随着国内马铃薯收获机械化水平的不断提升,在借鉴了国内外先进技术的基础上,结合国内马铃薯收获地形差别较大的实际情况,设计了一款能够适应多种收获地形的仿形挖掘结构—摇摆结构。根据目前国内马铃薯联合收获机挖掘装置存在无法实现垄上压力调节的问题,提出了垄上减压系统的设计方案。通过研究马铃薯整茎物理机械特性、马铃薯块茎生长分布以及土壤物理机械特性等,为马铃薯联合收获机关键部件设计提供理论依据。本文主要研究内容与结论如下:(1)明确马铃薯垄上压力调节范围。首先对马铃薯进行了实验室整茎压缩试验,并分析其生物力学特性,获得能够使土壤中的马铃薯在受到正向压力时损伤的最小压力值为3689.4N;其次对薯垄的破碎过程分析研究,进行田间实测与静压力试验,分别获得实际收获时土壤的硬度以及使薯垄破碎时的作用面积,进而求得临界压力值为3453N。比较两个压力值的大小,以其最小值作为垄上压力的上限值。(2)考虑各因素对垄上压力的影响,对挖掘铲以及仿形碎土辊进行了受力分析,通过力学分析以及公式推导,建立了挖掘铲的力学模型。通过使用LabVIEW程序开发软件编写了公式计算器,在给定的参数条件下快速计算垄上压力的大小。对计算结果进行分析得出:随着挖掘深度的增加,垄上的压力会以线性正相关的趋势增大;随着铲面倾角的增加,垄上的压力会以非线性负相关的趋势减小;随着收获速度的增加,垄上压力会以非线性正相关的趋势增大。根据收获经验获得的参数,计算出挖掘铲对垄上的附加应力为744N,为之后的垄上减压系统的优化与提升提供了理论依据和数据支持。(3)根据预试验获得的试验数据对系统进行设计,并在摇摆挖掘装置上安装设计好的垄上减压系统,进行试验验证,得出:垄上减压系统能够起到减压的目的,在一定程度上能够维持系统内油压的稳定,通过设定不同程度的压力阈值可以改变减压系统的灵敏度,压力值范围越小,系统灵敏度越高,控制液压油进出系统的操作越频繁。试验设定压力值范围在10000N~12000N之间。(4)将验证后的垄上减压系统安装在4ULZ-170型马铃薯联合收获机上,并进行了田间试验,设定系统压力值范围在4MPa~5.5MPa之间,收获状况良好,验证了系统设计的合理性,并通过分析试验数据对系统进行优化改进。设计的垄上减压系统提高了马铃薯联合收获机挖掘装置的灵活性和准确性,提高了马铃薯的收获效率,解决了目前马铃薯收获挖掘装置存在的减压问题,对于降低功耗,减少马铃薯的损伤率以及增强后期的薯土分离效果具有较大的意义。