多功能马铃薯清选输送机的设计

李学强　卢延芳　苏国梁　魏忠彩　王法明　孙传祝

摘要：针对国内马铃薯清选输送设备发展缓慢、严重制约马铃薯种植业的发展等问题，设计了一种多功能马铃薯清选输送机。当马铃薯和泥土及杂物的混合物输送到清选装置上方时，各松土轮即对马铃薯的混合物进行搅动和揉搓，使粘着在马铃薯上的泥土松动后，再输送到各清选辊上逐步清选，清除的泥土从各清选辊之间的缝隙落入泥土输送机上：清选干净的马铃薯被输送到分选装置上方时，小于两分选辊之间缝隙的小马铃薯落入小薯输送机上，大马铃薯则越过分选辊后落入大薯输送机上。本研究为马铃薯种植户提供了一款集清选、分选、多向输送和装载于一体的多功能马铃薯清选输送机，对解决农忙时节用工荒，推进马铃薯种植业的发展具有重要意义。

关键词：马铃薯；清选输送机；多功能；清选装置；分选装置

近年来，国内马铃薯播种和收获虽已基本实现机械化，但清选分选设备发展缓慢，严重制约着马铃薯种植业的发展。收获后的马铃薯表面往往粘着一层泥土，还掺杂一些薯秧和杂草等，直接影响后续储存和销售等环节。目前，清除粘着在马铃薯表面的泥土和杂质以及按照不同质量要求对马铃薯进行分选等工作基本上还是依靠人工来完成，作业劳动强度大、条件恶劣。因此，要大力发展马铃薯收获，特别是收获后的清选、分选及输送机械，以满足市场的需求。

不同规格的马铃薯可作不同用途，为了满足市场需求，众多学者对马铃薯的清选分级装备进行了研究，但目前这些研究尚处于实验室阶段。为此，本文针对马铃薯清选分选装备行业现状，设计了一款集清选、分选、多向输送和装载于一体的多功能马铃薯清选输送机，对解决农忙时节用工荒，推进马铃薯种植业的发展具有重要意义。

1.多功能马铃薯清选输送机的结构设计

马铃薯清选输送机主要由清选装置、分选装置、主输送装置、泥土输送装置，以及大、小薯输送装置等组成（图1），主要用于对收获后表面粘有泥土、且夹杂着薯秧和杂草的马铃薯进行清选、分选及输送装车等。清选装置和分选装置是多功能马铃薯清选输送机的核心部件，故下面重点介绍清选装置和分选装置的结构原理及特点。

1.1清选装置设计

清选装置主要由伸缩架、减速电机、电机架、传动装置、松土辊和5条清选辊组成，如图2所示。

8片长连片两两交叉重叠连接，两端再分别与两片短连片的端部重叠连接后构成5个相同的“菱形”（图3），从连接件I一侧开始，顺序号依次定义为I、II…V。形状相同的两排伸缩架位于清选装置两端。

清选装置通过套装在伸缩架端部的连接件I与马铃薯清选输送机机架的固定部分连接，通过套装在伸缩架另一端的连接件Ⅱ与机架的可动部分连接，而机架的可动部分可通过液压装置改变与机架固定部分之间的距离。

传动装置采用的链传动，由于链轮在工作中自身的多边形效应，对清选分选装置的稳定输送及输送精度有一定的影响。为此适当增大了链轮齿数，提高各部件的装配精度，同时减少了链轮之间的传递距离，以最大限度降低链条的摆动和每个工作循环中存在的间歇性冲击。

1.2分选装置设计

分选装置主要由伸缩架、减速电机、电机架、传动装置和6条分选辊组成（图4），其伸缩架、传动装置以及辊间距离的调整方式与清选装置相同。

2.多功能马铃薯清选输送机工作原理

马铃薯清选输送机清选装置水平布置在主输送装置末端下方，而分选装置水平布置在清选装置的末端下方。清选装置的松土辊靠近主输送装置，且各松土轮上方的松土爪和各清选轮上方的清选爪均朝着主输送装置方向弯曲，主输送装置料斗中待清选的马铃薯将首先输送到清选装置的松土辊和安装在伸缩架I、II号“菱形”铰接处的清选辊上方。启动清选输送机运转后，减速电机通过传动装置驱动松土辊及安装在松土辊上的各由弹性材料制成的松土轮回转，同时还驱动各清选辊及安装在清选辊上的各由弹性材料制成的清选轮回转。

2.1清选原理

当马铃薯及其泥土和杂物的混合物输送到松土辊和与松土辊相邻的清选辊上时，松土辊上的各松土轮首先对马铃薯及其泥土和杂物进行搅动和揉搓，使粘着在马铃薯上的泥土松动，部分泥土从松土辊与清选辊之间的缝隙落入布置在下方的泥土输送机上，最后被输送至指定位置或泥土输送车上。随着松土辊的回转，马铃薯及其尚未被清除的泥土和杂物依次被输送到后面的各清选辊上继续逐步清选，清除的泥土从各清选辊之间的缝隙落入布置在下方的泥土输送机上。相邻两清选辊上的各清选轮相间交错布置，保证对清选装置上各处的马铃薯均能进行彻底清除。

清选装置的最后一条即距离松土辊最远的清选辊除了安装有多个清选轮外，在各清选轮之间还套装有多个甩杂爪，该清选辊不仅起到继续清选马铃薯上泥土的作用，而且甩杂爪还能将薯秧、杂草等杂物甩出去。

2.2分选原理

当经清选装置清选干净的马铃薯输送到靠近清选装置的分选辊上方时，小于两条分选辊之间缝隙的小马铃薯落人布置在下方的小薯输送机上，最后被输送至指定位置或小薯输送车上。随着分选辊的回转，部分未来得及落下的小马铃薯依次被输送到后面的各分选辊上继续进行分选，各小马铃薯从各相邻分选辊之间的缝隙落入布置在下方的小薯输送机上，大马铃薯则越过最后一条分选辊后落入大薯输送机上，并最终被输送到运输车辆上。根据需要，可再配备一级分选装置，可把马铃薯分为大薯、中薯、小薯3级。

2.3清选程度与分选级别的调整

由于土壤质地、土壤的含水率等不同，导致泥土的粘着、结块程度也不同。清选装置通过连接件I和连接件II分别与马铃薯清选输送机机架的固定部分和可动部分连接，因此通过液压装置即可改变机架的可动部分与固定部分之间的距离，进而通过连接件I和连接件II牵拉松土辊和各清选辊两端的伸缩架，从而达到调整松土辊与清选辊之间以及各清选辊之间缝隙大小的目的，以适应不同质地、不同含水率的土壤对马铃薯清选输送机的要求。

分选装置也通过连接件I和连接件II分别与马铃薯清选输送机机架的固定部分和可动部分连接，当需要改变马铃薯的分级大小时，马铃薯种植户可通过液压装置改变机架的可动部分相对于固定部分之间的距离，进而通过连接件I和连接件II牵拉各分选辊两端的伸缩架，调整各分选辊之间的缝隙大小。

3.多功能马铃薯清选输送机结构特点

3.1清选装置特点

1）由于链传动装置的各个链轮均安装在“菱形”的铰链点上，当拉伸或压缩伸缩架调整清选辊之间的间隙时，同一条链条所连接的两个链轮的中心距不变，因此调整过程中不需要对链条进行张紧：

2）由橡胶材料制成的松土轮和清选轮在外圆周上与轮毂轴线相垂直的同一平面内沿圆周方向，均匀布置有多个呈“手指”状朝着同一圆周方向弯曲的松土爪和清选爪，在保证松动和清选泥土效果的前提下，以最大限度地减轻对马铃薯的损伤程度：

3）由于马铃薯及其泥土和杂物的混合物首先输送到松土辊和与松土辊相邻的清选辊上方，并由松土辊上的各松土轮对马铃薯及其泥土和杂物进行搅动和揉搓，使粘着在马铃薯上的泥土有所松动或破碎，为后续的清除工作奠定了良好基础：

4）由于相邻两清选辊上的各清选轮相间交错布置，保证了各处的马铃薯清选得干净、彻底：

5）由于最后一条松土辊上套装有多个甩杂爪，因此可将薯秧、杂草等杂质甩出去，保证经该清选装置清选后的马铃薯既无泥土又无薯秧等杂物。

3.2分选装置特点

1）由于各分选辊的转向相同，而相邻分选辊上弹簧的旋向相反，因此不至于将分选装置上的马铃薯推向分选装置的一端，保证分选均匀彻底：

2）圆柱弹簧外形圆滑，有利于减轻对马铃薯的损伤程度。

另外，由于主输送装置的马铃薯进料速度、清选装置和分选装置的运行速度，以及泥土输送装置、分选后各种规格的马铃薯输送装置的运行速度等各参数匹配合理，泥土输送装置、分选后各种规格的马铃薯输送装置以及主输送装置构成薯、土多向输送格局，场地空间得到充分利用。

4.小结

本文介绍了一种多功能马铃薯清选输送机，在介绍了清选、分选装置及关键参数设计的基础上，重点阐述了清选装置和分选装置的结构原理及特点。该清选输送机为马铃薯种植户提供了一款集清选、分选、多向输送和装载于一体的多功能马铃薯清选输送装备，对解决农忙时节用工荒，实现马铃薯种植、加工机械化，推动农村经济发展具有重要意义。