【摘 要】
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芋头是一种根茎类作物,具有很高的营养价值和经济价值。随着国民生活水平的日益提高,芋头市场需求量不断提高,种植面积也随之逐年增加。芋头收获是芋头生产重要环节,但收获环节机械化程度低,基本人工挖掘和捡拾作业,费工耗时,效率低,制约了芋头产业链的发展,亟待解决芋头收获机械化。为提高芋头生产效益、资源利用率和降低劳动负担,本文以多子芋中红芽芋为研究对象,测定红芽芋物理和机械等特性,结合现有收获原理和方式,
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芋头是一种根茎类作物,具有很高的营养价值和经济价值。随着国民生活水平的日益提高,芋头市场需求量不断提高,种植面积也随之逐年增加。芋头收获是芋头生产重要环节,但收获环节机械化程度低,基本人工挖掘和捡拾作业,费工耗时,效率低,制约了芋头产业链的发展,亟待解决芋头收获机械化。为提高芋头生产效益、资源利用率和降低劳动负担,本文以多子芋中红芽芋为研究对象,测定红芽芋物理和机械等特性,结合现有收获原理和方式,根据红芽芋农艺要求完成了红芽芋收获机整机设计和挖掘机构、输送机构、芋土分离机构等关键零部件设计,并设计制造了芋土分离机构试验台,完成了芋土分离机构正交试验。其研究结果如下:(1)测定叶柄生物特性和机械特性。通过实地测量,获得了离地面高度10cm和15cm处叶柄纵向尺寸主要集中在35-65mm之间,10cm处纵向平均尺寸为46.67mm,15cm处叶柄纵向平均尺寸为49.20mm,10cm处横向尺寸主要集中在30-50mm之间,平均横向尺寸为38.08mm,15cm处叶柄横向尺寸主要集中在20-50mm之间,平均横向尺寸为34.73mm。通过斜面法测定叶柄与橡胶的平均静摩擦系数为0.77。通过拉伸试验测定距芋茎结合部位5-15cm处的单根叶柄可承受的最大拉伸力为266.86N,最小拉伸力为107.10N,测定叶柄同时断裂时最小拉伸力为201.22N,最大拉伸力为292.06N,断裂位置在芋茎结合部位时存在单峰值和多峰值情况。(2)测定芋头物理特性。利用GY-4水果硬度计测定母芋平均硬度为20.93kg/cm~2,芋子平均硬度为16.94 kg/cm~2。采用称重法测定母芋的平均密度为1.045g/cm~3,芋子的平均密度为1.046g/cm~3,母芋和芋子的密度近似一致。(3)整机及关键部件研究设计。为减小挖掘阻力,设计了以垂直振动方向为主的偏心振动机构,偏心距为4mm,振动频率为12Hz。根据芋头生长状况和分土、减阻等需要挖掘铲采取一个直面和两个侧曲面组成的三面异型结构设计,直面宽度为110mm,倾角为20°,曲面采用仿生设计,铲总宽为320mm,总长为300mm。夹持输送机构采用柔性方式,夹持带张口角为120°,带间距为25mm,安装倾角为40°,夹持带速为1.31m/s,夹持点高度为120mm,夹持输送高度为650mm。芋土分离机构根据逐镐器工作原理设计,保证每次芋头抛扔高度一致,利于芋土分离。(4)芋土分离机构试验。以分净率、伤芋率和分芋率为评价指标开展三因素三水平正交试验,确定分净率和伤芋率主次因素为曲柄转速、筛面倾角、曲柄半径,确定分芋率主次因素为曲柄转速、曲柄半径、筛面倾角。正交试验结果表明,曲柄转速为150r/min、筛面倾角为0°、曲柄半径为6cm时芋土分离机构工作效果较好。
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