摘要
宁夏南部山区的马铃薯产业发展迅速，促进了当地经济的发展，成为了当地的支柱产业之一。宁夏马铃薯种植区域复杂，以丘陵、山地、梯田等小地块种植形式为主。这些地区马铃薯机械化收获水平偏低，有些地区的马铃薯种植农户仍然采用传统的人工挖掘的方式收获马铃薯，严重的制约了马铃薯收获效率的提高。 结合宁夏南部山区马铃薯收获的农艺标准，调查现有马铃薯收获机的研究现状，研制了一种复杂地形马铃薯挖掘及残膜回收一体机，完成了各个零部件的选型和主要部件的设计;完成了马铃薯挖掘机的运动学分析，得到相关各参数与作业性能之间的关系;对马铃薯挖掘过程完成了仿真分析;完成了样机试制和田间性能试验。 本论文的主要研究工作和结论如下: (1)通过UG建模软件进行复杂地形马铃薯挖掘及残膜回收一体机各零件的选型与设计，实现整机的装配。复杂地形马铃薯收获机主要结构包括机架、防缠绕部件、挖掘部件、输送部件、残膜回收部件等。拖拉机提供动力，实现马铃薯挖掘及残膜回收。 (2)运用流体仿真软件分析残膜回收装置内部流场，采用变量控制法，分别模拟仿真叶轮叶片数量为8片、12片、16片，叶轮转速为850r/min、960r/min、1120r/min时，残膜回收装置的内部流场。最终的流体模拟仿真结果显示:收膜机构叶轮叶片数量为16片，叶轮转速为960r/min时，收膜部件的残膜收集效果最佳。 (3)运用EDEM软件对复杂地形马铃薯挖掘及残膜回收一体机运行过程进行离散元模拟仿真。分析机具在不同运行速度下，土薯混合物在机具上的运行状态、土薯混合物对挖掘铲的作用力及土壤粘结键断裂数的变化规律，从而为田间试验的机具运行速度的选择提供理论依据。 (4)通过复杂地形马铃薯挖掘及残膜回收一体机的田间性能试验，与现有典型马铃薯挖掘机田间试验性能对比，在完成一体机设计的同时，提升了马铃薯挖掘明薯率指标，改善了伤薯率指标。机具平均作业速度为2.0km/h，残膜拾净率为90.77％，明薯率为98.6％，伤薯率为1.31％，挖净率为100％。结果表明，一体机在作业前必须进行马铃薯茎秆杀秧作业，作业质量均满足农艺要求。
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