分拣式马铃薯联合收获机设计与试验

Design and experimentation of sorting-type potato combined harvester

摘要

目的 马铃薯是我国第四大粮食作物，种植面积和产量均居全球第一。我国马铃薯以鲜食为主，为提高其储藏保鲜周期，对马铃薯收获品质要求较高。传统马铃薯联合收获机作业易造成马铃薯表皮破损和薯块损伤，影响马铃薯后期贮藏与销售，且分段收获人工捡拾劳动强度大，增加了种植成本。因此，鲜食马铃薯低损联合收获机需求迫切。 方法 针对鲜食马铃薯高效低损联合收获需求，结合鲜食马铃薯种植农艺，分析了马铃薯机械收获损伤机理，确定了鲜食马铃薯联合收获机整机设计方案和各关键部件的结构形式及参数，研制了一种集低阻挖掘、柔性输送、薯土分离、人工捡拾、装箱或装袋作业于一体的分拣式马铃薯联合收获机。整机采用低速缓振辅助分离、去土排杂与人工分拣相结合的作业方式，并在尾部设计了吨包收集平台，缩短了分离输送距离，减少薯块碰撞和跌落次数，显著降低了收获损伤和含杂率，提高了人工分拣效率和作业效率。 结果 田间试验表明，分拣式马铃薯联合收获机损失率为2.84 %，伤薯率为1.31 %，含杂率为2.19 %，破皮率为2.1 %，收获效率为0.13 hm²·h^-1，各项性能指标均满足马铃薯联合收获机农业行业标准要求。 结论 分拣式马铃薯联合收获机收获破皮和损伤率低，适用于鲜食马铃薯联合收获，具有广阔的推广应用前景。

Abstract

Objective Potatoes are the fourth largest grain crop in China， with the planting area and yield ranking first globally. In China， potatoes are primarily consumed fresh， and there is a high demand for improved storage and preservation periods to enhance the quality of potato harvest. Traditional potato combine harvester operations easily lead to damage to the potato skin and tubers， affecting the later storage and sales of potatoes. Moreover， the labor-intensive manual picking of segmented harvesting increases the planting cost. Therefore， there is an urgent demand for a low-loss combined harvester for fresh potatoes. Methods To meet the efficient and low-loss combined harvesting demand for fresh potatoes， considering the agronomy of fresh potato cultivation， the mechanical harvesting damage mechanism of potatoes was analyzed. The overall design scheme of the combined harvesting machine for fresh potatoes， along with the structural forms and parameters of key components， was determined. A sorting-type combined harvesting machine for potatoes was developed，which integrated low-resistance digging， flexible conveying， soil-potato separation， manual picking， and box or bag packaging operations. The machine adopted the operation mode of low-speed slow vibration auxiliary separation， soil removal， and impurity removal combined with manual sorting. A ton package collection platform was designed at the tail， which shortened the separation and transportation distance， reducing the collision and drop times of potato pieces， significantly reducing the harvest damage and impurity rate， and improving manual sorting efficiency and operation efficiency. Results Field experiments demonstrated 2.84% of loss rate of the sorting type potato combine harvester， 1.31% of the potato damage rate， 2.19% of the impurity content rate， 2.1% of the skin breaking rate，and 0.13 hm2/h of the harvesting efficiency. All performance indicators met the agricultural industry standards for potato combined harvesting machines. Conclusion The sorting type potato combine harvester has a low rate of peeling and damage during harvesting， making it suitable for the combined harvesting of fresh potatoes and has broad prospects for promotion and application.

Graphical abstract

关键词

鲜食马铃薯 / 联合收获机 / 人工分拣 / 田间试验

Key words

Fresh potatoes / Combine harvester / Manual sorting / Field experiment

马铃薯是我国第四大粮食作物，消费以鲜食为主，近一半为早熟品种，其机械化收获分为分段收获和联合收获。分段收获后期需要大量人工进行捡拾，劳动强度大，生产成本高，已不满足马铃薯产业可持续发展要求；但传统的联合收获，为达到清洁收获和装箱要求，机具不可避免的采用多级清选输送和强制抖动实现土薯分离，薯块经多次碰撞、挤压、跌落，难以避免机械损伤^［1-3］，易造成表皮破损和内部损伤，引起马铃薯薯块表层褐变或形成黑皮，造成马铃薯品质下降，影响后续储藏及销售，加剧马铃薯产业种植风险^［4-5］。因此，马铃薯低损联合收获机成为研制热点。

欧美国家马铃薯消费以加工型食用消费为主，机械收获时造成的损伤对后期加工影响较小，一般采用大型联合收获机收获，但大型联合收获机作业时损伤及破皮率较高，并不适合国内鲜食马铃薯收获^［6-10］。日本、韩国等国家设计的分拣型马铃薯联合收获机，可用于鲜食马铃薯低损收获，如松山GSA600型马铃薯收获机，采用履带行走底盘，整机长度仅2.76 m，可用于丘陵山区小地块鲜食马铃薯收获^［11-12］；国内学者针对鲜食马铃薯收获也进行了初步研究，如魏忠彩等设计的履带自走式分拣型马铃薯收获机，采用无级变速液压驱动底盘，作业效率大于0.05 hm²·h^-1。但此类分拣型马铃薯收获机机型偏小，没有碎土除杂功能，影响人工捡拾工作效率，整机收获效率偏低，仅适用于丘陵山区小地块作业。

针对鲜食马铃薯采用机械联合收获易损伤的难题，本研究采用人工捡拾来代替机器分选，并在传统鲜食马铃薯联合收获机基础上设计了去土排杂装置和吨包收集平台，不仅能降低机械收获损伤，还提高了人工分拣效率及转运效率，能够满足鲜食马铃薯高效低损收获的需求，降低了劳动强度和生产成本，具有较好的实用价值和推广意义。

1 整机结构及工作原理

1.1　整机结构

分拣式马铃薯联合收获机设计作业幅宽为900 mm，可满足不同垄距种植的马铃薯收获需求。整机主要由机架、行走装置、牵引装置、仿形挖掘装置、两级输送装置、去土排杂装置、分拣平台、集薯装置、液压系统等组成，整机结构如图1所示。

整机设计了前后两级分离输送装置，并在两级分离输送之间设计了五辊去土排杂装置。第一级输送为前提升分离输送，采用直凹组合式输送链，可实现薯土混合物大倾角输送；中间为五辊去土排杂装置，由5个排杂辊组成，呈高低波浪起伏布置，该布置增大了排杂空间和抖动幅度，提高了排土、除秧、除杂效果，便于后续人工捡拾薯块，提高了分拣工作效率；二级输送为人工分拣输送，并在两侧配置了分拣平台，左右各配置2~3人进行薯块捡拾并放置到集薯通道内，分拣时可按照薯块大小等级进行分级捡拾，收集的薯块可以直接按照等级进行销售；前部挖掘输送由液压油缸控制升降，便于地头转弯及田间行走；机器后部设计了集薯平台，设计有4个集薯通道，方便换袋。集薯平台可实现液压升降，降低了薯块收集时跌落损伤，集薯平台可实现薯块装袋、装箱、装吨包等收集功能，薯块收集完成后可实现侧边卸包，防止卸掉的吨包压垄，阻碍下一垄马铃薯收获。该机主要技术指标见表1。

1.2　工作原理

收获作业时，分拣式马铃薯联合收获机在拖拉机牵引下运行，镇压辊置于挖掘铲前的薯垄上，将土壤疏松，同时实现挖掘深度的调整。然后挖掘铲入土，铲起大量的薯土秧杂混合物，同时挖掘铲两侧的切秧装置切开土壤及秧蔓杂草，与挖掘铲共同构成薯土输送空间。随着收获机持续前进，薯土混合物推送至前提升分离输送装置，前提升分离输送链将薯块和土杂一起向上输送至去土排杂装置，通过5个排杂辊组合排列及旋转，实现薯块与秧蔓、土杂初级分离，薯块及较大的土块继续向后输送至分拣输送装置，站立在分拣输送装置两侧的工作人员将薯块捡拾至集薯通道，实现马铃薯收集装箱或装袋。当卸车时，集薯平台向外旋转90º，同时转臂降至地面，然后转臂油缸控制转臂张开，吨包接触地面，在摩擦力的作用下，从平台脱离，至此收获机完成了整个作业流程。

2 主要部件设计

2.1　挖掘装置设计

挖掘铲的设计应以减少挖掘阻力，降低能耗，提高碎土能力同时增加耐磨性为原则^［13］。挖掘铲结构一般根据收获机型式选择，小微型挖掘式收获机为了降低动力消耗，多采用振动式单铲结构，转笼式挖掘收获机多采用曲面铲，大型挖掘式收获机及联合收获机，多采用整体或分体式平面铲^{［7，14-15］}。本机选用三角形平面铲，材料为65 Mn，结构如图2所示。挖掘铲采用组合式分体设计，每个分铲之间留有滑草间隙，具有良好的滑切性能，降低了挖掘阻力，提高了挖掘可靠性。此外，为了实现平稳输送，保证铲面和前提升分离输送链的间隙，挖掘铲片后部设计了分石栅板，分石栅板可以防止石块、土块等硬物损坏输送链。

铲刃斜角γ和挖掘铲面倾角α、铲片长度L是三角形平面铲的主要结构参数，其设计值直接影响挖掘铲工作阻力及工作性能，合理的挖掘铲结构参数有利于提高挖掘铲入土和碎土能力，降低挖掘阻力^［16-19］。

铲刃斜角γ取值影响挖掘铲使用寿命及工作阻力，铲刃斜角越小，挖掘阻力越小，但铲刃斜角过小，会导致挖掘能力不足，因此，铲刃斜角γ在设计时要考虑到挖掘铲的综合性能^［20-21］。挖掘铲受力分析如图3所示，为使挖掘铲具备自洁能力，挖掘铲向前铲切土壤产生的滑切力应大于铲刃上摩擦力。

根据受力平衡建立方程推导出铲刃斜角计算公式如下：

（1）

式中，\gamma为铲刃斜角，（°）；\phi为土壤对钢的摩擦角，（°）。

土壤和钢铲的摩擦角一般为30º~36º，根据式（1），最终确定本挖掘铲的铲刃斜角γ为49º。

铲面倾角α为挖掘铲面入土作业时与地面之间的夹角。挖掘铲在作业时，要确保挖掘的薯土混合物沿着铲面上升，不能发生回落和壅土。如图4所示，根据薯土混合物受力分析进行推导可以得到铲面倾角α的计算公式如下：

a=\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{n}\frac{F_{s\mathrm{1}}-\mu G_s}{\mu F_{s\mathrm{1}}+G_s}（2）

式中，\alpha为铲面倾角（°）；F_{S\mathrm{1}}为挖掘阻力（N）；G_S为薯土混合物重力（N）；\mu为土壤对钢铲的摩擦系数。

由式（2）可知，铲面倾角α和挖掘阻力成反比，铲面倾角α值越大，挖掘铲工作阻力就越大，但挖掘铲入土性能会改善，并且可以达到较佳的破碎效果；铲面倾角α取值越小，挖掘铲工作阻力越小，但挖掘铲入土性能和土壤破碎效果变差，不利于薯土分离，另外同等长度的挖掘铲，铲面倾角越小，其薯土提升高度越低，不利于结构设计^［22-24］。在实际应用中，马铃薯收获机铲面倾角α的取值主要取决于薯土的提升高度，与安装于挖掘铲后的前提升分离输送装置密切相关，在满足前提升分离输送部件结构设计前提下，尽量降低铲面倾角，减小挖掘阻力^［25］。分拣式马铃薯联合收获机前提升分离输送装置，其提升倾角较大，需要挖掘铲将薯土混合物提升较大的高度，因此，本机铲面倾角最终取值为24°。

如图4所示，挖掘铲长度L由L₁和L₂两段组成。挖掘铲前段长度L₁是指挖掘铲在薯垄里的长度，其数值由铲面倾角α和平均挖掘深度h₁决定，本机平均挖掘深度为180 mm，挖掘铲后段长度L₂可利用能量守恒定理进行推算，整理后的方程如（3）所示：

L=L_{\mathrm{1}}+L_{\mathrm{2}}=\frac{h_{\mathrm{1}}}{\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}a}+\frac{{v_s}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{2}\mathrm{g}(\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{n}\phi \mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}\alpha +\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}\alpha )}（3）

式中，v_s为收获机挖掘速度（m·s^-1）；\phi为土壤对钢铲的摩擦角。

本机挖掘速度按0.5 m·s^-1，根据式（3）计算，挖掘铲理论长度为454 mm，最终将挖掘铲长L确定为455 mm。

2.2　前提升分离输送设计

土薯分离主要靠机械振动来实现，要提高分离效率，就要增大输送链振动强度，薯块与链杆之间碰撞强度也变大，伤薯率上升；要降低伤薯率，就需要减轻薯块碰撞和摩擦次数^［26］。本机为降低伤薯率，前提升分离输送链采用低速缓震设计，去掉了抖动装置，实现了低损柔性输送。前提升分离输送采用链杆式输送链，主要由被动轮、支撑轮、输送链、支撑架焊合、传动总成、主动轮轴等组成（图5）。

为了缩短整机长度，前提升分离输送需要在较短的距离下，将薯土混合物提升至去土排杂装置，前提升分离输送链倾角大于传统收获机分离输送链的倾角，根据整机结构设计需要，前提升分离输送链倾角设计值为36°。因此前提升分离输送的主要功能是将薯土混合物提升至去土排杂装置，兼具清选分离功能，输送链在从动轮和支撑轮的张紧及支撑下，主动轮带动输送链缓慢转动，实现薯土低速缓震输送。

2.2.1　前提升分离输送链设计

传统马铃薯收获机分离输送链一般采用直杆与尼龙皮带铆接而成，为了提升输送分离效率，其输送倾角一般应小于30°^［27］，而该机前提升分离输送链倾角为36°，为更好的实现薯块提升，增强分离能力，设计了三凹一直组合式输送链如图6所示，直杆和3个凹杆组合形成内凹空间，直杆起到挡板作用，防止薯块滚落，直杆和凹杆组合排列，增大了筛分面积。

线速度是分离输送链的重要参数，合理的线速度值能保证薯土混合物输送顺畅。根据经验，分离输送链的线速度和收获机行进速度相关，可由式（4）确定：

\lambda =\frac{{\nu }_{\mathrm{q}}}{{\nu }_f}（4）

式中，{\nu }_{\mathrm{q}}为收获机行进速度（m·s^-1）；{\nu }_f为前提升分离输送链线速度（m·s^-1）；\lambda为速度系数。

在分离输送阶段，输送杆条的线速度若过快，会对薯块造成损伤，通常其线速度与收获机前进速度有一定的配比关系，比值一般大于1，即其输送链线速度要大于收获机行进速度^［9］，以保证薯土混合物向后输送通畅。本机理论作业速度 0.5 m·s^-1，因此前提升分离输送链线速度设计值为0.8 m·s^-1。本文设计的前提升分离输送链由液压马达驱动，可以通过调速阀在一定速度内实现无级调速，可以得到不同的分离输送链线速度，提高了分离输送适应性。

2.3　去土排杂装置设计

去土排杂装置如图7所示，其结构主要由排杂辊、高度调整板、安装架和传动装置等部分组成。去土排杂装置共设有5组排杂辊，排杂辊上安装有橡胶拨轮，排杂辊拨轮呈交错布置。为增加排杂辊拨轮与薯块、土块及杂质之间的滚动分离幅度，排杂辊呈前低中高后低型式布置，工作时，薯土混合物呈波浪高低起伏向后输送，提升了分离强度，延长了分离距离，实现了更好的分离效果。

2.3.1　拨轮设计

根据排杂原理可知，排杂空间越大，排杂能力越强。另外，当输送转速一定时，排杂辊拨轮齿数增加会提高薯土杂混合物的抖动频率，进而提高分离效果。根据设计经验，拨轮的齿数应多于4个^［28］，但也不能过多，齿数过多会造成排杂空间变小。本机采用六齿拨轮如图8所示，六齿拨轮形成的排杂持薯空间相等，即W1=W3=W2，六齿拨轮可以增大排杂空间，且排杂空间较均匀，避免因持薯空间过小而造成的薯块挤伤^［28］。

2.3.2　去土排杂过程薯块力学分析

去土排杂过程中，工作前段土壤和杂质较多，对薯块起到保护作用，后段仅剩一些较大的土块和秧蔓，因此需要对薯块进行力学分析，如图9所示，ω为排杂辊的转动方向。

薯块主要受到拨指对其的推力或者支撑力F_t1、F_t2，摩擦力F_f1、F_f2，以及自身重力G作用，忽略拨轮转动对薯块产生的离心力，薯块能够被拨指拨动并且输送到下一拨指的必要条件为^［29］：

\left\{\begin{array}{l}{F}_{t\mathrm{1}}{S}_{\mathrm{2}}\left(\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}\beta +{\mu }_{\mathrm{1}}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}\beta \right)+{\mu }_{\mathrm{1}}{F}_{t\mathrm{1}}{S}_{\mathrm{1}}-G{S}_{\mathrm{2}}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}\alpha \ge \mathrm{0}\\ F_{t\mathrm{1}}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}\beta +{\mu }_{\mathrm{1}}{F}_{t\mathrm{2}}+{\mu }_{\mathrm{1}}{F}_{n\mathrm{1}}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}\beta -G\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}\alpha \ge \mathrm{0}\end{array}\right\}（5）

式中，{\mu }_{\mathrm{1}}为薯块和拨指的摩擦系数。

根据受力分析图可知，薯块在输送过程中，由于前后排杂辊等相位旋转，所受拨指对薯块的推力F_t1和F_t2之间的夹角β变化较小，薯块重力G与Y轴方向夹角α在滚动过程中不断变化。薯块在去土排杂过程中的受力较为复杂，作业土壤性状、前提升分离输送速度和排杂辊排列角度均会对其受力情况产生影响，本文设计的前低中高后低波浪推进五辊排杂辊，在实际试验中，清土排杂效果好，提高了后续人工捡拾薯块的效率。

2.4　分拣输送装置设计

分拣输送装置主要由从动轮组合、输送链、隔板、安装架焊合、主动轮组合、后挡板、集薯装置等组成，如图10所示，去土排杂装置分离后的薯块、土块和秧蔓等杂质由排杂轮抛送至输送链隔板内侧，随着输送链向后输送。在输送的过程中，站在分拣输送两侧的工作人员将薯块捡拾至输送链隔板外侧，然后薯块随输送链传递至集薯装置，土块和秧蔓等杂质由中间排出。

集薯通道，如图11所示，安装在分拣输送链后侧，从输送链输送过来的薯块经集薯通道掉落在由挂钩固定的收纳袋中。活动隔板由拉簧锁紧，工作时通过转动活动隔板可以改变薯块的输送通道，实现不停车卸袋、套袋，提高收获效率。

2.5　集薯平台设计

集薯平台主要由提升架、支撑架、固定平台、转臂平台及控制油缸组成，固定平台和转臂平台构成装袋或装箱工作平台，如图12所示。为了避免薯块跌落损伤，平台采用可升降设计，薯块收集开始时，平台提升至最高位置，随着薯块的逐渐装满，分拣平台工作人员操控手柄将平台落下。针对规模种植吨包收集的需求，集薯平台可以实现吨包收集及侧边卸包，侧边卸包可以避免吨包压垄，方便下一行马铃薯收获。

薯块下落高度是集薯平台重要的设计参数，其数值大小会使薯块产生不同程度的跌落损伤。为了降低损伤率，对集薯过程中薯块跌落过程进行运动分析，薯块下落时，被分拣输送带以一定的速度抛出至集薯通道，忽略薯块在集薯通道内的速度变化，由于跌落过程中薯块只受自身重力（忽略空气阻力），薯块被抛出后做匀变速曲线的下落运动^［3］，以薯块被抛出时与集薯通道的脱离点为原点，建立坐标系，薯块跌落至集薯平台的运动轨迹如图13所示。经方程推导到出薯块跌落至集薯平台的速度计算公式如下：

V_l=\sqrt[]{V^{\mathrm{2}}\mathrm{c}\mathrm{o}{\mathrm{s}}^{\mathrm{2}}\alpha +V^{\mathrm{2}}\mathrm{s}\mathrm{i}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}}\alpha +\mathrm{2}g{H}_l}（6）

式中，V为薯块离开集薯通道时速度（m·s^-1）；H_l为跌落高度（m）；\alpha为集薯通道地板与Y轴夹角（°）。

由式（6）可知，收集平台跌落高度越高，跌落时速度就越大，薯块的损伤程度越大。查阅相关的资料可知，薯块跌落高度应小于300 mm^［30-31］，本研究所设计的集薯平台与集薯通道最大间距为260 mm。

3 田间性能试验

3.1　试验条件

样机试制完成后，于2021年10月15日至10月19日，对分拣式马铃薯联合收获机进行了性能试验。试验地点在山东省农业机械科学研究院章丘试验基地（117°27′E，36º75′N），试验面积约30亩。试验基地地势平坦，土壤类型为黄棕壤土，马铃薯种植品种为荷兰7号，种植时间8月15日，生长期约65 d，马铃薯产量约37 500 kg·hm^-2，大垄双行种植，行距1300 mm，株距250 mm，垄顶宽 400 mm，土壤绝对含水率22.6%，马铃薯茎叶留茬长度120 mm。试验对象为中原二作区马铃薯鲜食早熟品种，种植模式及生长状态满足试验要求，试验具有代表性。试验当天先对田间环境进行了调查，根据仪器设备操作规程，使用土壤水分仪、紧实度仪在试验田两端及中间5个区域共25个点进行土壤含水率、土壤坚实度的参数测量，经统计整理，田间试验环境数据如表2所示。

3.2　试验方案及指标

分拣式马铃薯联合收获机样机试验方案主要依据《NYT 1130-2006马铃薯收获机械》农业行业标准制定，田间试验时，拖拉机采用低一档牵引样机进行收获试验，试验区分为调试稳定区、指标测定区。指标测定区长度为20 m，在指标测定开始前，还应有不少于20 m的调试稳定区，试验共5次。马铃薯联合收获机有4个主要性能指标，包括损失率P_l、伤薯率P_d、破皮率P_s和含杂率P_i，整理并记录每次样机试验的数据通过计算得到测定值。

3.3　试验结果

分拣式马铃薯联合收获机分别在山东章丘市和胶州市进行性能试验和示范演示（图14）。性能试验中，收获作业速度为低速一档，每个作业行程为20 m，共进行5个标段收获试验，根据5个作业标段试验数据求平均值（表3）。经统计，分拣式马铃薯联合收获机损失率2.84%，伤薯率1.31%，含杂率2.19%，破皮率2.11%。试验结果表明，分拣式马铃薯联合收获机各项指标均超过农业部行业标准要求，各工作部件设计合理，工作可靠，满足设计指标要求。章丘试验田土壤类型为轻壤土，收获时土壤含水率较高，马铃薯收获时薯土分离效果略差，另外由于人工捡拾的局限性，一些较小的马铃薯存在漏捡，造成含杂率和损失率略高。

4 结论

本研究针对传统马铃薯联合收获机收获鲜食马铃薯时破皮率高、损伤大等难题，制定了“低速缓震分离+碎土除杂+人工捡拾”收获方案，研制了一款集低阻挖掘、柔性分离输送、薯土杂分离、薯块人工捡拾、装箱或装袋等作业于一体的鲜食马铃薯低损联合收获机。薯块经挖掘、输送、除杂后，由人工将马铃薯从秧蔓及土块杂质中捡拾至输送通道，缩短了传统联合收获机分离输送距离，减小了薯块碰撞和跌落次数，显著降低了收获损伤，实现了鲜食马铃薯低损联合收获。所研制的两级低速缓振输送装置加五辊波浪去土排杂分离装置，可有效去除土壤及秧蔓杂质，避免薯块碰撞，实现了柔性低损除杂及分离输送；还创新设计一种适于吨包收集及卸包的薯块收集平台，平台收集高度可调，可侧边卸包，有效降低跌落损伤，提高了转运效率。机器经机械工业农业机械产品质量检测中心（济南）检验（JW201909007），损失率为2.7%，伤薯率1.5%，破皮率2.3%，含杂率2.3%，均达到或超过马铃薯联合收获机行业标准要求，能够较好的完成鲜食马铃薯联合收获作业，解决了传统联合收获机收获破皮率、损伤率高等难题，具有广阔的推广应用前景。

参考文献

[1] 李彦彬，张兆国， 王圆明， 等. 马铃薯收获机多级输送分离装置设计与试验［J］.沈阳农业大学学报，2021，52（6）：758-768.

[2] Li Y B， Zhang Z G， Wang Y M， et al. Design and experiment of multistage conveying and separating device for potato harvester［J］. Journal of Shenyang Agricultural University，2021，52（6）：758-768.

[3] 邓伟刚. 马铃薯块茎碰撞损伤特性与表皮摩擦损伤机理研究［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2021.

[4] Deng W G. Study on the collision damage characteristics and peel friction damage mechanisms of potato tubers［D］. Hohhot： Inner Mongolia Agricultural University，2021.

[5] 万恩超， 尚书旗， 王东伟， 等. 牵引式马铃薯联合收获机的设计与试验［J］.农机化研究， 2019， 41（7）：80-84.

[6] Wan E C， Shang S Q， Wang D W， et al. Design and test of tractive potato combined harvester［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2019， 41（7）：80-84.

[7] 高占红. 马铃薯跌落损伤及运动学特性研究［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2021.

[8] Gao Z H. Investigation of the dropping damage and the kinematics characteristics of potatoes［D］. Hohhot： Inner Mongolia Agricultural University，2021.

[9] 王咏梅， 孙伟， 王关平. 关于马铃薯收获中机械损伤的研究［J］.安徽农业科学，2014，42（9）：2837-2840.

[10] Wang Y M， Sun W， Wang G P. Research on mechanical damage to potato in harvesting［J］. Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2014，42（9）：2837-2840.

[11] 吕金庆， 田忠恩， 杨颖， 等. 马铃薯机械发展现状、存在问题及发展趋势［J］.农机化研究，2015，37（12）：258-263.

[12] Lü J Q， Tian Z E， Yang Y， et al. The development situation，existing problems and development trend of potato machinery［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2015，37（12）：258-263.

[13] 吴金娥. 单行振动式马铃薯挖掘机关键部件的设计与试验研究［D］.哈尔滨：东北农业大学，2016.

[14] Wu J E. Key components design and experiment research of one-row vibrating potato digger［D］.Harbin： Northeast Agricultural University， 2016.

[15] 窦青青， 孙永佳， 孙宜田， 等. 国内外马铃薯收获机械现状与发展［J］.中国农机化学报，2019，40（9）：206-210.

[16] Dou Q Q， Sun Y J， Sun Y T， et al. Current situation and development of potato harvesting machinery at home and abroad［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization，2019，40（9）：206-210.

[17] 张德学. 新型马铃薯收获机的设计［D］.泰安：山东农业大学，2014.

[18] Zhang D X. Design of a new type of potato harvester ［D］. Taian： Shandong Agricultural University，2014.

[19] 姜彦武.4U-1600型马铃薯联合收获机的设计与研究［D］.兰州：甘肃农业大学，2016.

[20] Jiang Y W. Design and research of the 4U-1600 potato combine harvester［D］. Lanzhou： Gansu Agricultural University，2016.

[21] 高明珠， 刘鹏霞， 康清华， 等.马铃薯收获机械发展探讨［J］.农业技术与装备，2011（21）：31-33.

[22] Gao M Z， Liu P X， Kang Q H， et al. Discussion on the development of potato harvesting machinery ［J］. Agricultural Technology and Equipment，2011（21）：31-33.

[23] 张兆国，李彦彬，王海翼，等.马铃薯机械化收获关键技术与装备研究进展［J］.云南农业大学学报（自然科学），2021，36（6）：1092-1103.

[24] Zhang Z G， Li Y B， Wang H Y， et al. Research progress on key technology and equipment of potato mechanized harvest［J］. Journal of Yunnan Agricultural University （Natural Science），2021，36（6）：1092-1103.

[25] 樊昱. 基于离散元法的马铃薯挖掘机理研究及仿生铲设计［D］.沈阳：沈阳农业大学，2020.

[26] Fan Y. Research on potato digging mechanism based on discrete element method and design of bionic shovel［D］. Shenyang：Shenyang Agricultural University，2020.

[27] 岳仁才，胡周勋，李少川， 等.马铃薯联合收获机摇摆架及挖掘结构的设计［J］.农机化研究，2020，42（2）：56-61.

[28] Yue R C， Hu Z X， Li S C， et al. Design of swing frame and excavation structure of potato combine harvester［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2020，42（2）：56-61.

[29] 郑德聪，赵美香，陈恭良，等.4SB-800型半夏收获机的设计［J］.农业工程学报，2007（10）：141-144.

[30] Zheng D C， Zhao M X， Chen G L， et al ．Design of 4SB-800 harvesting machine for pinellia ternate breit［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2007，23（10）：141-144.

[31] 石林榕， 吴建民， 赵武云， 等.圆盘栅式马铃薯挖掘机的研制与试验［J］.农业工程学报，2012，（24）：15-21.

[32] Shi L R， Wu J M， Zhao W Y， et al. Design and experiment on potato digger of disc ce-grate type［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2012， 28（24）： 15-21.

[33] 任是屹. 丘陵山地马铃薯收获机碎土挖掘装置的设计与试验［D］.成都：四川农业大学，2021.

[34] Ren S Y. Design and test of soil crushing device and excavation device for potato harvester in hilly mountain［D］.Chengdu： Sichuan Agricultural University，2021.

[35] 吕金庆， 孙贺， 兑瀚， 等.双行牵引式马铃薯挖掘机的设计与试验［J］.农机化研究，2019，41（6）：98-103.

[36] Lv J Q， Sun H， Dui H， et al. Design and experiment analysis of two-row traction potato excavator［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2019，41（6）：98-103.

[37] 王海翼，张兆国， IBRAHIM Issa，等.丘陵山区小型马铃薯收获机设计与试验［J］.浙江农业学报，2021，33（4）：724-738.

[38] Wang H Y， Zhang Z G， Ibrahim I， et al. Design and experiment of small-sized potato harvester suitable for hilly and mountainous areas［J］. Acta Agriculturae Zhejiangensis，2021，33（4）：724-738.

[39] 刘嘉程， 魏梦阳， 康宏彬， 等. 基于滚筒式分离的马铃薯收获机设计与试验［J］.农机化研究，2021，43（5）：96-103.

[40] Liu J C， Wei M Y， Kang H B， et al. Design and experiment of drum type potato harvester separation device［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2021，43（5）：96-103.

[41] 郭新峰. 小型马铃薯收获机关键部件的设计与研究［D］.石河子：石河子大学，2017.

[42] Guo X F. Design and research on the key components of small potato harvester［D］. Shihezi：Shihezi University，2017.

[43] 殷彦强. 基于模块化设计的马铃薯收获机设计研究［D］.贵阳：贵州大学，2019.

[44] Yin Y Q. Research on the design of potato harvester based on modular design［D］.Guiyang： Guizhou University，2019.

[45] 魏忠彩， 李洪文， 苏国粱， 等.低位铺放双重缓冲马铃薯收获机设计与试验［J］.农业机械学报， 2019，50（9）：140-152.

[46] Wei Z C， Li H W， Su G L， et al. Design and experiment of potato harvester using double cushions for low laying separation technology［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2019，50（9）：140-152.

[47] 李祥， 王春光， 邓伟刚.马铃薯挖掘阻力测试装置研究［J］.农机化研究，2018，40（8）：174-180，187.

[48] Li X， Wang C G， Deng W G. Study on traction resistance testing device of potato digger［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2018，40（8）：174-180，187.

[49] 田忠恩. 马铃薯挖掘机防堵系统的设计与性能试验［D］.哈尔滨：东北农业大学，2016.

[50] Tian Z E. Design and experiment research on anti-blocking system of potato digger［D］.Harbin： Northeast Agricultural University，2016.

[51] 孙步功， 李辉， 吴建民， 等.栅条式马铃薯挖掘铲的设计与试验研究［J］.甘肃农业大学学报，2013，48（3）：131-135.

[52] Sun B G， Li H， Wu J M， et al. Design and experimental study on the fense-like potato digging shovel［J］. Journal of Gansu Agricultural University，2013，48（3）：131-135.

[53] 崔功佩，杨然兵，尚书旗， 等. 马铃薯二级输送分离装置伤薯试验研究［J］.农机化研究，2017， 39（12）：170-175.

[54] Cui G P， Yang R B， Shang S Q， et al. Experimental study on damaged potato of secondary conveying and separating device［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2017， 39（12）：170-175.

[55] 王相友， 孙景彬， 许英超，等. 拨辊推送式马铃薯清选分选机设计与试验［J］.农业机械学报，2017，48（10）：316-322，279.

[56] Wang X Y， Sun J B， Xu Y C， et al. Design and experiment of potato cleaning and sorting machine［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2017，48（10）：316-322，279.

[57] 杨然兵， 杨红光， 尚书旗，等. 拨辊推送式马铃薯收获机设计与试验［J］.农业机械学报，2016，47（7）：119-126.

[58] Yang R B， Yang H G， Shang S Q， et al. Design and test of poking roller shoving type potato harvester［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2016，47（7）：119-126.

[59] 冯斌， 孙伟， 孙步功， 等. 收获期马铃薯块茎跌落冲击特性及损伤规律研究［J］.振动与冲击， 2019，38（24）：267-274.

[60] Feng B， Sun W， Sun B G， et al. A study on dropping impact characteristics and damage regularity of potato tubers during harvest［J］. Journal of Vibration and Shock，2019，38（24）：267-274.

[61] 吕金庆， 杨晓涵， 吕伊宁， 等.马铃薯挖掘机升运分离过程块茎损伤机理分析与试验［J］.农业机械学报，2020，51（1）：103-113.

[62] Lü J Q， Yang X H， Lü Y N， et al. Analysis and experiment of potato damage in process of lifting and separating potato excavator［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2020，51（1）：103-113.

基金资助

山东省薯类产业技术体系农业机械试验站(SDAIT-16-13)

国家重点研发计划(2020YFD1000802-2)