中国马铃薯种植面积和总产量均居世界首位，马铃薯是中国第四大主要粮食作物，具有极高的营养价值和经济价值，对增加经济收入、促进马铃薯产业化生产、保障国家粮食安全具有重要意义。马铃薯收获后的清选、除杂是马铃薯产业的重要环节，是促进产业减损、保值、增值的基础，除杂过程主要存在劳动强度大，耗工多、除杂难、易损伤等问题，目前中国马铃薯储藏机械化水平较低，清选除杂技术及装备基本靠进口或研学国外机具，在理论研究及除杂、防损等方面的研究不够深入，本课题结合国家重点研发课题研究了马铃薯料斗除杂技术及装置，从马铃薯物料特性和力学特性入手，深入探究了马铃薯与除杂辊间的力学及运动学特性，解析了马铃薯去土除杂和防损伤的客观规律，提出了北方一作区马铃薯表面黏土的去除方法，设计了一种可调式螺旋辊除杂装置，通过对除杂时间、次数以及薯块等级规格划分的分析，确定主要参数的范围，并完成了相关的试验以及参数优化，解决了马铃薯去土除杂、减少损伤和损失的关键问题，为中国马铃薯储藏、除杂上市提供了一种新技术，为马铃薯去土除杂的理论研究提供一种参考。主要内容及结果如下:
　　(1)马铃薯物料特性测定
　　选取北方一作区收获三天的尤金885薯块为研究对象，测定薯块的基本物理参数和力学参数，薯块的长轴尺寸集中分布在80～100mm，宽度集中分布在52～69mm，高度集中分布在51～63mm，占比达到80％～85％，薯块的三轴平均尺寸为:长度84.3mm、宽度61.6mm、高度55.2mm;薯块的密度为1.2g/cm3;薯块与聚氨酯板的摩擦系数为0.69;薯块的弹性模量为3.61MPa，泊松比为0.43，为装置的设计以及仿真分析提供参数支持。
　　(2)可调式螺旋辊除杂装置的设计
　　采用摩擦除杂、液压驱动、平行四杆支撑等方式，设计了一种可调式螺旋辊除杂装置，阐述了除杂装置的结构组成及工作原理。以薯块三轴尺寸为基础，设计了一种对称式螺旋除杂辊，其长度为1.6m，直径为100mm，螺旋扇叶高15mm，螺距30mm。通过分析不同个数除杂辊对除杂质量的影响，确定最佳除杂辊数为6个，并设计为对置交错排列安装。支撑架设计为平行双四杆连接机构，其节点间距为90mm，支撑架的上端固定在机架上，下端安装在水平滑轨上，由液压缸推动，可实现除杂辊间距以及装置倾角的无级调节。
　　(3)除杂特性机理分析
　　运用力学、运动学理论，对马铃薯在除杂装置上的翻滚运动、薯土分离运动、摩擦受力分析，确定影响除杂效果的主要因素为除杂辊间距、装置倾角、除杂辊转速。通过对薯块翻越运动的难易程度、除杂作业时间、装置极限位置以及单位时间内除杂作业次数的分析，结合薯块等级规格的划分，确定主要参数范围为除杂辊间距105～155mm，装置倾角8°～16°，除杂辊转速60～120r/min，综合以上分析结果，为后续仿真模拟以及试验设计提供理论支持。
　　(4)薯土分离效率仿真模拟
　　按照测定的马铃薯物理参数，建立马铃薯、土壤和除杂装置的离散元仿真模型，运用EDEM仿真软件对设计的除杂装置进行除杂作业仿真模拟，结果表明所设计的除杂装置能够达到除杂作业要求，理论除杂率达到93％以上，能够满足马铃薯仓储作业的需求，验证了所设计的除杂装置具有良好的除杂性能。
　　(5)除杂装置台架性能试验与参数优化
　　根据理论分析确定的影响除杂效果的主要因素，划分因素水平范围，以除杂率和伤薯率为试验评价指标，依据相关行业标准规定的试验方法，以20t/h的上料速度，两输送带的运输速度恒定为0.6m/s的条件下，进行二次回归正交旋转组合试验，探究各因素对除杂质量的影响规律，并对试验结果进行参数优化，试验结果表明:当除杂辊间距为125mm、装置倾角为10°、除杂辊转速为112r/min时，作业效果最佳，伤薯率为0.65％，除杂率为96.03％，能够有效提高除杂质量，更好的满足马铃薯仓储作业的要求。