多功能馬鈴薯清選輸送機的設(shè)計

李學強　盧延芳　蘇國梁　魏忠彩　王法明　孫傳祝

摘要：針對國內(nèi)馬鈴薯清選輸送設(shè)備發(fā)展緩慢、嚴重制約馬鈴薯種植業(yè)的發(fā)展等問題，設(shè)計了一種多功能馬鈴薯清選輸送機。當馬鈴薯和泥土及雜物的混合物輸送到清選裝置上方時，各松土輪即對馬鈴薯的混合物進行攪動和揉搓，使粘著在馬鈴薯上的泥土松動后，再輸送到各清選輥上逐步清選，清除的泥土從各清選輥之間的縫隙落入泥土輸送機上：清選干凈的馬鈴薯被輸送到分選裝置上方時，小于兩分選輥之間縫隙的小馬鈴薯落入小薯輸送機上，大馬鈴薯則越過分選輥后落入大薯輸送機上。本研究為馬鈴薯種植戶提供了一款集清選、分選、多向輸送和裝載于一體的多功能馬鈴薯清選輸送機，對解決農(nóng)忙時節(jié)用工荒，推進馬鈴薯種植業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；清選輸送機；多功能；清選裝置；分選裝置

近年來，國內(nèi)馬鈴薯播種和收獲雖已基本實現(xiàn)機械化，但清選分選設(shè)備發(fā)展緩慢，嚴重制約著馬鈴薯種植業(yè)的發(fā)展。收獲后的馬鈴薯表面往往粘著一層泥土，還摻雜一些薯秧和雜草等，直接影響后續(xù)儲存和銷售等環(huán)節(jié)。目前，清除粘著在馬鈴薯表面的泥土和雜質(zhì)以及按照不同質(zhì)量要求對馬鈴薯進行分選等工作基本上還是依靠人工來完成，作業(yè)勞動強度大、條件惡劣。因此，要大力發(fā)展馬鈴薯收獲，特別是收獲后的清選、分選及輸送機械，以滿足市場的需求。

不同規(guī)格的馬鈴薯可作不同用途，為了滿足市場需求，眾多學者對馬鈴薯的清選分級裝備進行了研究，但目前這些研究尚處于實驗室階段。為此，本文針對馬鈴薯清選分選裝備行業(yè)現(xiàn)狀，設(shè)計了一款集清選、分選、多向輸送和裝載于一體的多功能馬鈴薯清選輸送機，對解決農(nóng)忙時節(jié)用工荒，推進馬鈴薯種植業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1.多功能馬鈴薯清選輸送機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

馬鈴薯清選輸送機主要由清選裝置、分選裝置、主輸送裝置、泥土輸送裝置，以及大、小薯輸送裝置等組成（圖1），主要用于對收獲后表面粘有泥土、且夾雜著薯秧和雜草的馬鈴薯進行清選、分選及輸送裝車等。清選裝置和分選裝置是多功能馬鈴薯清選輸送機的核心部件，故下面重點介紹清選裝置和分選裝置的結(jié)構(gòu)原理及特點。

1.1清選裝置設(shè)計

清選裝置主要由伸縮架、減速電機、電機架、傳動裝置、松土輥和5條清選輥組成，如圖2所示。

8片長連片兩兩交叉重疊連接，兩端再分別與兩片短連片的端部重疊連接后構(gòu)成5個相同的“菱形”（圖3），從連接件I一側(cè)開始，順序號依次定義為I、II…V。形狀相同的兩排伸縮架位于清選裝置兩端。

清選裝置通過套裝在伸縮架端部的連接件I與馬鈴薯清選輸送機機架的固定部分連接，通過套裝在伸縮架另一端的連接件Ⅱ與機架的可動部分連接，而機架的可動部分可通過液壓裝置改變與機架固定部分之間的距離。

傳動裝置采用的鏈傳動，由于鏈輪在工作中自身的多邊形效應，對清選分選裝置的穩(wěn)定輸送及輸送精度有一定的影響。為此適當增大了鏈輪齒數(shù)，提高各部件的裝配精度，同時減少了鏈輪之間的傳遞距離，以最大限度降低鏈條的擺動和每個工作循環(huán)中存在的間歇性沖擊。

1.2分選裝置設(shè)計

分選裝置主要由伸縮架、減速電機、電機架、傳動裝置和6條分選輥組成（圖4），其伸縮架、傳動裝置以及輥間距離的調(diào)整方式與清選裝置相同。

2.多功能馬鈴薯清選輸送機工作原理

馬鈴薯清選輸送機清選裝置水平布置在主輸送裝置末端下方，而分選裝置水平布置在清選裝置的末端下方。清選裝置的松土輥靠近主輸送裝置，且各松土輪上方的松土爪和各清選輪上方的清選爪均朝著主輸送裝置方向彎曲，主輸送裝置料斗中待清選的馬鈴薯將首先輸送到清選裝置的松土輥和安裝在伸縮架I、II號“菱形”鉸接處的清選輥上方。啟動清選輸送機運轉(zhuǎn)后，減速電機通過傳動裝置驅(qū)動松土輥及安裝在松土輥上的各由彈性材料制成的松土輪回轉(zhuǎn)，同時還驅(qū)動各清選輥及安裝在清選輥上的各由彈性材料制成的清選輪回轉(zhuǎn)。

2.1清選原理

當馬鈴薯及其泥土和雜物的混合物輸送到松土輥和與松土輥相鄰的清選輥上時，松土輥上的各松土輪首先對馬鈴薯及其泥土和雜物進行攪動和揉搓，使粘著在馬鈴薯上的泥土松動，部分泥土從松土輥與清選輥之間的縫隙落入布置在下方的泥土輸送機上，最后被輸送至指定位置或泥土輸送車上。隨著松土輥的回轉(zhuǎn)，馬鈴薯及其尚未被清除的泥土和雜物依次被輸送到后面的各清選輥上繼續(xù)逐步清選，清除的泥土從各清選輥之間的縫隙落入布置在下方的泥土輸送機上。相鄰兩清選輥上的各清選輪相間交錯布置，保證對清選裝置上各處的馬鈴薯均能進行徹底清除。

清選裝置的最后一條即距離松土輥最遠的清選輥除了安裝有多個清選輪外，在各清選輪之間還套裝有多個甩雜爪，該清選輥不僅起到繼續(xù)清選馬鈴薯上泥土的作用，而且甩雜爪還能將薯秧、雜草等雜物甩出去。

2.2分選原理

當經(jīng)清選裝置清選干凈的馬鈴薯輸送到靠近清選裝置的分選輥上方時，小于兩條分選輥之間縫隙的小馬鈴薯落人布置在下方的小薯輸送機上，最后被輸送至指定位置或小薯輸送車上。隨著分選輥的回轉(zhuǎn)，部分未來得及落下的小馬鈴薯依次被輸送到后面的各分選輥上繼續(xù)進行分選，各小馬鈴薯從各相鄰分選輥之間的縫隙落入布置在下方的小薯輸送機上，大馬鈴薯則越過最后一條分選輥后落入大薯輸送機上，并最終被輸送到運輸車輛上。根據(jù)需要，可再配備一級分選裝置，可把馬鈴薯分為大薯、中薯、小薯3級。

2.3清選程度與分選級別的調(diào)整

由于土壤質(zhì)地、土壤的含水率等不同，導致泥土的粘著、結(jié)塊程度也不同。清選裝置通過連接件I和連接件II分別與馬鈴薯清選輸送機機架的固定部分和可動部分連接，因此通過液壓裝置即可改變機架的可動部分與固定部分之間的距離，進而通過連接件I和連接件II牽拉松土輥和各清選輥兩端的伸縮架，從而達到調(diào)整松土輥與清選輥之間以及各清選輥之間縫隙大小的目的，以適應不同質(zhì)地、不同含水率的土壤對馬鈴薯清選輸送機的要求。

分選裝置也通過連接件I和連接件II分別與馬鈴薯清選輸送機機架的固定部分和可動部分連接，當需要改變馬鈴薯的分級大小時，馬鈴薯種植戶可通過液壓裝置改變機架的可動部分相對于固定部分之間的距離，進而通過連接件I和連接件II牽拉各分選輥兩端的伸縮架，調(diào)整各分選輥之間的縫隙大小。

3.多功能馬鈴薯清選輸送機結(jié)構(gòu)特點

3.1清選裝置特點

1）由于鏈傳動裝置的各個鏈輪均安裝在“菱形”的鉸鏈點上，當拉伸或壓縮伸縮架調(diào)整清選輥之間的間隙時，同一條鏈條所連接的兩個鏈輪的中心距不變，因此調(diào)整過程中不需要對鏈條進行張緊：

2）由橡膠材料制成的松土輪和清選輪在外圓周上與輪轂軸線相垂直的同一平面內(nèi)沿圓周方向，均勻布置有多個呈“手指”狀朝著同一圓周方向彎曲的松土爪和清選爪，在保證松動和清選泥土效果的前提下，以最大限度地減輕對馬鈴薯的損傷程度：

3）由于馬鈴薯及其泥土和雜物的混合物首先輸送到松土輥和與松土輥相鄰的清選輥上方，并由松土輥上的各松土輪對馬鈴薯及其泥土和雜物進行攪動和揉搓，使粘著在馬鈴薯上的泥土有所松動或破碎，為后續(xù)的清除工作奠定了良好基礎(chǔ)：

4）由于相鄰兩清選輥上的各清選輪相間交錯布置，保證了各處的馬鈴薯清選得干凈、徹底：

5）由于最后一條松土輥上套裝有多個甩雜爪，因此可將薯秧、雜草等雜質(zhì)甩出去，保證經(jīng)該清選裝置清選后的馬鈴薯既無泥土又無薯秧等雜物。

3.2分選裝置特點

1）由于各分選輥的轉(zhuǎn)向相同，而相鄰分選輥上彈簧的旋向相反，因此不至于將分選裝置上的馬鈴薯推向分選裝置的一端，保證分選均勻徹底：

2）圓柱彈簧外形圓滑，有利于減輕對馬鈴薯的損傷程度。

另外，由于主輸送裝置的馬鈴薯進料速度、清選裝置和分選裝置的運行速度，以及泥土輸送裝置、分選后各種規(guī)格的馬鈴薯輸送裝置的運行速度等各參數(shù)匹配合理，泥土輸送裝置、分選后各種規(guī)格的馬鈴薯輸送裝置以及主輸送裝置構(gòu)成薯、土多向輸送格局，場地空間得到充分利用。

4.小結(jié)

本文介紹了一種多功能馬鈴薯清選輸送機，在介紹了清選、分選裝置及關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上，重點闡述了清選裝置和分選裝置的結(jié)構(gòu)原理及特點。該清選輸送機為馬鈴薯種植戶提供了一款集清選、分選、多向輸送和裝載于一體的多功能馬鈴薯清選輸送裝備，對解決農(nóng)忙時節(jié)用工荒，實現(xiàn)馬鈴薯種植、加工機械化，推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。