4U-1400型马铃薯联合收获机的设计

马铃薯联合收获机控制系统设计本文主要介绍一款马铃薯联合收获机控制系统的设计。

该系统采用了先进的控制技术，能够实现高效率、高品质的收获作业。

一、系统结构图该控制系统由三部分组成：机械部分、电气部分、控制器部分。

其中，机械部分主要包括：收获机车体、马铃薯挖掘器、清洗机、输送机等；电气部分包括：各种电气元件以及线路等；控制器部分包括：PLC 控制器、触摸屏、电机控制器等。

二、系统功能介绍1.自动控制该控制系统具有自动控制功能，可以根据不同的作业需求进行智能调整。

例如，在收获时，可以根据土壤湿度、小麦成熟度等因素自动操纵挖掘器，确保收获过程的准确性与高效性。

2.多模式控制该控制系统可以在多种模式之间进行切换，例如自动模式、手动模式、故障模式等等。

在自动模式下，系统可以自动调整控制参数，保证收获车的平稳运行；在手动模式下，驾驶员可以手动操纵车辆进行收获作业；在故障模式下，系统会自动切换到安全模式保证驾驶员安全。

3.在线监测与维护该系统可以通过互联网传输数据，实现远程监测和维护。

工作人员可以在远程控制中心通过互联网对系统进行实时监测，及时解决问题，保障设备运行的稳定性。

三、系统实现该系统采用了传感器、执行器、运动控制器等元器件，通过 PL C控制器、触摸屏等进行整体控制。

通过考虑到作业要求，以及设备稳定性和可靠性等响应因素，设计了合理的控制逻辑。

四、系统优势1.高效率该控制系统能够自动调整控制参数，实现高效率的作业。

收获机能够自动调整挖掘器的深度和速度，同时进行土壤剥离等操作。

清洗机和输送机也能够实现自动化作业，提高效率和质量。

2.安全高效该控制系统可以自动切换到安全模式，确保驾驶员和设备的安全。

控制器具有优秀的抗干扰性和可靠性，大大降低了故障率和维修成本。

3.智能化该控制系统具有智能化的特点，可以在不同的场景中自主调整控制参数，提升设备的可适应性。

同时，也预留了协议拓展的接口，以适应系统的扩展和更新需求。

1马铃薯收获机的分析1.1马铃薯收获机研究的目的和意义马铃薯是我国继小麦、水稻、玉米之后的第四大作物，主要分布在、、、蒙、、、、、、、等省区，年产鲜薯近 6000多万吨。

我国马铃薯种植面积以 10 万 hm2/年的增长速度逐年增加，2001 年达到 472 万hm2，产量居世界第 1 位[1-2]。

我国是马铃薯生产第一大国，但却是马铃薯成果转化比较差的国家。

据联合国粮农组织报告，我国马铃薯平均产量仅为 13.9t/hm2，而欧美发达国家平均单产 35～43t/hm2。

世界马铃薯中心的研究表明：在世界围对马铃薯的需求到2020年将有望增长 20%，超过水稻、小麦、玉米的增长。

届时发展中国家对马铃薯的需求将是 2000 年的 2 倍[3-5]。

随着市场对马铃薯需求的不断增加，国外一些大公司纷纷在中国从事马铃薯生产与加工业务，国一些生产企业也纷纷加入这一领域，使得马铃薯生产开始向生产基地规模化、标准化迈进[6]。

然而，一个残酷的现实却是，占生产总用工 70%以上的马铃薯收获作业至今基本上还是停留在传统的人工割秧、镐头刨薯、人工捡拾的阶段，严重影响了马铃薯的规模生产，使之远远满足不了市场的需求。

伴随种植面积和产量的增长，马铃薯收获成为一个重要的研究课题。

国外对马铃薯收获机械研究投入了相当大的人力和物力。

我国现阶段的马铃薯收获机还是以简单挖掘人工拣拾为主。

而国外已经实现了机械化与自动化的结合，将液压技术、振动分析、电子技术、传感器技术应用于作业机械中，大降低了劳动者的工作强度。

1.2国外马铃薯收获机的发展现状国外马铃薯收获机械化收获起步早、发展快、技术水平高。

20世记初，欧美国家出现畜力牵引挖掘机来代替手锄挖掘马铃薯、随后改由拖拉机牵引或悬挂。

20年代末出现了升运链式和抛掷轮式马铃薯收获机。

在20世纪40年代初，前联、美国就开始研制、推广应用马铃薯收获机械，50年代末即己实现了机械化。

70～80年代，德、英、法、意大利、瑞士、波兰、匈牙利、日本和国亦相继实现了马铃薯作物生产机械化。

马铃薯联合收获机控制系统设计马铃薯是一种重要的粮食作物，在全球范围内被广泛种植。

为了提高马铃薯的收获效率，减轻人工劳动强度，减少人力成本，联合收获机被广泛应用于马铃薯的收获过程中。

联合收获机控制系统设计的目标是实现自动化、智能化的收获过程，提高收获效率和质量。

本文将对马铃薯联合收获机控制系统设计进行详细介绍。

马铃薯联合收获机控制系统包括机械系统、电气系统和智能控制系统三个部分。

首先是机械系统。

马铃薯联合收获机的机械系统主要包括收获刀具、输送系统和储存装置。

收获刀具主要用于切断马铃薯的地上部分，将地下部分暴露在地面上。

输送系统负责将收获的马铃薯送到储存装置中。

储存装置主要用于存放收获的马铃薯，保证其新鲜度和质量。

机械系统的设计需要考虑到收获过程中的震动、冲击和摩擦等因素，保证系统的稳定性和可靠性。

其次是电气系统。

电气系统主要包括电机、传感器和执行器等设备。

电机驱动收获刀具和输送系统的运动，传感器用于检测马铃薯的位置、质量和状态等信息，执行器用于控制机械系统的运动。

电气系统的设计需要考虑到设备的功耗、电气连接和防护等问题，保证系统的稳定运行。

最后是智能控制系统。

智能控制系统是马铃薯联合收获机控制系统的核心部分，主要包括嵌入式控制器、人机交互界面和控制算法。

嵌入式控制器是控制系统的核心，负责收集传感器的信息，根据控制算法判断马铃薯的状态，并控制电机和执行器的运动。

人机交互界面提供给用户直观的操作界面，可以监控和控制整个系统的运行。

控制算法是智能控制系统的关键，可以根据马铃薯的形状、颜色和纹理等特征，实现自动判断和分类，提高马铃薯的收获效率和质量。

马铃薯联合收获机控制系统设计涉及到机械系统、电气系统和智能控制系统三个方面。

通过合理设计和优化，可以实现马铃薯的自动化、智能化收获，提高收获效率和质量，减轻人工劳动强度，降低人力成本。

随着科技的不断发展，马铃薯联合收获机控制系统将越来越智能化，为农业生产带来更多的便利和效益。

4UJ-1400马铃薯捡拾机的研制杨金砖;李国民;刘兴博;陈维刚【摘要】挖掘放铺后的马铃薯虽然大部分裸露在田间地表,但依然存在与土块、薯秧等不分层次的混杂现象,在土壤黏重地区甚至会有一半又重埋进土壤里,即使人工捡拾往往也要动用耙类工具辅助分离,如果操作不当又会伤薯,费工费力.因此,急需一款马铃薯捡拾机代替人工完成捡拾、分离和装袋(装车),从而提高工作效率,节省劳动力.4UJ-1400马铃薯拣拾机是在马铃薯挖掘机将马铃薯挖掘条铺后,进行集中捡拾、除杂、装袋作业.具有捡拾率高、作业速度快、结构紧凑、重量轻、动力消耗小、不伤薯等特点.该机带有强制推送装置,能将马铃薯进行大角度提升,除土效果好,还带有除杂草功能.机具两侧带有踏板,便于人工分拣、除杂操作.【期刊名称】《农机使用与维修》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】3页(P5-7)【关键词】捡拾;分离;除杂;装袋【作者】杨金砖;李国民;刘兴博;陈维刚【作者单位】黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨150081【正文语种】中文【中图分类】S2250 引言目前，我国马铃薯主产区广泛采用机械挖掘、人工捡拾、分级装袋(装运上车)的分段收获模式,主要因为收获过程中普遍存在薯土分离、薯秧分离、薯杂分离、薯薯分级难的现实问题，简化了收获机械结构，加快了半机械化(挖掘放铺)作业方式的推广。

然而，随着人工成本的大幅上升以及农忙时节劳动力严重短缺等问题越发突出，广大种植户迫切需要机械化解决挖掘后的人工捡拾装袋装车等问题。

为此，我们通过对捡拾、分离、装袋(装车)等关键部件的创新设计及试验研究，确定了可适应不同地区、不同土壤条件、不同品种以及不同种植模式的新型零部件，开发出适合规模化种植要求且能与现有大多数挖掘机配套的马铃薯捡拾机，解决了马铃薯收获过程中以机械代替人工捡拾的关键性技术难题。

4UFD–1400型马铃薯联合收获机薯秧分离装置设计与试验研究4UFD–1400型马铃薯联合收获机薯秧分离装置设计与试验研究摘要：本文主要研究了4UFD–1400型马铃薯联合收获机薯秧分离装置的设计和试验。

通过分析马铃薯的种植和收获过程中存在的问题，设计了一种新型的薯秧分离装置，并进行了相应的试验验证。

试验结果表明，新型装置能够有效地分离马铃薯薯秧，提高了收获效率和质量。

关键词：马铃薯联合收获机、薯秧分离、设计、试验研究 1. 引言马铃薯是世界上重要的食用作物之一，对于国内农业生产和粮食安全具有重要意义。

在马铃薯的种植过程中，薯秧的分离是一个重要的环节。

传统的人工分离方法效率低、成本高，难以满足大面积种植需求。

因此，研究一种高效、自动化的薯秧分离装置对提高马铃薯种植效率具有重要意义。

2. 物理参数分析和设计方案根据马铃薯薯秧的特点和分离过程中存在的问题，我们设计了一种基于物理力学原理的薯秧分离装置。

该装置主要由输送带、分离器、抖动器和控制系统组成。

在设计过程中，我们考虑了马铃薯的形状、尺寸、重量等物理参数，以及分离速度和分离效果等因素。

3. 装置试验为了验证新型薯秧分离装置的效果，我们进行了一系列试验。

首先，我们使用不同类型和尺寸的马铃薯对装置进行了测试。

试验结果表明，装置能够适应不同类型和尺寸的马铃薯，并且具有较好的分离效果。

其次，我们对装置的分离效率进行了测定。

结果显示，新型装置的分离效率明显高于传统的人工分离方法，能够有效地提高收获效率。

最后，我们对装置进行了稳定性和耐用性的测试，结果显示装置具有较好的稳定性和耐用性，能够适应长时间、大面积的使用需求。

4. 结果与分析通过试验研究，我们得出了以下结论：4UFD–1400型马铃薯联合收获机薯秧分离装置能够有效地分离马铃薯薯秧，提高了收获效率和质量。

该装置具有良好的适应性，能够适用于不同类型和尺寸的马铃薯。

同时，装置具有较高的稳定性和耐用性，能够满足长时间、大面积的使用需求。

4UFD-1400型马铃薯联合收获机升运系统改进设计1. 引言马铃薯是世界上重要的粮食作物之一，具有广泛的应用价值及消费市场。

马铃薯联合收获机在现代农业生产中起着重要的作用。

然而，4UFD-1400型马铃薯联合收获机升运系统存在着一些问题，如效率不高、操作复杂以及易发生故障等，因此有必要对其进行改进设计，以提高其性能和可靠性。

2. 主要问题2.1 效率低下原有的升运系统存在着效率不高的问题。

运输板链速度慢，容易出现堵塞现象，导致物料输送不畅，工作效率低下。

2.2 操作复杂原有的升运系统操作繁琐，需要频繁调整各部件的位置和角度，对操作人员的技术要求较高。

操作不当容易导致故障，增加工作风险。

2.3 容易发生故障原有的升运系统易发生故障，主要由于配件磨损严峻、润滑不良以及系统设计不合理等原因引起的。

3. 改进设计3.1 提高运输板链速度通过提高运输板链的传动速度，可以加快物料的运输速度，防止堵塞现象的发生。

同时，增加运输板链的宽度，可以增加物料的承载量，提高工作效率。

3.2 优化系统结构对原有的升运系统结构进行优化设计，缩减部件的数量和毗连接点，简化操作步骤。

使用电动机和传感器等先进的自动化设备，实现系统的自动控制，缩减人工干预，提高操作的便捷性和可靠性。

3.3 接受优质材料和合理润滑使用耐磨材料制作关键部件，缩减部件磨损程度，延长使用寿命。

在系统中加入合适的润滑剂，提供良好的润滑效果，降低部件之间的摩擦，缩减故障的发生概率。

4. 设计效果与优势4.1 提高工作效率通过提高运输板链速度和优化系统结构，可以大幅提高马铃薯联合收获机的工作效率。

物料输送更加顺畅，缩减了堵塞现象的发生，同时操作简便，降低了人为因素带来的工作风险。

4.2 提高可靠性接受优质材料制作关键部件和合理润滑系统，可以缩减部件磨损和摩擦，延长系统的使用寿命。

自动化控制系统缩减了人为操作的频率，降低故障率，提高了马铃薯联合收获机的可靠性。

马铃薯联合收获机控制系统设计马铃薯是我国的重要经济作物之一，也是世界上重要的粮食作物之一。

为了提高马铃薯的生产效率和质量，降低劳动强度，人们在马铃薯的收获过程中引入了机械化设备。

马铃薯联合收获机是一种集土豆挖掘、清理、装车等多功能于一体的农业机械设备，它的控制系统的设计对于机械的正常工作和操作人员的安全十分重要。

马铃薯联合收获机控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。

硬件设计主要涉及传感器、执行器以及控制器的选择和布置；软件设计主要涉及控制算法的设计以及人机界面的设计。

在硬件设计方面，我们首先需要选择合适的传感器来实时监测机器的工作状态和环境信息。

我们可以使用位置传感器来监测挖掘器的位置，从而控制挖掘的深度；使用压力传感器来监测土壤的硬度，以调整挖掘器的下沉力度。

还可以使用温度传感器、湿度传感器等来监测环境信息，以便对机器进行合理的控制。

在执行器的选择方面，我们需要根据机器的功能来选择合适的执行器。

挖掘器的下降和抬升可以通过液压缸来实现，而清理和装车可以通过电动机和链条来实现。

通过合理地选择执行器，可以保证机器的运行效率和稳定性。

控制器是整个控制系统的核心，它负责接收传感器的信号并根据预设的控制算法来控制执行器的工作。

控制器可以使用微处理器、单片机或者可编程逻辑控制器（PLC）来实现。

在选择控制器时，需要考虑其运算速度、计算能力和可靠性等因素，以适应不同的控制要求。

在软件设计方面，控制算法是关键。

根据马铃薯的生长特点和机器的工作原理，可以设计出一套合理的控制算法。

马铃薯生长的不同阶段需要不同的挖掘深度和下沉力度，可以根据土壤硬度和马铃薯尺寸来动态调整。

还需要考虑到机器的安全性，例如在发生紧急情况时，机器应该能够立即停止工作以确保操作人员的安全。

人机界面的设计是为了方便操作人员对机器进行监控和控制。

可以使用液晶显示屏或者触摸屏来显示机器的工作状态和控制参数，并通过按钮或者触摸屏上的菜单来进行操作。

4U-1600型马铃薯联合收获机的设计与研究4U-1600型马铃薯联合收获机的设计与研究马铃薯是一种重要的粮食作物，其地下块茎富含淀粉，是食品工业和淀粉工业的重要原料。

随着农业机械化的不断推进，马铃薯联合收获机的设计与研究愈发重要。

本篇文章将介绍4U-1600型马铃薯联合收获机的设计与研究成果。

4U-1600型马铃薯联合收获机是一种多功能的农业机械装备，主要用于马铃薯的机械化种植和收获。

该机设计先进，结构合理，具备多项创新技术。

首先，该机采用了自走式悬挂底盘，便于在不同地形和复杂条件下的作业；其次，配备了一套高效的挖掘装置，能够实现对马铃薯地下块茎的非破坏性挖掘，减少损失；另外，该机采用了自动化控制系统，可以实现对作业参数的实时监测和调整，提高作业效率和稳定性。

4U-1600型马铃薯联合收获机的设计与研究主要涵盖以下几个方面。

首先，对尺寸和外形进行优化设计。

该机整体尺寸合理，不仅便于搬运和储存，同时也具备稳定性和操作性。

外形设计方面，该机采用了美观大方的设计理念，展现了现代农业机械的风范。

其次，对挖掘装置进行优化设计。

挖掘装置是该机的核心部件，对挖掘效果和损失程度有着直接影响。

通过合理设计排列挖掘刀盘，合理设置挖掘速度和挖掘深度，以及使用划分块茎的挖掘方式，可以有效减少马铃薯的损失和破坏。

再次，对输送装置进行优化设计。

输送装置是将挖掘的马铃薯送至机器外部的关键组件。

通过合理设置输送带的长度和宽度，以及优化输送带的传送速度和传送方向，可以确保马铃薯在输送过程中的平稳和减少损失。

最后，对控制系统进行优化设计。

控制系统是该机的智能核心，通过采集和监测作业参数，实现对机器的自动控制和调整。

通过高精度传感器的使用，可以实现对挖掘深度、输送速度和作业稳定性等参数的实时监测和调整，提高机器的作业质量和效率。

总结起来，4U-1600型马铃薯联合收获机的设计与研究成果表明，该机具备先进的功能和结构，可以满足马铃薯种植和收获的需求。

4U-1400FD型马铃薯联合收获机挖掘铲的参数优化李彦晶;魏宏安;孙广辉;刘星【摘要】对4U-1400FD型马铃薯联合收获机的挖掘铲建立牵引阻力的数学模型,在此模型下分析挖掘铲的铲面倾角、作业速度、挖掘深度、铲体长度等因素对挖掘铲牵引阻力的影响.结果表明:挖掘铲参数的最佳组合为铲面倾角20°,铲体长度470 mm,铲宽1 400mm.通过田间试验,该挖掘铲的性能符合规定的指标.【期刊名称】《甘肃农业大学学报》【年(卷),期】2011(046)005【总页数】5页(P132-136)【关键词】马铃薯联合收获机;挖掘铲;牵引阻力;参数优化【作者】李彦晶;魏宏安;孙广辉;刘星【作者单位】甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070;甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070;甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070;甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】S225.7+1马铃薯是一种世界性经济作物，中国是全世界马铃薯种植面积最大的国家.近些年来，随着马铃薯种植面积的不断扩大，马铃薯收获机也在快速发展［1－3］.挖掘是马铃薯收获过程中的首要工序，而挖掘装置是马铃薯收获机的核心部件之一，其性能对收获机的整机性能起着决定性的作用［4］.在挖掘过程中，挖掘铲是一个非线性动力系统，其参数设计直接影响着挖掘阻力的大小，进而影响收获机的动力消耗，从而影响马铃薯的挖净率、伤薯率等收获性能指标.如何减小挖掘过程中的牵引阻力是挖掘部件研究设计中的主要内容和技术关键.本文在挖掘铲与土壤作用力学模型的基础上分析4U－1400FD型马铃薯联合收获机挖掘铲各工作参数对挖掘铲牵引阻力的影响，旨在为整机的优化提供理论依据.1 4U－1400FD型马铃薯联合收获机挖掘装置1.1 挖掘装置结构甘肃农业大学工学院研发的4U－1400FD型分级装袋式马铃薯联合收获机的挖掘装置主要由仿形碎土辊、挖掘铲、切土圆盘、仿形碎土辊调节杆和铲架组成，结构如图1所示.图1 挖掘装置结构Fig.1 Structure of digging device1.2 挖掘过程4U－1400FD型马铃薯联合收获机在挖掘过程中，先由挖掘铲铲刃切开土壤的薯层，然后将薯垄掘起，薯垄沿着挖掘铲向上滑行，经过剪切碎裂到防石扇.下层破碎疏松的土壤开始下漏，剩下松碎的土薯混合物沿防石扇顺利进入输送和分离装置.1.3 结构特点为了改善挖掘部件的工作质量，使其挖净率高，伤薯率低，壅土少，收获机的工作阻力小，4U－1400FD型马铃薯联合收获机挖掘装置创新了设计结构（图1）.在该收获机的挖掘装置中，仿形碎土装置和切土挖掘装置总成与机架通过平行四杆结构相连，通过仿形碎土辊破碎地表土块并调节挖掘深度，利用拖拉机液压输出和收获机液压操作装置调节仿形碎土和切土挖掘装置总成高度，从而保持不同挖掘深度下收获机纵向呈水平状态和挖掘铲入土角不变，以满足马铃薯收获、顺利分级、田间掉头、转移及运输行走的要求.4U－1400FD型马铃薯联合收获机的挖掘铲为分体式三阶平面组合结构，纵向剖面呈“～”形，提高了入土和碎土能力，其结构如图2所示.铲刃、二阶铲面和防石扇共同构成一个纵向复合曲面，其中防石扇由开口板和限位板焊合而成，铰接于心轴上.它的功用是若挖掘铲后纵向输送链上有残秧杂物尤其是石块回带时，可绕其连接销向上翻转，以防止石块损坏挖掘铲.图2 挖掘铲结构Fig.2 Structure of digging blade2 4U－1400FD型马铃薯联合收获机挖掘铲的动力学分析2.1 挖掘铲牵引阻力力学模型的建立马铃薯联合收获机挖掘铲的作业对象除马铃薯之外，还有土壤.土壤的强度、含水率、附着力、内聚力因数，外摩擦因数、内摩擦因数、密度等是影响挖掘性能的土壤物理机械性质［5－6］.分别以挖掘铲、土壤为研究对象进行的受力分析（图3～4），其中N0为挖掘铲的法向载荷，N1为作用于前失效面的法向载荷N.图3 土壤受力分析图Fig.3 Load analysis of soil图4 挖掘铲受力分析图Fig.4 Load analysis of digging blade根据图3和图4，把马铃薯联合收获机挖掘铲的工作参数、土壤物理机械性质参数等因素与推动挖掘铲的水平力建立函数关系［7－8］，即挖掘铲在土壤中的牵引阻力力学模型为：式中，G为土块质量（kg）；z为常数；B为土壤的加速力（N），即；γ为土壤的容积密度（kg/m3）；g 为重力加速度（m/s2）；b为铲宽（mm）；d 为挖掘深度（mm），C 为土壤的内聚力（N/cm2）；F1 为土壤剪切面积（m2）；μ 为土壤内摩擦因数，μ＝tanφ，φ为内摩擦角；β为前失效面倾角，即（90°－φ）；Ga为土壤与金属的附着力因数；F0为倾斜耕作部件的面积（mm2）；α为铲面倾角；μ1为土壤与金属的摩擦系数.2.2 挖掘铲主要参数对牵引阻力的影响根据挖掘装置的工作特点，此装置中挖掘铲的主要参数包括设计参数和工作参数［9－10］.其中设计参数有铲面倾角α（°）、铲体长度l0（mm）和铲面宽度b （mm）；工作参数有作业速度ν（m/s）和挖掘深度d（mm）.2.2.1 作业速度对挖掘铲牵引阻力的影响在不同的土壤条件下，土壤的内聚力C、内摩擦角φ和附着力因数Ga取值如表1所示.其中设定的参数分别为：α＝20°，l0＝470mm，b＝1 400mm，d＝200mm，图5是作业速度对挖掘铲牵引阻力的影响曲线.从W1－ν0曲线中可以得出在其它参数一定的情况下，3种土壤中挖掘铲的牵引阻力W1都随着作业速度ν0的增大而逐渐增大，但ν0在0.5～1.5m/s范围内的牵引阻力上升较平缓.因此在考虑生产效率和配套动力的情况下挖掘铲的作业速度ν0应确定在0.5～1.5m/s范围内.表1 土壤机械性质参数Tab.1 Soil mechanical parameters土壤类型 C/（N·cm －2）φ/° Ga/（N·cm－2）0.5 18 5沙壤土 0.3 22 2砂土壤土0.1 20 1图5 作业速度对挖掘铲牵引阻力的影响曲线Fig.5 Eeffect of working velocityon tractive resistance of digging blade2.2.2 铲面倾角对挖掘铲牵引阻力的影响在沙壤土中，其中设定的参数分别为：l0＝470mm，b＝1 400mm，ν0＝0.897m/s，γ＝1 400mm.随着挖掘深度的不同，铲面倾角对挖掘铲牵引阻力的影响曲线如图6所示.W1－α曲线中可以得出，在其它参数一定的情况下，α＜10°时牵引阻力随着α的减小而上升；α＞20°时牵引阻力随着α的增大而上升较快；α在10°～20°范围内牵引阻力上升比较平缓且阻力要比α＜10°时的小.因此挖掘铲的铲面倾角α的合适取值范围为10°～20°.图6 铲面倾角对挖掘铲牵引阻力的影响曲线Fig.6 Eeffect of obliquity on tractive resistance of digging blade2.2.3 挖掘深度对挖掘铲牵引阻力的影响在沙壤土中，其中设定的参数分别为：l0＝470mm，b＝1 400mm，ν0＝0.897m/s，γ＝1 400kg/m3.随着铲面倾角的不同，挖掘深度对挖掘铲牵引阻力的影响曲线如图7所示.从W1－d曲线中可以得出，在铲面倾角、土壤性质等参数一定的情况下，挖掘深度越大，挖掘铲的牵引阻力就越大.因此在满足马铃薯的生长条件和挖净率的前提下，挖掘深度d的合适取值范围为150～300mm（马铃薯块茎通常分布在地表以下150～280mm）.图7 挖掘深度对挖掘铲牵引阻力的影响曲线Fig.7 Eeffect of digging depth on tractive resistance of digging blade2.2.4 铲体长度对挖掘铲牵引阻力的影响在沙壤土中，设定的参数分别为：α＝20°，b＝1 400mm，d＝200mm，γ＝1 400kg/m3.随着作业速度的不同，挖掘铲铲体长度对挖掘铲牵引阻力的影响曲线如图8所示.从W1－l0曲线中可以得出，在土壤特性等参数一定的情况下，挖掘铲的牵引阻力随着铲体长度的增大而增大，l0在430～470mm的范围内牵引阻力变化比较缓慢.掘起物沿挖掘铲铲面向上滑移的过程中，其受力包括：掘起物的重力G、挖掘铲与土壤间的摩擦力F、沿着挖掘铲移动掘起物所需的力P和挖掘铲对土壤的反作用力N，其受力分析简图如图9所示.铲面可分为l1、l2和l33段，当掘起物沿铲面以速度ν0向上滑移时，其动能为E＝，此时使其向上滑移所需要的总能量和做消耗的摩擦功 Af＝mgl3μcosα2 和增加的势能 Ag＝mgl3sinα2是守恒的.故根据能量守恒定律E＝Af＋Ag得出挖掘铲的总长度l0为：掘起物沿着挖掘铲向上滑移的过程中相对速度逐渐降低，等降为零时掘起物停滞不前出现了严重的壅土现象.当ν0 分别为0.897m/s和1.34m/s时，此挖掘铲的总铲长l0 分别为457.1、502.9mm.本机要求挖掘铲在保证掘起物提升高度的前提下，总长度要尽可能的短，所以铲体总长度l0比理论的最大计算值要有所减小.这样以保证掘起物在铲的末端相对速度不会减小到零，使掘起物输送到后面的土署分离装置上，减少壅土.故铲体长度l0的适合取值为470mm.图8 铲体长度对挖掘铲牵引阻力的影响曲线Fig.8 Eeffect of blade length on tractive resistance of digging blade图9 挖掘铲受力分析简图Fig.9 Load analysis of digging blade3 田间收获性能试验田间试验在甘肃省定西市安定区香泉镇进行.在收获前2周，试验地先用割秧机除去茎秆，地表仍有部分杂草覆盖，地势平坦，无障碍物，土壤含水量为15%，垄高260mm，行距为300mm，垄宽600 mm，沟宽为350mm，株距为300mm，结薯深度为150～280mm.土壤类型为沙壤土，土壤质量密度为1 400kg/m3.配套动力为约翰迪尔654拖拉机，功率为47.8kW.试验结果表明：该机挖掘铲入土和碎土性能好；铲面不粘土、不壅土，土垡后送顺畅；与带杆式土薯分离装置配合，土薯分离效果好；薯块挖净率η≥97%，伤薯率η≤5%，符合设计要求及国家农业行业标准《NY/T 648－2002马铃薯收获机质量评价技术规范》规定的指标.4 结论在挖掘铲参数设计中，考虑到土壤类型、土壤物理机械性质等因素，建立了挖掘铲与土壤作用的力学模型.在此模型下分析讨论了挖掘铲各工作参数对挖掘铲牵引阻力的影响，得出4U－1400FD马铃薯联合收获机挖掘铲的最佳组合为：铲面倾角20°，铲体长度为470mm，铲宽1 400mm.通过田间试验，此组合式挖掘铲的入土和碎土性能好；铲面不粘土、不壅土，土垡后送顺畅；薯块挖净率、伤薯率符合规定的指标.参考文献［1］单爱军，刘俊杰，崔冰冰.马铃薯收获机现状与发展趋势［J］.农机化研究，2006（4）：19－20［2］张勋.马铃薯生产机械化与产业发展战略［J］.农机化研究，2008（1）：1－6，15［3］Liu J F，Yang X，Feng X J，et al.The design of combined lifter for harvesting potatoes［C］//The International Agricultural Engineering Conference（IACE2002），Southern Yangtze University，Asian Association for Agricultural Engineering（AAAE），2002，28（30）：320－323［4］宋言明.单行牵引式马铃薯联合收获机的研究与设计［D］.甘肃：甘肃农业大学，2008［5］Ito M，Sakai K，Hata S，et al.Damage to the surface of potatoes from collision［A］.Transactions of the ASAE，1994，37（5）：1431－1433［6］陈书法，李耀明，孙星钊.花生挖掘铲动力学分析与试验［J］.农业机械学报，2005，36（11）：59－62［7］吉尔 W R，范德伯奇G E.耕作和牵引土壤动力学翻译组译.耕作和牵引土壤动力学［M］.北京：中国农业机械出版社，1983：102－160［8］贾晶霞.马铃薯挖掘铲参数优化与性能分析［D］.保定：河北农业大学，2003［9］贾晶霞，张东兴，桑永英.马铃薯挖掘铲计算机辅助分析与模拟试验研究［J］.农业工程学报，2006，22（8）：106－110［10］贾晶霞，张东兴.基于计算机模拟的挖掘铲参数优化与试验分析［J］.华中农业大学学报，2005，24（S1）：103－105。

马铃薯联合收获机控制系统设计马铃薯是人们生活中常见的一种蔬菜，其栽培和收获一直是劳动强度大、效率低的农业工作。

随着科技的发展，人们对马铃薯的栽培和收获提出了更高的要求。

为了提高马铃薯的生产效率和质量，马铃薯联合收获机控制系统设计成为了迫切需要解决的问题。

一、马铃薯的收获方法传统的马铃薯收获方法是通过人工劳动进行收割，效率低下、劳动强度大。

而马铃薯联合收获机的出现，改变了这一现状。

马铃薯联合收获机是一种综合利用挖掘、震动、提升等动作，将地下马铃薯整株收获、卸土、清洗等工序集成在一起的机械设备，具有收获速度快、效率高、劳动强度小等优点。

1. 马铃薯联合收获机的动力系统马铃薯联合收获机的动力系统是整个机器的核心部分，它包括发动机、传动装置、液压系统等。

发动机作为动力源，通过传动装置将动力传递给各个部件，完成收获过程。

而液压系统则负责对机器的升降、振动等功能进行控制。

在设计控制系统时，需要合理安排各个零部件的工作参数，确保整个系统的正常运行。

挖掘系统是马铃薯联合收获机的关键部分，它直接影响着收获的效率和质量。

在设计控制系统时，需要考虑挖掘系统的工作深度、速度和力度等参数，以确保机器能够有效地挖掘马铃薯，并且不会损坏薯块。

清洗系统是保证马铃薯质量的关键部分。

在设计控制系统时，需要考虑清洗系统的水压、喷头布置、清洗时间等因素，确保马铃薯能够被充分清洗干净，避免土壤、杂质残留在薯块表面。

随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断发展，马铃薯联合收获机的智能化控制系统也成为了可能。

通过传感器对马铃薯的成熟度、大小、形状等参数进行实时监测，配合智能控制算法，实现对收获机器的自动化调节和优化，使得机器能够根据实际情况进行精准操作，提高收获效率和质量。

1. 机械系统和电气系统的协调配合马铃薯联合收获机控制系统设计需要充分考虑机械系统和电气系统之间的协调配合。

一方面，机械系统的动作需要被准确地传达到电气系统，实现对各个部件的精准控制。

马铃薯联合收获机控制系统设计本文主要介绍马铃薯联合收获机控制系统的设计。

马铃薯联合收获机是一种用于农业收获的机械设备，它能够在一定范围内自动收获马铃薯，从而提高农业生产效率。

为了保证高效的使用，本文设计了一个控制系统，该系统可以对马铃薯联合收获机进行控制。

1.系统结构整个控制系统由硬件和软件两部分组成。

硬件主要包括传感器、电机和执行器，用于对联合收获机进行物理控制；软件主要包括控制程序，用于对硬件进行逻辑控制。

2.传感器在马铃薯联合收获机上设置了多个传感器，这些传感器能够采集联合收获机周围的环境数据，并将这些数据传输给控制器。

具体来说，设置了以下传感器：2.1.收获组件位置传感器该传感器用于检测联合收获机收获组件的位置，从而确定联合收获机的状态（开启或关闭）。

该传感器用于检测联合收获机上的按钮是否按下，从而触发其对应的执行动作。

该传感器用于检测联合收获机夹爪对土块的压力，以确保夹爪对土块的夹紧力度合适。

2.4. 土壤湿度传感器该传感器用于检测土壤的湿度情况，从而帮助决定马铃薯的收获时机。

3.执行器3.1. 推土板电机该电机用于控制联合收获机的推土板运动，以使马铃薯向马铃薯联合收获机主割器运动方向转移。

该电机用于控制联合收获机的移动，使其能够在田间地头便捷地收获马铃薯。

4.控制程序控制程序是马铃薯联合收获机控制系统的核心部分，它能够对传感器和执行器进行逻辑控制。

具体来说，控制程序能够实现以下功能：4.1.控制马铃薯收获组件的开启和关闭控制程序能够通过接收收获组件位置传感器的数据来判断马铃薯收获组件的开启和关闭状态，从而对其进行控制。

4.2.控制推土板的运动控制程序能够通过接收按钮传感器的数据来控制夹爪的运动，以捡起马铃薯。

4.4.控制联合收获机的移动综上所述，本文设计的马铃薯联合收获机控制系统可以对马铃薯联合收获机进行控制，从而提高农业生产效率。

4UFD-1400型马铃薯联合收获机改进设计与试验魏宏安;张俊莲;杨小平;黄晓鹏;戴立勋;孙广辉;刘星【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2014(000)003【摘要】针对4UFD-1400型马铃薯联合收获机田间收获试验中存在的传动速度偏高，输送系统易对薯块表皮造成擦伤，薯块输送和分级装袋自然流动不畅，有滞留堆积现象等问题，对该机传动系统、薯块输送系统进行了改进设计，并在平播旱地和全覆膜双垄播旱地进行了马铃薯收获试验。

试验结果表明，改进机型土薯分离、薯秧分离、薯块输送、分级装袋等各部分的工作更协调、平稳、可靠，对全膜双垄播旱地和平播旱地马铃薯收获的质量和适应性好，对薯秧、杂草、地膜的分离能力强，可在不清除地膜、薯秧和杂草的条件下不缠绕、不堵塞地顺利作业；损失率、伤薯率、破皮率和含杂率分别低于0.8%、1.8%、2.9%和1.2%，较改进前显著降低，符合国家农业行业标准《NYT 1130-2006马铃薯收获机械》的规定；整机结构更紧凑，机组机动性更好，适用于土质松软、无板结的旱地（覆膜）种植马铃薯收获作业。

%Aimed at the existing problems revealed in a field test of4UFD-1400 potato combine harvester, such as higher transmission speed, easy bruising on potato tuber epidermis, and blockade in potato conveying and grading bagging process, the transmission system, potato tuber conveying system, and stalk separating device of the machine were improved, and potato harvest experiments were conducted on parallel sowing dry land and double ridge sowing fully-mulching dry land. The results of field harvest contrast tests showed that the devices for soilseparation, stalk separation, potato tuber conveying, grading and bagging of the improved machine work more stably and reliably compared to the original one. The improved machine exhibits good quality and adaptability to the potato harvest both in the parallel sowing dry land and double ridge sowing fully-mulching dry land, and also good ability for the separation of potato seedlings, weeds, and mulch films. It can work effectively in the conditions without clearing mulch films, potato seedlings, and weeds. The improved design of the potato vertical lifting device and additional design of a chain rod type horizontal conveying device for graded tubers effectively prevents potato tubers from stacking and being in the conveying process, and enhances the soil separation. The potato harvester enables a one-stop achievement of potato digging, soil-potato separating, stalks, weeds, and mulch films removing, potato conveying, grading, collecting, and bagging procedures. The tuber size grading can be adjusted according to the user's requirements. The potato harvesting operation requires only one tractor driver and two auxiliary workers, which effectively decreases the labor cost, simplifies the commodity potato processing links, and enhances the production efficiency. When the harvester is matched with a John Deal JDT654 type tractor with the rated power of 48 kW, its working productivity achieves 0.46 hm2/h. Meanwhile, the potato loss rate, injury rate, skin-broken rate, and impurity rate are less than 0.8%, 1.8%, 2.9%, and 1.2%, respectively. These four indicators decrease significantly compared with the original machine, which meet the requirements of the national agricultural industrial standard as NY/T 1130-2006 potato harvesting machinery. The whole structure is more compact, and beautiful, and the assembling unit mobility is better. It is suitable for harvesting the potatoes planted in the dry land and the film covering dry land with soft soil and no hardening.【总页数】6页(P12-17)【作者】魏宏安;张俊莲;杨小平;黄晓鹏;戴立勋;孙广辉;刘星【作者单位】甘肃农业大学工学院，兰州 730070;甘肃农业大学农学院，兰州730070;甘肃农业大学工学院，兰州 730070;甘肃农业大学工学院，兰州 730070;甘肃农业大学工学院，兰州 730070;甘肃农业大学工学院，兰州 730070;甘肃农业大学工学院，兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】S225【相关文献】1.4UFD-1400型马铃薯联合收获机薯秧分离装置设计 [J], 孙广辉;魏宏安;李彦晶;刘星2.4UFD-1400型马铃薯联合收获机的研制 [J], 魏宏安;王蒂;连文香;邵世禄;杨小平;黄晓鹏3.4UFD-1400A1型马铃薯联合收获机的试验研究 [J], 姜彦武;艾力·哈斯木;魏宏安;史明明4.基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机设计与试验 [J], WEI Zhongcai;LI Hongwen;SUN Chuanzhu;LI Xueqiang;SU Guoliang;LIU Wenzheng5.马铃薯联合收获机车身调平系统设计与试验 [J], 孙永佳;周军;李学强;孙宜田;张志起;陈刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

4UFD—1400型马铃薯联合收获机功能原理的设计
杨小平;史明明;魏宏安;赵武云
【期刊名称】《中国农机化学报》
【年(卷),期】2013(34)5
【摘要】通过对马铃薯产业及市场进行调研分析,明确了马铃薯机械化生产的重要性,提出相关设计要求。

为了使4UFD—1400型马铃薯联合收获机的设计和研发建立在科学的基础上,本研究采用设计方法学相关内容对其进行功能原理设计。

在明确设计任务的基础上,对4UFD—1400型马铃薯联合收获机进行功能划分和功能分析,建立了总功能图和功能结构图。

采用简单评价法中的名次计分法对筛选出的几个方案进行评价,确定了最优方案组合,为该机生产提供理论依据。

【总页数】5页(P109-113)
【关键词】马铃薯;联合收获机;机械设计方法
【作者】杨小平;史明明;魏宏安;赵武云
【作者单位】甘肃农业大学工学院
【正文语种】中文
【中图分类】S225.71
【相关文献】
1.4UFD-1400型马铃薯联合收获机薯秧分离装置设计 [J], 孙广辉;魏宏安;李彦晶;刘星
2.4U-1400型马铃薯联合收获机的设计 [J], 史明明;魏宏安;胡忠强;刘星;杨小平
3.4UFD -1400A1型薯类联合收获机提升装置运动分析与仿真 [J], 刘星;魏宏安;杨小平;李彦晶;孙广辉;胡忠强;史明明
4.4UFD-1400型马铃薯联合收获机改进设计与试验 [J], 魏宏安;张俊莲;杨小平;黄晓鹏;戴立勋;孙广辉;刘星
5.4UFD―1400型马铃薯联合收获机挖掘装置的设计及有限元分析 [J], 杨小平;魏宏安;赵武云;张克平;戴飞
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马铃薯联合收获机控制系统设计马铃薯是世界上最重要的农作物之一，其收获过程通常是一项繁琐而劳力密集的任务。

马铃薯联合收获机的使用能大大提高马铃薯的收获效率，减轻农民的劳动负担。

本文将介绍马铃薯联合收获机控制系统的设计。

马铃薯联合收获机控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。

硬件设计主要涉及到传感器、执行器和控制器的选择和布置，软件设计主要涉及到控制算法的开发和实现。

在硬件设计中，我们需要选择合适的传感器来感知马铃薯的相关信息，如马铃薯的大小、形状和位置等。

常用的传感器包括激光传感器、摄像头和超声波传感器等。

这些传感器可以通过信号处理电路将传感器输出的模拟信号转换成数字信号，然后传输给控制器进行处理。

执行器的选择主要考虑马铃薯的收获过程中的机械运动，如割刀的切割、收获机的行进和马铃薯的收集等。

通常，我们可以采用气动或电动执行器来实现这些机械运动。

除了选择合适的执行器之外，我们还需要设计机械结构来支持执行器的运动，并确保其稳定性和可靠性。

控制器是马铃薯联合收获机控制系统的核心部分，它负责接收传感器的信号，并根据预设的控制算法进行相应的控制。

控制器可以采用单片机、PLC或嵌入式系统等，具体选择取决于控制系统的要求和性能需求。

在软件设计中，我们需要开发控制算法来实现对马铃薯联合收获机的控制。

控制算法的设计需要考虑到马铃薯的各项特性和收获机的机械运动特征。

常用的控制算法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。

我们可以根据实际需求选择合适的控制算法，并进行模拟仿真和实验验证。

马铃薯联合收获机控制系统的设计是一个复杂而综合的工程，需要考虑到硬件和软件两个方面的因素。

通过合理设计和优化控制系统，可以提高马铃薯的收获效率，减轻农民的劳动负担，提高农业的生产效益。

马铃薯联合收获机控制系统设计马铃薯是一种重要的农作物，广泛种植于世界各地。

马铃薯的收获是一个繁重的工作，传统的收获方式主要是依靠人工劳动，效率低下，成本较高。

因此研发一种高效、自动化的马铃薯联合收获机成为了一个重要的课题。

本文将着重介绍马铃薯联合收获机的控制系统设计。

一、系统结构设计马铃薯联合收获机主要由收获机构、传送机构、清洗机构、分类分选机构、控制系统等部分组成。

控制系统起着至关重要的作用，它通过对各个部件的控制，实现对马铃薯的高效收获和处理。

1. 收获机构：收获机构是马铃薯联合收获机的核心部分，主要由挖掘刀、输送带等部件组成。

收获机构的工作原理是通过挖掘刀将马铃薯从土壤中挖取，并通过输送带将其传送至后续的处理部分。

2. 传送机构：传送机构主要由输送带和输送轨道组成，其作用是将挖取的马铃薯高效地传送至后续的清洗和分类分选机构。

3. 清洗机构：清洗机构主要由清洗装置和输送带组成，其作用是对挖取的马铃薯进行清洗，去除土壤和杂质。

4. 分类分选机构：分类分选机构主要由输送带、分选装置等组成，其作用是根据马铃薯的大小和品质对其进行分类分选，以便后续的包装和销售。

5. 控制系统：控制系统是整个马铃薯联合收获机的大脑，它通过对各个部件的控制，实现对马铃薯的高效收获和处理。

控制系统的设计是本文的重点内容，下面将对其进行详细介绍。

二、控制系统设计1. 控制系统的功能要求（1）实时监测各个部件的运行状态，及时发现故障并报警。

（2）实现对收获机构、传送机构、清洗机构、分类分选机构等部件的精确控制，保证马铃薯的高效收获和处理。

（3）实现对马铃薯的分类分选，将符合要求的马铃薯送至包装区，提高产品的品质和降低成本。

2. 控制系统的硬件设计控制系统主要由PLC（可编程逻辑控制器）、传感器、执行器等硬件组成。

传感器主要包括光电传感器、压力传感器、温度传感器等，用于实时监测马铃薯的状态和各个部件的运行状态。

执行器主要包括电机、气缸等，用于对各个部件进行精确控制。