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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）文獻(xiàn)綜述
馬鈴薯播種機具的現(xiàn)狀與發(fā)展
摘要：綜述了國內(nèi)外播種機的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過對國內(nèi)外幾種典型播種機的各種參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的對比并加以分析，從中發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)播種機與國外播種機的差距，并在此基礎(chǔ)上去闡述我國播種機在研發(fā)和應(yīng)用上所存在問題并展望未來播種機的發(fā)展趨勢，同時明確馬鈴薯播種機的設(shè)計方向。
關(guān)鍵詞：播種機具 馬鈴薯 精量播種機 排種器
1. 馬鈴薯在我國的生產(chǎn)現(xiàn)狀
馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物，在我國得到大面積的栽種，盡管我國年產(chǎn)量早已躍居世界第一，然而和世界除非洲以外的其他國家和地區(qū)比起來，單產(chǎn)量卻很低，因此在提高單產(chǎn)的措施上除了提高機械化生產(chǎn)水平外，還應(yīng)該改進(jìn)馬鈴薯的種子質(zhì)量以及種植方式。
1.1我國馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀
300多年前，原產(chǎn)自美洲的馬鈴薯被引進(jìn)中國并且逐漸成為僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物。目前，我國的馬鈴薯無論是種植面積還是總產(chǎn)量都處于全球領(lǐng)先地位。從中國馬鈴薯網(wǎng)上獲得的資訊：2007年我國馬鈴薯種植面積約8000萬畝，預(yù)計總產(chǎn)量將超過6800萬噸，占世界總產(chǎn)量的22%左右。單從總產(chǎn)量來說我國已經(jīng)是世界第一，但是單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美、澳洲的水平。例如，2003年，我國馬鈴薯的單產(chǎn)量是每公頃14842公斤，低于世界平均水平的每公頃16448 公斤，還不到單產(chǎn)量最大的國家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。
1.2國外馬鈴薯的生產(chǎn)水平
單產(chǎn)量排名前六位的國家：新西蘭、比利時、丹麥、美國、英國、荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國家，他們的單產(chǎn)量都超過了每公頃40000 公斤（中國馬鈴薯網(wǎng)，2007）。除了地域、氣候方面外，更重要的是栽培技術(shù)以及機械化生產(chǎn)水平的影響。顯然，這些國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過我國。反觀我國，大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機械化生產(chǎn)的水平上，因此單產(chǎn)量低也就不足為奇。
1.3目前急需解決的措施以及會遇到的困難
要想提高單產(chǎn)量，首要的就是提高機械化生產(chǎn)水平。我國地域廣闊，擁有多種地型，因此不可能同時提高生產(chǎn)機械化，所以應(yīng)該根據(jù)不同的地形，不同的氣候和種植方式，從而設(shè)計符合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械，盡量推廣播種機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進(jìn)種植方式，我國的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上，這是急需改變的。先進(jìn)的種植方式應(yīng)該從改進(jìn)種子質(zhì)量，改進(jìn)播種方式等方面進(jìn)行，同時在此基礎(chǔ)上設(shè)計相應(yīng)的機械也就顯得至關(guān)重要。
2. 國內(nèi)外播種機發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀
2.1我國播種機發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)目前，我國大約有500家播種機生產(chǎn)企業(yè)，但是這些企業(yè)中能夠生產(chǎn)與大中型拖拉機配套的播種機的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機械廠等區(qū)區(qū)10多家，其余的企業(yè)生產(chǎn)的都是與小型拖拉機和畜力配套的拖拉機。這種與小型拖拉機和畜力配套的播種機機的產(chǎn)量占全國播種機總產(chǎn)量的90%以上（國委文，2007）。由此可以看出當(dāng)前我國已實現(xiàn)機械化播種的大部分地區(qū)的播種機仍以小型播種機進(jìn)行傳統(tǒng)的谷物條播為主，大中型播種機的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且大中型生產(chǎn)機械（包括播種機）的研制和生產(chǎn)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家的水平。
2.2國外播種機發(fā)展現(xiàn)狀
相對我國而言，國外許多發(fā)達(dá)國家在第二次世界大戰(zhàn)前后，先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機械化水平已經(jīng)相當(dāng)完善，現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民，2001）。美國，德國，英國等西方發(fā)達(dá)國家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。
在國外許多發(fā)達(dá)國家，精密播種機經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度，無論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種機具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對減少播種過程中的漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進(jìn)作用?，F(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家正把不斷更新播種機的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長機具使用壽命、降低制造價格和維護(hù)費用的同時提高其工作效率以及提高播種機的通用性和適應(yīng)性作為未來更先進(jìn)的播種機研制的發(fā)展方向。
2.3與國外播種機相比，我國播種機存在的不足
和國外如美國、德國、英國等發(fā)達(dá)國家的播種機比起來，我國的播種機工作效率低，工作幅寬小，通用性和適應(yīng)性低，使用可靠性不高，生產(chǎn)率也遠(yuǎn)較國外的低。另外，由于我國工業(yè)起步晚，因此在新技術(shù)的研制和在播種機上的應(yīng)用上依舊落后于國外發(fā)達(dá)國家。下面以我國幾種典型的播種機和國外的播種機作一個對比，以便從中發(fā)現(xiàn)我國播種機和國外先進(jìn)播種機的不足。
首先，從工作效率方面來看，我國播種機的工作速度低。國外播種機的工作速度大都要求達(dá)到15㎞／h，有的甚至達(dá)到20㎞／h，受到土地，氣候和一些其它因素的影響，工作速度大多采用8～12㎞／h，而我國工作速度大約為4～7㎞／h，一般工作速度為5～6㎞／h。比如德國早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機型的工作速度為7.5㎞／h(韓文鋒等，2006），而我國普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達(dá)不到德國這兩種機型的水平。
其次，我國播種機的工作幅寬小。和國外發(fā)達(dá)國家比起來這個環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國家的生產(chǎn)的播種機的工作幅寬一般為5～6m，美國，加拿大等國家的現(xiàn)用機型大多可以達(dá)到10～15m（陳興田，1999）。而我國所使用的播種機的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m，例如較先進(jìn)的2BF-24A谷物條播機的工作幅寬為3.6m，其余的大都低于這個水平，工作幅寬低這個瓶頸在很大程度上限制了播種機的工作效率。
再次，排種器的排種效率低。我國很多使用播種機的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”，一個排種器只能播一行種子，顯然這樣的效率是非常低的，即使有較先進(jìn)的“一器多行”的排種器，但是技術(shù)上也表現(xiàn)得不夠成熟，也沒能進(jìn)行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國外發(fā)達(dá)國家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗就比我國先進(jìn)得多，而且許多新技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，許多核心部件尤其是排種器無論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國學(xué)習(xí)和借鑒的地方。
最后，我國的播種機的通用性和適應(yīng)性和國外發(fā)達(dá)國家比起來也還有很大的差距。在通用性方面，國外發(fā)展得比較早，技術(shù)也比較成熟，一套設(shè)備只需經(jīng)過簡單的更換即可實現(xiàn)不同種子的播種，而我國大部分播種機還都是“一機一種”，一種播種機只能夠播撒一種種子，這樣既浪費制造材料，又沒能使播種機得到充分利用。另外，我國地域遼闊，不同的土壤條件和氣候條件嚴(yán)重限制了播種機的適應(yīng)性，在保證適應(yīng)性方面的技術(shù)還很落后，而且我國研制生產(chǎn)的播種機很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。
3. 我國播種機的發(fā)展趨勢
雖然可以通過引進(jìn)國外先進(jìn)的播種機可以暫時彌補我國播種機的不足之處，但是從長遠(yuǎn)
出發(fā)，我國必須走自主研發(fā)的道路，通過不斷吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時再結(jié)合我國的國情走出一條自主創(chuàng)新的路子，研制出具有我國特色的先進(jìn)播種機。
3.1加大大中型播種機的研制和開發(fā)
要想盡快縮小我國馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國外水平的差距，大中型播種機將起到至
關(guān)重要的作用。我國的幾大平原地勢平坦，比較適合大中型播種機的推廣和應(yīng)用。大中型播種機械除了可以節(jié)約人力，提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率，而且大中型播種機都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術(shù)的方向發(fā)展，這種機械的優(yōu)點在于：一次可以完成多項作業(yè)，作業(yè)效率高；保證及時播種，提高產(chǎn)量；節(jié)約能源，降低成本。
3.2采用新的排種原理和排種裝置
排種裝置是播種機最關(guān)鍵的部件，先進(jìn)的排種器和排種原理對播種機的效率的提高有
著很重要的作用，迄今為止，我國學(xué)者幾乎涉獵了世界上所有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具有我國獨創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴薯播種機上，先進(jìn)的排種器和排種方式依然制約播種機效率的一個瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種機顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面，我國應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用（陳興田，1999）。
4. 小結(jié)
一個比較先進(jìn)的播種機主要取決于其幾個關(guān)鍵的部件，如：開溝器、仿形機構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個播種機結(jié)構(gòu)中顯得尤為重要，排種器的好壞直接關(guān)系到播種機的播種效率，因此，現(xiàn)在國內(nèi)外播種機研制的重點依舊是放在排種器的研制上。我國在這方面也有不少的研究，尤其在氣吸式排種器，窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破，但是和國外先進(jìn)水平還有一定的差距，因此，我國還必須加大研制的力度。
新型馬鈴薯已經(jīng)研制成功并將實現(xiàn)大力推廣，在將來的幾年內(nèi)，相應(yīng)的馬鈴薯播種機將對這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式，其播種方式將和玉米，油菜籽等顆粒的播種方式更為相似，但還是存在很多不同的地方，因此不能直接選用像玉米播種機或者油菜籽播種機這些現(xiàn)成的播種機型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒有開始實現(xiàn)大面積推廣，相應(yīng)的馬鈴薯播種機具還是一片空白。基于此，對現(xiàn)有的馬鈴薯播種機和其余各類顆粒式播種機進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計一種適合新型馬鈴薯的機械式或者氣吸式播種機就成了當(dāng)前以及未來相當(dāng)一段時間內(nèi)播種機的研制方向，同時研制的重點也將放在馬鈴薯播種機的排種器的研制上。
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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）外文翻譯
馬鈴薯播種機的性能評估
原文來源：H. Buitenwerf，W.B. Hoogmoed，P. Lerink and J. Müller.Assement of the Behavior of Potato in a Cup-belt Planter. Biosytems. Engineering, Volume 95, Issue, September 2006: 35—41
大多數(shù)馬鈴薯播種機都是通過勺型輸送鏈對馬鈴薯種子進(jìn)行輸送和投放。當(dāng)種植精度只停留在一個可接受水平的時候這個過程的容量就相當(dāng)?shù)?。主要的限制因素是：輸送帶的速度以及取薯勺的?shù)量和位置。假設(shè)出現(xiàn)種植距離的偏差是因為偏離了統(tǒng)一的種植距離，這主要原因是升運鏈?zhǔn)今R鈴薯播種機的構(gòu)造造成的.
一個理論的模型被建立來確定均勻安置的馬鈴薯的原始偏差，這個模型計算出兩個連續(xù)的馬鈴薯觸地的時間間隔。當(dāng)談到模型的結(jié)論時，提出了兩種假設(shè)，一種假設(shè)和鏈條速度有關(guān)，另一種假設(shè)和馬鈴薯的形狀有關(guān)。為了驗證這兩種假設(shè)，特地在實驗室安裝了一個種植機，同時安裝一個高速攝像機來測量兩個連續(xù)的馬鈴薯在到達(dá)土壤表層時的時間間隔以及馬鈴薯的運動方式。
結(jié)果顯示：（a）輸送帶的速度越大，播撒的馬鈴薯越均勻；（b）篩選后的馬鈴薯形狀并不能提高播種精度。
主要的改進(jìn)措施是減少導(dǎo)種管底部的開放時間，改進(jìn)取薯杯的設(shè)計以及其相對于導(dǎo)種管的位置。這將允許杯帶在保持較高的播種精度的同時有較大的速度變化空間。
１介紹說明
升運鏈?zhǔn)今R鈴薯種植機（圖一）是當(dāng)前運用最廣泛的馬鈴薯種植機。每一個取薯勺裝一塊種薯從種子箱輸送到傳送鏈。這條鏈向上運動使得種薯離開種子箱到達(dá)上鏈輪，在這一點上，馬鈴薯種塊落在下一個取薯勺的背面，并局限于金屬導(dǎo)種管內(nèi).
在底部，輸送鏈通過下鏈輪獲得足夠的釋放空間使得種薯落入地溝里。
圖一，杯帶式播種機的主要工作部件：（1）種子箱；（2）輸送鏈；（3）取薯勺；（4）上鏈輪；（5）導(dǎo)種管；（6）護(hù)種壁；（7）開溝器；（8）下鏈輪輪；（9）釋放孔；（10）地溝。
株距和播種精確度是評價機械性能的兩個主要參數(shù)。高精確度將直接導(dǎo)致高產(chǎn)以及馬鈴薯收獲時的統(tǒng)一分級(McPhee et al, 1996；Pavek & Thornton, 2003)。在荷蘭的實地測量株距（未發(fā)表的數(shù)據(jù)）變異系數(shù)大約為20%。美國和加拿大早期的研究顯示，相對于玉米和甜菜的精密播種，當(dāng)變異系數(shù)高達(dá)69%(Misener, 1982；Entz & LaCroix, 1983；Sieczka et al, 1986)時，其播種就精度特別低。
輸送速度和播種精度顯示出一種逆相關(guān)關(guān)系，因此，目前使用的升運鏈?zhǔn)椒N植機的每條輸送帶上都裝備了兩排取薯勺而不是一排。雙排的取薯勺可以使輸送速度加倍而且不必增加輸送帶的速度。因此在相同的精度上具有更高的性能是可行的。
該研究的目的是調(diào)查造成勺型帶式種植機精度低的原因，并利用這方面的知識提出建議，并作設(shè)計上的修改。例如在輸送帶的速度、取薯杯的形狀和數(shù)量上。
為了便于理解，建立一個模型去描述馬鈴薯從進(jìn)入導(dǎo)種管到觸及地面這個時間段內(nèi)的運動過程，因此馬鈴薯在地溝的運動情況就不在考慮之列。由于物理因素對農(nóng)業(yè)設(shè)備的強烈影響(Kutzbach, 1989)，通常要將馬鈴薯的形狀考慮進(jìn)模型中。
兩種零假設(shè)被提出來了：（1）播種精度和輸送帶速度無關(guān)；（2）播種精度和篩選后的種薯形狀（尤其是尺寸）無關(guān)。這兩種假設(shè)都通過了理論模型以及實驗室論證的測試。
２材料及方法
2.1 播種材料
幾種馬鈴薯種子如圣特、阿玲達(dá)以及麻佛來都已被用于升運鏈?zhǔn)讲シN機測試，因為它們
有不同的形狀特征。對于種薯的處理和輸送來說，種薯塊莖的形狀無疑是一個很重要的因素。許多形狀特征在結(jié)合尺寸測量的過程中都能被區(qū)分出來(Du & Sun, 2004； Tao et al, 1995； Z?dler, 1969)。在荷蘭，馬鈴薯的等級主要是由馬鈴薯的寬度和高度（最大寬度和最小寬度）來決定的。種薯在播種機內(nèi)部的整個輸送過程中，其長度也是一個不可忽視的因素。
形狀因子S的計算基于已經(jīng)提到的三種尺寸：
此處l是長度，w是寬度，h是高度（單位：mm），且h
0·01 m
時，這種關(guān)系是線性的?！?，測量數(shù)據(jù)；，數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)； ■，延長到R < 0 ? 01米； -，線性關(guān)系；R2，決定系數(shù)。
3.2 馬鈴薯的尺寸和形狀
實驗數(shù)據(jù)由表三給出。顯示固定進(jìn)料率為每分鐘400個種薯的時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這
些結(jié)果與期望值剛好相反，即高的標(biāo)準(zhǔn)偏差將使得形狀因子增加。球狀馬鈴薯的結(jié)果尤其令人吃驚：球的標(biāo)準(zhǔn)偏差高過阿玲達(dá)馬鈴薯50%以上。時間間隔的正態(tài)分布如圖七所示，球和馬鈴薯之間的差異明顯。兩個不同品種的馬鈴薯之間的差異不明顯。
表三 馬鈴薯品種對種植間距的精確度的影響
品種 標(biāo)準(zhǔn)偏差，ms CV, %
阿玲達(dá) 8.60 3·0
麻佛來 9.92 3·5
高爾夫球 13.24 4·6
圖七，固定進(jìn)料率下不同形狀的沉積的馬鈴薯時間間隔的正態(tài)分布。
球狀馬鈴薯的這種結(jié)果是因為球可以以不同的方式在取薯勺背部定位。臨近杯中球的不同定位導(dǎo)致沉積精度降低。杯帶的三維視圖顯示了取薯勺與導(dǎo)種管之間的間隔的形狀，顯然獲得不同大小的開放空間是可行的。
圖八，取薯勺呈45度時的效果圖；馬鈴薯在護(hù)種壁的位置對其釋放具有決定性影響。
阿玲達(dá)塊莖種薯在沉積時比麻佛來的精度高。通過對記錄的幀和馬鈴薯的分析，結(jié)果表明：阿玲達(dá)這種馬鈴薯總是被定位平行于最長的軸線的護(hù)種壁。因此，除了形狀因子外，寬度與高度的高比例值也將造成更大的偏差。阿玲達(dá)的這個比例是1.09，麻佛來的為1.15。
3.3 實驗室對抗模型測試平臺
該數(shù)學(xué)模型預(yù)測了不同情況下的流程性能。相對于馬鈴薯，該模型對球模擬了更好的性能，然而實驗測試的結(jié)果卻恰然相反。另外實驗室試驗是為了檢查模型的可靠性。
在該模型里，兩個馬鈴薯之間的時間間隔被計算出來。起始點出現(xiàn)在馬鈴薯開始經(jīng)過A點的時刻，終點出現(xiàn)在馬鈴薯到達(dá)C點的時刻。通過實驗平臺，從A到C點的馬鈴薯的時間間隔被測出。每個馬鈴薯的長度、寬度和高度也通過測量獲得，同時記錄了馬鈴薯的數(shù)量。測量過程中馬鈴薯在取薯杯上的位置是已經(jīng)確定好的。這個位置和馬鈴薯的尺寸將作為模型的輸入量，測量過程將阿玲達(dá)與麻佛來以400個馬鈴薯每分的速率下進(jìn)行。測量時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差如表四所示。測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差與模型的標(biāo)準(zhǔn)誤差只是稍稍不同。對這種不同現(xiàn)象的解釋是：（1）模型并沒有把圖八中出現(xiàn)的情況考慮進(jìn)去；（2）從A點到C點的時間不一致。塊狀馬鈴薯如阿玲達(dá)可能從頂部或者最遠(yuǎn)距離下落，這將導(dǎo)致種薯到達(dá)C點底部的時間增加6ms
表四 通過實驗室測量和模型計算出來的開放時間的標(biāo)準(zhǔn)誤差的差異
品種 形狀因子 標(biāo)準(zhǔn)偏差, ms
測量值 計算值
阿玲達(dá) 326 8.02 5.22
麻佛來 175 6.96 4.40
4. 總結(jié)
這個模擬馬鈴薯從輸送帶開始釋放的運動的數(shù)學(xué)模型是一個非常有用的證實假設(shè)和設(shè)計實驗平臺的工具。
模型和實驗室的測試都表明：鏈速越高，馬鈴薯在零速度水平沉積得更均勻。這是由于開口足夠大使得馬鈴薯下降得越快，這對馬鈴薯的形狀和種薯在取薯杯上的定位有一定的影響，與鏈條速度的關(guān)系也就隨之明確，因此，在保持高的播種精度時，應(yīng)該提供更多的空間以減小鏈條的速度。建議降低鏈輪的半徑，直至低到技術(shù)上的可行度。
該研究顯示，播種機的取薯勺升運鏈鏈對播種精度（播種的幅寬）有很大的影響。
更規(guī)格的形狀（形狀因子低）并不能自動提高播種精度。小球（高爾夫球）在很多情況下沉積的精度低于馬鈴薯，這是由導(dǎo)向的導(dǎo)種管和取薯勺的形狀決定的。
因此建議重新設(shè)計取薯勺和導(dǎo)種管的形狀，要做到這一點還應(yīng)該將小鏈輪加以考慮。
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馬鈴薯去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計,學(xué)院：工學(xué)院姓名：元友軍學(xué)號：20050462專業(yè)：機械設(shè)計制造及自動化年級：2005級指導(dǎo)教師：張廬陵,前言,中國的薯類產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的28%，居世界第一位。近年來薯類的生產(chǎn)和加工發(fā)展十分迅速，尤其是美國、英國、德國和日本等國以發(fā)展優(yōu)質(zhì)專用化的薯類品種，先進(jìn)適用的技術(shù)裝備，高質(zhì)量的加工制品和規(guī)模化生產(chǎn)經(jīng)營方式等，推動著當(dāng)今世界薯類加工業(yè)的發(fā)展。馬鈴薯深加工可制成馬鈴薯粉、淀粉以及各種風(fēng)味的休閑食品。馬鈴薯營養(yǎng)豐富，因此，對馬鈴薯進(jìn)行深加工具有重要價值。,1.馬鈴薯去皮機工作原理,1.1去皮清理的原理機械去皮應(yīng)用較廣，既有簡易的手工去皮又有特種去皮機。按去皮原理不同可分為機械切削去皮、機械磨削去皮和機械摩擦去皮。,1.2去皮設(shè)備,離心擦皮機,離心擦皮機是一種小型間歇式去皮機械。依靠旋轉(zhuǎn)的工作構(gòu)件驅(qū)動原料旋轉(zhuǎn)，使得物料在離心力的作用下，在機器內(nèi)上下翻滾并與機器構(gòu)件產(chǎn)生摩擦，從而使物料的皮層被擦離。常用去皮機處理馬鈴薯、胡蘿卜、番茄等塊根類蔬菜原料。如下圖1-1：,圖1-1去皮機結(jié)構(gòu)機座2-電機安裝支座3—電動機4—主動齒輪5—從動齒輪6—軸7—軸承座8、9、10—軸承11—圓盤12—圓筒13—排污口14—卸料口,2．軸的設(shè)計,軸的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算，多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。,3.滾動軸承的設(shè)計,.滾動軸承類型的選擇單向推力球軸承.結(jié)構(gòu)簡圖、承受負(fù)荷方向：,深溝球軸承.結(jié)構(gòu)簡圖、承受負(fù)荷方向：特性：主要承受徑向負(fù)荷，也可同時承受少量的雙向的軸向負(fù)荷，工作時內(nèi)外圈軸線允許偏斜-。摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用最廣泛，但軸承沖擊負(fù)荷能力較差。,滾動軸承部件的組合設(shè)計,要想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應(yīng)正確設(shè)計軸承裝置。軸承裝置的設(shè)計主要是正確解決軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、潤滑、密封等問題。如下圖3-1：,圖3-11--油封擋圈，與工作軸之間采用間隙配合。2—深溝球軸承，能承受較大徑向力，只能承受較小的軸向力。3—隔套，非標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)設(shè)計要求選擇材料，確定尺寸。4—單向推力球軸承，能承受較大軸向力，沒有徑向限位功能。5—唇形密封圈，用于封油。6—隔套，同3。7—深溝球軸承,4.電動機的選擇,電動機選擇要考慮多方面因素，根據(jù)電動機的功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用場合和安裝方式，查相關(guān)資料選擇合適的電動機。查閱《機械零件設(shè)計手冊》相關(guān)內(nèi)容如下：Y系列（IP44）封閉式籠型三相異步電動機.根據(jù)工作軸功率P=550W，轉(zhuǎn)速=320r/min,可選擇型號為Y90S-6型電動機。型號額定功率P（KW）轉(zhuǎn)速（r/min）電流（A）效率（%）功率因數(shù)重量（kg）Y90S-60.759102.2572.50.7523,5.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計,在齒輪設(shè)計時，只要齒輪設(shè)計合理，齒輪材料及熱處理選擇合適，制造質(zhì)量高，達(dá)到規(guī)定的制造精度，就能達(dá)到預(yù)定的功能要求。參考《機械原理》第七版相關(guān)資料：標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、a、、均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒跟高，而且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。GB1356-88中規(guī)定分度圓壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為a=和分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，GB1356-88中規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為：=1=0.25,,,,,,6.圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計,圓桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：圖6-1圓筒的結(jié)構(gòu)1--不銹鋼棒2—圓筒壁3—與法蘭聯(lián)接部分4、5—圓筒蓋組件,7.軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計,軸承座在設(shè)計中是至關(guān)重要的一部分，它是整個機械設(shè)備的傳動部分，軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計的合不合理會影響設(shè)備的傳動精度，此設(shè)計中，將整個傳動部分，包括軸承座、軸承、齒輪以及密封圈可組裝在一起，做一個單獨的零件使用，這種設(shè)計可使整個傳動部分更加牢靠地結(jié)合在一起，而且便于拆卸。如下圖7-1所示：,圖7-1軸承座,8.圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計,圓盤的結(jié)構(gòu)特點決定圓盤的作用，在設(shè)計中要求圓盤能夠有去皮功能外，還要有拋起物料的作用圖8-1圓盤,如上圖所示，圓盤由三部分焊接而成，圓盤上表面都是金鋼砂黏結(jié)表面，有去皮的功能，起拋起物料作用的是上面的凹凸葉片式結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)工作時，物料順著向上的面拋起。,