我国马铃薯收获的地域性比较明显,不同地区针对地块大小、土壤条件等特点,设计研究相应的收获机具,但在马铃薯收获时,各个地区马铃薯收获机普遍存在壅土、杂草缠绕问题,尤其是在北方黏重土壤条件下,壅土问题更为明显,给马铃薯收获带来极大的不利影响,增加了机具牵引阻力,增加能耗,对机具零部件造成破坏,影响收获效率和收获质量。从田间试验和机具使用反馈信息了解到,壅土问题在北方黏重土壤条件下比较明显,而杂草缠绕问题在北方一季作区、中原二季作区都很明显。机架前端两侧易发生杂草缠绕问题,影响机具的正常工作;挖掘铲下侧易出现壅土问题,过多的杂草缠绕也会导致壅土问题的发生;石块和大的土块在挖掘铲与升运链之间容易出现卡死问题。所以如何解决马铃薯挖掘机收获时的堵塞和杂草缠绕问题成为提高马铃薯收获质量和效率的关键。本文针对升运链式马铃薯挖掘机作业时机架前端出现的壅土和杂草缠绕问题,研究设计相应防堵系统,对防堵系统中各个装置进行结构设计,并对防堵系统的工作性能进行分析和试验研究。主要内容如下:(1)根据马铃薯挖掘机壅土问题的特点和田间秸秆、杂草在马铃薯挖掘机上的缠绕特点,设计相应的防壅土、防缠绕装置,合理布置防堵系统中各个装置,有针对性的解决壅土和杂草缠绕问题。(2)考虑机具的整体结构和堵塞特点,对防堵系统中各装置进行结构设计,使装置同时满足整体结构和性能(防壅土、防杂草缠绕)的要求。(3)对滚轮式防缠绕装置的防缠绕性能进行理论和仿真分析,确定防缠绕滚轮自身对杂草具有向后抛送作用的条件,获得滚轮边缘点的绝对位移和速度函数图像,仿真得到滚轮边缘点的速度、加速度、轨迹等图像,理论分析和仿真分析相结合证明滚轮防缠绕装置的实用性和可靠性。(4)按照国家行业标准及相关国家标准规定的农业机械试验方法进行田间试验研究,测定装配防堵系统的马铃薯挖掘机收获性能和技术经济指标参数,分析防堵装置对马铃薯挖掘机收获性能的影响;在不同土壤条件下,通过两种不同机型的对比试验,分析装配防堵系统的马铃薯挖掘机与未装配防堵系统的马铃薯挖掘机在收获性能上的差异,从而证明防堵系统是否有利于提高马铃薯挖掘机收获效率和收获质量。相关研究结果:(1)防堵系统中各装置的结构设计合理,经过计算确定马铃薯挖掘机挖掘铲长度为330mm,圆盘切刀半径为300mm,防缠绕滚轮半径为200mm,挖掘机配置4片挖掘铲,每行对应2片,配置4个圆盘切刀分别对应切开薯垄两侧的土壤和杂草,机架两侧配置防缠绕装置,在适合马铃薯收获的前提下能够起到相应的防壅土、防缠绕作用。(2)在实际作业过程中,防缠绕滚轮边缘点的绝对运动轨迹为余摆线,防缠绕滚轮自计算的起始点开始运动,每转到角度在1.16π+2kπ~1.84π+2kπ(k=1、2、3…)范围内时,防缠绕滚轮边缘点有向后的绝对速度,表明防缠绕滚轮对该处缠绕的杂草有向后拋送的作用,而且试验过程表明防缠绕滚轮与升运链间的夹紧力和摩擦力会对缠绕杂草有一定的向后拉拽力的作用,有显著防缠绕效果。(3)马铃薯挖掘机安装浮动式圆盘刀,可以切开挖掘机入土结构两侧的土壤,降低挖掘阻力,减少能耗,分石栅和防缠绕装置解决挖掘机堵塞问题,提高机具的工作效率和可靠性。在黑黏土条件下,装配防堵系统的马铃薯挖掘机明薯率比未装配的高出3.95%,损失率降低0.54%,伤薯率降低3.01%,纯工作小时生产率高出0.08hm2/h,单位燃油消耗量降低1.16kg/hm2,可靠性提高2.4%,黑黏土条件下挖掘机各项指标均优于标准水平,说明机具适合于黑黏土条件作业;在沙壤土条件下,挖掘机作业阻力比黑黏土条件下作业阻力小,沙壤土的附着力和内聚力较黑黏土小,土壤含水率低,易于挖掘机对马铃薯与土壤的分离,装配防堵系统的马铃薯挖掘机的明薯率比在黑黏土条件下高出1.2%,损失率降低0.58%,伤薯率降低0.1%,纯工作小时生产率高出0.09hm2/h,单位燃油消耗量降低0.89kg/hm2,可靠性提高4.3%。因此,装配防堵系统的马铃薯挖掘机在收获性能上优于未装配防堵系统的马铃薯挖掘机,且在沙壤土条件下机具作业性能优于在黑黏土条件下。本文的相关研究为马铃薯挖掘机防堵装置的设计与研究提供了新思路和新方法,为马铃薯挖掘机防堵装置的研究提供参考,促进马铃薯机械化收获的进一步发展。