薯土分离过程是马铃薯机械化收获中造成马铃薯损伤的主要工作环节,马铃薯损伤与薯土分离装置的结构参数和工作参数有关,研究薯土分离装置结构参数和工作参数对马铃薯损伤的影响规律,可以指导新机型的开发,达到降低马铃薯损伤的目的。薯土分离过程中马铃薯碰撞加速度与薯土分离装置的结构参数和工作参数之间具有重要的联系,也是评价马铃薯损伤情况的重要指标之一。本文采用理论分析、仿真分析和试验研究相结合的方式,对马铃薯在摆动分离筛面上的运动情况、所受到的摩擦加速度和碰撞加速度与曲柄转速、筛杆间距、筛杆材料、筛面倾角等因素的关系进行了研究,主要研究内容如下:1.以4SW-170型马铃薯挖掘机为对象,研究了摆动分离筛的工作原理,得出了分离筛的位移、速度和加速度公式。对马铃薯在摆动分离筛上的运动过程进行受力分析和加速度分析。通过马铃薯与筛杆接触时的受力分析,确定了筛杆间距与马铃薯在筛面上的支持力间的关系;通过运动学分析,得出了马铃薯相对于分离筛的加速度表达式;结合理论分析,确定了筛杆间距、筛杆材料、曲柄转速、筛面倾角的改变对马铃薯碰撞加速度和摩擦加速度的影响。2.建立了摆动分离筛式薯土分离装置的虚拟样机模型,添加柔性体马铃薯到虚拟样机,完成了薯土分离过程的运动学仿真。虚拟试验分析结果表明:当筛面倾角增大时,马铃薯沿筛面方向最大加速度对应减小,垂直筛面方向最大加速度在筛面倾角为16°时达到峰值;当曲柄转速逐渐增大时,马铃薯沿筛面方向最大加速度和垂直筛面方向最大加速度均相应增大;当筛杆间距逐渐增大时,马铃薯沿筛面方向最大加速度和垂直筛面方向最大加速度均相应减小。3.建立了摆动分离筛、马铃薯、土壤的离散元模型,完成了薯土分离过程的离散元仿真。分析结果表明:马铃薯群体效应对马铃薯沿筛面加速度和垂直筛面加速度的影响存在不确定性,即马铃薯数量增多,马铃薯的最大摩擦加速度和最大碰撞加速度时而增大时而减小;土壤的参与会减小马铃薯的最大摩擦加速度和最大碰撞加速度;马铃薯质量与马铃薯加速度呈线性关系,马铃薯质量逐渐增大,其最大摩擦加速度逐渐减小、最大碰撞加速度逐渐增大。4.利用单摆式摩擦碰撞试验台,模拟薯土分离过程中马铃薯与筛杆的碰撞摩擦,利用加速度传感器捕捉马铃薯与筛杆发生冲击摩擦时产生的加速度。单因素试验结果表明:随着跌落高度增加,马铃薯最大冲击摩擦加速度逐渐增大;随着马铃薯质量增大,马铃薯最大冲击摩擦加速度逐渐减小;随着杆条间距增大,马铃薯最大冲击摩擦加速度逐渐减小;马铃薯与三种筛杆材料冲击摩擦时,最大冲击摩擦加速度由大到小分别为:65Mn-橡胶、65Mn-塑料、65Mn;设计马铃薯与单根筛杆的冲击摩擦正交试验,以马铃薯最大冲击摩擦加速度为评价指标,试验结果表明:下落高度和马铃薯质量对指标有极显著影响,杆条材料对指标有显著影响,各因素对试验指标影响的主次顺序为:下落高度＞马铃薯质量＞杆条材料;设计马铃薯与两根筛杆的冲击摩擦正交试验,以马铃薯最大冲击摩擦加速度为评价指标,试验结果表明:下落高度和马铃薯质量对指标有极显著影响,杆条间距和杆条材料对指标有显著影响,各因素对试验指标影响的主次顺序为:下落高度＞马铃薯质量＞杆条间距＞杆条材料。