質(zhì)中撿拾至輸送通道，縮短了傳統(tǒng)聯(lián)合收獲機(jī)分離輸送距離，減小了薯塊碰撞和跌落次數(shù)，顯著降低了收獲損傷，實(shí)現(xiàn)了鮮食馬鈴薯低損聯(lián)合收獲。所研制的兩級低速緩振輸送裝置加五輥波浪去土排雜分離裝置，可有效去除土壤及秧蔓雜質(zhì)，避免薯塊碰撞，實(shí)現(xiàn)了柔性低損除雜及分離輸送；還創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種適于噸包收集及卸包的薯塊收集平臺，平臺收集高度可調(diào)，可側(cè)邊卸包，有效降低跌落損傷，提高了轉(zhuǎn)運(yùn)效率。機(jī)器經(jīng)機(jī)械工業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心（濟(jì)南）檢驗(yàn)（JW201909007），損失率為2. 7%，傷薯率1. 5%，破皮率2. 3%，含雜率2. 3%，均達(dá)到或超過馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠較好的完成鮮食馬鈴薯聯(lián)合收獲作業(yè)，解決了傳統(tǒng)聯(lián)合收獲機(jī)收獲破皮率、損傷率高等難題，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

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（編輯：韓志強(qiáng)）