戴立勛，黃曉鵬，魏宏安，楊 勇，李 榮

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2.駝峰山生態(tài)農(nóng)場，甘肅 榆中 730100)

菊芋俗稱洋姜，屬菊科，為一年生草本植物，可藥用或食用[1]。菊芋根系特別發(fā)達(dá)，繁殖力強(qiáng)，抗旱，耐寒耐鹽堿，塊莖產(chǎn)量大1 000～6 000 kg·667m-2，是保持水土、防風(fēng)固沙改良土壤的優(yōu)良作物，具有較高經(jīng)濟(jì)及生態(tài)效益[2]。我國目前菊芋規(guī)模化種植面積已達(dá)6.67×104hm2[3]。

菊芋收獲屬深根莖類作物收獲作業(yè)，對于根莖類作物收獲，目前國外已實(shí)現(xiàn)對馬鈴薯、大蒜、洋蔥和花生等淺根莖作物的機(jī)械化收獲[4]。國內(nèi)根莖類作物收獲機(jī)研發(fā)主要集中在馬鈴薯收獲方面，目前相關(guān)理論研究關(guān)注在如何降低機(jī)具工作阻力，提高根莖、土壤分離效果，如采用振動式、仿生式挖掘鏟減阻，利用抖土、擊打等原理提高分離效果等方面[5]。

以現(xiàn)有挖掘式馬鈴薯收獲機(jī)為代表的根莖類作物收獲機(jī)應(yīng)用在菊芋收獲作業(yè)上，因菊芋挖掘深度為250～500 mm，超出收獲機(jī)設(shè)計挖掘深度，導(dǎo)致工作阻力大于機(jī)具荷載，而使機(jī)具損壞。加之北方菊芋收獲多在深秋至初冬進(jìn)行，此時地表土壤已初霜凍，形成一定厚度凍結(jié)層，不易破碎。土壤中的菊芋團(tuán)塊、根系、表面凍土塊、深層土壤中的礫石，與分體式挖掘鏟柄、機(jī)具側(cè)板卡塞，導(dǎo)致土壤擁堵，使機(jī)具無法持續(xù)有效作業(yè)。

現(xiàn)有根莖類作物收獲機(jī)因升運(yùn)鏈桿條間距較大，升運(yùn)過程中較小菊芋塊莖由鏈桿條間隙落地，被落下的土壤掩埋，來年萌發(fā)影響下茬作物。同時輸送分離行程短，抖動頻率及幅度較小，菊芋塊莖由菊芋團(tuán)塊及根系脫落不徹底，土壤、塊莖分離效果差，使后續(xù)人工撿拾難度增大。

針對以上問題，課題組研制了大挖深菊芋收獲機(jī)，針對現(xiàn)有挖掘式馬鈴薯收獲機(jī)采用的整體式挖掘鏟，將與機(jī)組前進(jìn)方向平行的挖掘鏟固定扳，設(shè)計為外傾式挖掘鏟固定刀臂，并依據(jù)菊芋塊莖大小重新設(shè)計挖掘鏟面的寬度及升運(yùn)鏈桿條間距?？梢淮涡酝瓿删沼笸诰颉⒂笸练蛛x、輸送、鋪放，并起到一定的土壤深松作用。能在250～500 mm挖掘深度，初霜凍、菊芋團(tuán)塊根系發(fā)達(dá)地塊，克服凍土塊、礫石卡塞導(dǎo)致的土壤擁堵，實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定作業(yè)。滿足我國現(xiàn)階段菊芋規(guī)?；N植情況下收獲作業(yè)的需求。并為解決大挖深、高產(chǎn)量、地下多雜余、礫石、易擁堵根莖類作物收獲機(jī)的研制提供一定的借鑒。

1 整體結(jié)構(gòu)、工作過程及技術(shù)參數(shù)

1.1 整體結(jié)構(gòu)

菊芋收獲機(jī)主要由機(jī)架、挖掘部件、輸送分離部件、傳動部件、支撐行走輪及懸掛架等機(jī)構(gòu)構(gòu)成，如圖1所示。主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.2 工作原理

作業(yè)時，該機(jī)通過拖拉機(jī)的牽引驅(qū)動進(jìn)行挖掘作業(yè)，挖掘深度通過地輪與機(jī)架的相對高度確定，挖掘入土角度通過調(diào)整拖拉機(jī)中央拉桿的工作長度實(shí)現(xiàn)。作業(yè)時菊芋根系、塊莖、土壤被挖掘鏟掘取后，進(jìn)入土芋分離輸送裝置，經(jīng)輸送帶抖動，使土

塊破碎散裂，菊芋塊團(tuán)根系上未脫離的菊芋塊莖抖動分離，小于鏈桿間隙的土壤和雜物由鏈桿間隙篩下。菊芋塊莖經(jīng)二級分離輸送裝置的末端，拋落在機(jī)具后部的土層上。土壤與菊芋塊莖分離能力調(diào)整，通過改變拖拉機(jī)動力輸出軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變抖動輪轉(zhuǎn)速，抖動頻率、振幅實(shí)現(xiàn)[6]。

2 主要零部件的選擇及設(shè)計

2.1 挖掘機(jī)構(gòu)

因菊芋塊莖結(jié)芋深度為250～550 mm，已達(dá)耕地心土層[7]，收獲時需破開凍土層，加之菊芋根系發(fā)達(dá)，要求挖掘機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)堅固，可以承受較大的工作阻力，表面凍土塊、礫石、團(tuán)塊殘根等不易卡塞挖掘機(jī)導(dǎo)致土壤擁堵。同時菊芋微小根莖塊需全部挖掘出來，防止來年萌發(fā)影響下茬作物。本機(jī)采用整體式條形鏟面、防石柵、外傾式挖掘鏟固定刀臂構(gòu)成外傾整體式條形挖掘鏟，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.挖掘鏟；2.一級輸送分離部件；3.抖動輪；4. 托帶輪；5.支撐行走輪；6. 二級輸送分離部件；7.機(jī)架；8. 傳動鏈；9.變速箱；10. 動力輸入軸；11. 懸掛架；12. 挖掘鏟固定刀壁側(cè)面支撐；13. 挖掘鏟固定刀壁1. Digging shovel; 2. First transport disengaging device;3.Dithering wheel;4.Support roller;5. Support road wheel;6. Second transport disengaging device;7. Rack; 8. Transmission chain;9. Gearbox; 10. Power input shaft; 11. Suspension bracket;12. Later supporting of fixed knife-edge of digging shovel;13. Fixed knife-edge of digging shovel圖1 菊芋收獲機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of Jerusalem artichoke harvester

表1菊芋收獲機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

Table1TechnicalparametersofJerusalemartichokeharvester

外形尺寸(長×寬×高)Overall dimension(L×W×H)/mm結(jié)構(gòu)質(zhì)量Structurequality/kg配套動力Power/kW生產(chǎn)率Productivity/(hm2·h-1)運(yùn)輸間隙Transportationinterval/mm工作幅寬Working width/mm2148×1147×139611244～58.80.3～0.5≤3001000

鏟面傾角α的大小影響到挖掘鏟的入土性能、碎土性能、挖掘阻力及掘起物提升的高度[8]。掘起物受力圖如圖3所示。

1.整體式條形鏟面；2. 防石柵；3. 外傾式挖掘鏟固定刀臂1. Unitary strip shovel surface; 2.Stone palisade;3. Inclined fixed blade of digging shovel圖2 挖掘鏟機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖Fig.2 Structure diagram of digging shovel

注：P：沿挖掘鏟移動掘起物所需要的力;G：重力;F：鏟面與土壤的摩擦力;α：鏟面傾角。Note: P： Power to move the dug object along the digging shovel; G： Gravity; F： Friction between shovel surface and soil; α： Shovel inclined angle. 圖3 掘起物受力圖Fig.3 Force diagram on the dug object

平衡方程組為：

(1)

式中,P為沿挖掘鏟移動掘起物所需要的力(N)；G為鏟面上掘起物的重力(N)；N為挖掘鏟對土壤的反作用力(N)；F為鏟面與土壤的摩擦力(N)；F=fN，f為土壤與挖掘鏟的摩擦系數(shù)。

由(1)式得出：

(2)

鏟面傾角α減少，機(jī)具入土性能好，機(jī)具工作挖掘阻力減少，碎土性能較差，容易壅土，反之，傾角增大，機(jī)具入土性能差，機(jī)具工作挖掘阻力增加，碎土性能較好[9]，最終計算確定鏟面傾角為16°。

挖掘鏟工作幅寬B需考慮拖拉機(jī)牽引力、挖掘深度、土壤耕作比阻、作業(yè)機(jī)組的作業(yè)速度，參考深耕犁，可由式(3)[10]、 (4)[11]得出(5)。

(3)

(4)

(5)

式中,N為拖拉機(jī)標(biāo)定功率(kW)；PT為拖拉機(jī)牽引力(N)；ηT為牽引力利用系數(shù)取ηT=0.6；K為土壤耕作比阻；α為挖掘深度，取α=250～500 mm；V為拖拉機(jī)作業(yè)速度，取3～5 km·h-1，根據(jù)選用拖拉機(jī)功率為44～58.8 kW，最終計算確定B為1 000 mm。

挖掘鏟的寬度S1須保證不能出現(xiàn)漏挖和損傷塊莖的現(xiàn)象，寬度方向上至少容納單一塊莖[12]。但增加挖掘鏟寬度，作業(yè)阻力也隨之增加，考慮菊芋塊莖平均大小SSr、菊芋塊莖大小標(biāo)準(zhǔn)偏差σ、拖拉機(jī)誤差校正值C1、菊芋塊莖離壟中心線偏距C0：S1≥SSr+3σ+C1+C0=59.2+29.8+30+30=149 mm；結(jié)合材料規(guī)格挖掘鏟的寬度S1取150 mm。

挖掘鏟固定刀臂的設(shè)計主要是為了連接挖掘鏟及在工作過程中切開土壤、凍結(jié)層、殘根，固定刀臂前臂面與豎直方向呈夾角β(如圖2所示)應(yīng)能滿足土壤、殘根沿刃口向上滑移，需滿足下式：

Rsinβ≥Rtanφcosβ+G

(6)

式中,R為刀臂刃口阻力(N)；φ為土壤對鋼的摩擦角，度(°)；G為重力(N)，經(jīng)計算β取15°。

為使挖掘過程中土壤表面凍土層不易破裂，防止表面凍土塊、礫石、團(tuán)塊殘根卡塞挖掘機(jī)導(dǎo)致土壤擁堵的情況發(fā)生，將挖掘鏟固定刀臂相對與挖掘機(jī)側(cè)板呈外傾夾角γ布置，將表面凍土層擠入固定刀臂，進(jìn)而橫向尺寸逐漸縮小，使其破裂。同時土壤阻力產(chǎn)生沿挖掘鏟固定刀臂面指向牽引中心線分力對表面凍土塊、礫石、團(tuán)塊殘根產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩作用，使其翻滾，進(jìn)而隨土垡向后運(yùn)動，解決卡阻問題。但過大的角度，使機(jī)具阻力過大，會導(dǎo)致壅土現(xiàn)象的發(fā)生。參考深耕犁γ取15 °。

2.2 挖掘鏟有限元分析

因挖掘機(jī)構(gòu)需承受較大的工作阻力，在阻力的作用下，挖掘鏟將產(chǎn)生應(yīng)力與變形，可對挖掘鏟進(jìn)行有限元分析，從分析結(jié)果判斷挖掘鏟在各個方向受到的應(yīng)力、變形位移變化分布及大小是否滿足設(shè)計要求，是否符合挖掘作業(yè)的性能要求。

挖掘鏟受力有土壤法向力N和摩擦力f, 摩擦力與法向力相比, 摩擦力很小, 故只需研究法向力N對挖掘鏟的影響[13]。載荷為垂直于鏟面的法向力, 把載荷施加在挖掘鏟面，根據(jù)挖掘鏟牽引阻力模型(式7)計算出具體數(shù)值, 根據(jù)作用力、反作用力原理, 利用相應(yīng)的幾何關(guān)系解出垂直到鏟面的法向力。

拖拉機(jī)標(biāo)定功率為58.8 kW，拖拉機(jī)作業(yè)速度取5 km·h-1，挖掘鏟在土壤中移動的牽引阻力根據(jù)式(7)[14]計算出具體數(shù)值。

(7)

式中,W為挖掘阻力(N)；G為作用于挖掘鏟上的土壤重力(N)；Z為常數(shù)；T為土壤抗剪切力，T=CF1(C為土壤內(nèi)聚力因數(shù)(N·cm-2)，F(xiàn)1為土壤剪切面積(cm2))；B為土壤沿鏟面運(yùn)動的加速力(N)；μ為土壤內(nèi)的摩擦因數(shù)；Ca為土壤與鏟面的附著因數(shù)(N·cm-2)；A0為挖掘部分面積(m2)；a為鏟面傾角度(°)；β為土壤失效傾角(°)；ε為土壤與金屬的摩擦系數(shù)。

鏟面壓強(qiáng)為法向力與作用面積之比,計算值為10.714 MPa，法向載荷N為2 550 N 。挖掘鏟壁厚12 mm，挖掘鏟固定刀臂厚10 mm，材料為65Mn，彈性模量E=2.11×1011N·Mm-2；密度ρ=7.82×103kg·m-3；泊松比為0.288；許用應(yīng)力σx=784 MPa。使用Ansys軟件得到挖掘鏟位移變化云圖(圖4)可知，鏟面中間部分變形較明顯，最大位移變形量為0.01 mm，但就挖掘鏟整體而言變形量較小，可以忽略。由挖掘鏟應(yīng)力變化云圖(圖5)可知，挖掘鏟應(yīng)力在鏟端兩側(cè)應(yīng)力較大，最大應(yīng)力為165.8 MPa。小于挖掘鏟材料的屈服極限強(qiáng)度(許用應(yīng)力)784 MPa。以上分析結(jié)果表明，挖掘鏟應(yīng)力、應(yīng)變均符合設(shè)計要求。

2.3 挖掘鏟固定刀臂離散元仿真

離散元仿真分析方法被廣泛應(yīng)用于耕作過程研究[15]，適合仿真土壤和剛性體間的相互作用[16]，能夠有效模擬顆粒材料和研究材料之間的微觀宏觀變形[17]。因挖掘鏟固定刀臂頂端與鏟面垂直高度可變，使挖掘鏟固定刀臂形狀發(fā)生改變，導(dǎo)致挖掘鏟挖掘阻力、土壤破碎及運(yùn)動情況隨之改變，這些變化又與多個因素相關(guān)，難以用公式進(jìn)行表述和求解，但可通過離散元仿真分析確定適合的尺寸。

綜合材料及機(jī)具結(jié)構(gòu)，提出3個固定刀臂頂端與鏟面垂直尺寸備選值,分別為：490、550、600 mm。按照1∶1比例，SolidWorks建立挖掘鏟(含固定刀臂)三維模型，導(dǎo)入EDEM軟件，選定土壤顆粒半徑為5 mm；土槽尺寸為1.8 m×1.4 m×1 m(長×寬×高)。本文選用Hertz-Mindlin模型作為離散元法仿真挖掘鏟在土壤顆粒中運(yùn)動的接觸力學(xué)模型，挖掘鏟速度為1.39 m·s-1，挖掘深度0.4 m；材料為65Mn，泊松比為0.3，剪切模量為1.92×106(Pa)，相關(guān)參數(shù)見表2。

圖4 挖掘鏟位移變化云圖Fig.4 Cloud image for the displacement change of digging shovel

圖5 挖掘鏟應(yīng)力變化云圖Fig.5 Cloud image for the stress change of digging shovel

參數(shù)Parameter數(shù)值Value參數(shù)Parameter數(shù)值Value土壤顆粒密度Soil particle density/( kg·m-3)1.350顆粒與挖掘鏟間恢復(fù)系數(shù)Recovery coefficient betweenparticles and digging shovel0.3土壤顆粒泊松比Poisson ratio ofsoil particle0. 4顆粒與挖掘鏟間滾動摩擦系數(shù)Rolling friction coefficientbetween particles and shovel0.4土壤顆粒剪切模量Shear modulus of soilparticle/Pa1.09×106顆粒與挖掘鏟間的靜摩擦系數(shù)Static friction coefficientbetween particles anddigging shovel0.5顆粒-顆粒間恢復(fù)系數(shù)Recovery coefficientamong particles0.2顆粒半徑Particle radius/m0.005顆粒之間的滾動摩擦系數(shù)Rolling friction coefficientamong particles0.3顆粒數(shù)目/個Particle number1×107顆粒之間的靜摩擦系數(shù)Static friction coefficientamong particles0.4仿真時步/sStimulation step-length1×10-5

注: 仿真中涉及的相關(guān)參數(shù)參考黃玉祥等[17]，Mustafa Ucgul等[18]相關(guān)文獻(xiàn)。

Notes: Related parameters in simulation come from the references of Huang Yu-xiang[17], Mustafa Ucgul[18].

仿真開始生成土壤顆粒，待顆粒沉降穩(wěn)定后，挖掘鏟開始運(yùn)動，直至仿真結(jié)束。仿真模擬結(jié)果獲得的圖像與數(shù)據(jù)如圖6、表3所示。

圖6土壤顆粒顏色由藍(lán)色至綠色至紅色，表明土壤顆粒所受到的力依次增加，在圖6中，C圖挖掘鏟固定刀臂前端土壤顆粒所受的力最大，這將有利于表面凍土層破裂，且C圖中挖掘鏟土壤堆積前端較平，表明其在3種挖掘鏟規(guī)格中最為理想。結(jié)合表3挖掘鏟阻力仿真數(shù)據(jù)表明，3種不同規(guī)格的挖掘鏟中，固定刀臂頂端與鏟面垂直尺寸為600 mm挖掘鏟，其破土、土壤移動情況和所受阻力均優(yōu)于其余兩種規(guī)格，可確定為具體尺寸。

2.4 輸送分離機(jī)構(gòu)

菊芋收獲機(jī)的輸送分離部件為兩級抖動鏈?zhǔn)捷斔头蛛x器構(gòu)成，主要由抖動輪，主、從動鏈輪，升運(yùn)鏈組成，如圖7所示。

圖6 土壤顆粒受力及變形堆積情況Fig.6 Situation of soil particle force, deformation and stacking

固定刀臂與鏟面垂直高度Vertical height of fixedknife-edge and blade/mm水平阻力最大值Max horizontalresistance/N垂直阻力最大值Max verticalresistance/N運(yùn)動方向阻力最大值Max resistance atmoving direction/N阻力合力最大值Max resistanceresultant/N4901.364101016025.922917.65502.31781613815.119371.16001.18875612134.717580.6

1.變速箱輸出鏈輪；2.升運(yùn)鏈；3. 一級輸送分離從動輪；4. 一級輸送分離；5. 抖動輪；6. 托帶輪；7.一級輸送分離主動輪；8. 二級輸送分離；9.傳動鏈1. Gearbox output sprocket; 2. Elevating chain;3. First transport disengaging driven wheel;4. First-class transport disengaging; 5. Dithering wheel;6. Support roller; 7. First transport disengaging drive wheel;8. Second transport disengaging; 9. Transmission chain圖7 輸送分離機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖Fig.7 Structure diagram of the conveyor and separator

據(jù)資料與實(shí)際測量，菊芋塊莖長度大于厚度，厚度(C)尺寸介于20～55 mm之間，分離輸送器的相鄰兩桿條內(nèi)側(cè)間距(L1)應(yīng)滿足以下關(guān)系：

L1

(8)

桿條材料為錳鋼，尺寸D(桿直徑)為10 mm，相鄰兩桿條圓心間距L取40 mm。

分離輸送器抖動輪等轉(zhuǎn)速由升運(yùn)鏈線速度及抖動輪周長確定，進(jìn)而改變抖動頻率與振幅[19]，升運(yùn)鏈線速度通過改變油門大小進(jìn)行調(diào)整。抖動頻率分別按(9)式和(10)式[20]計算。

(9)

(10)

式中，v為升運(yùn)鏈線速度(m·S-1)；C為抖動輪周長(m)；n為抖動輪轉(zhuǎn)速(r·min-1)；Z為抖動輪頭數(shù)。

作業(yè)時，拖拉機(jī)低檔2/3油門，動力輸出軸720r，根據(jù)傳動比可得升運(yùn)鏈線速度v=1.6 m·S-1。抖動輪周長C=0.339 m，計算得抖動輪轉(zhuǎn)速n=283 r·min-1。機(jī)具采用雙頭抖動輪，計算得抖動頻率f=9.44 Hz。

3 田間試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

2016年10月底至11月中旬，在隴中黃土高原半干旱區(qū)的榆中縣清水驛鄉(xiāng)進(jìn)行了樣機(jī)田間收獲作業(yè)，累計完成作業(yè)27 hm2。試驗(yàn)地為：平播水澆地、壟播套種旱地、平播旱地。水澆地土壤含水率18%，旱地含水率13%，菊芋品種為青芋一號，壟播試驗(yàn)地，播壟高200 mm、壟寬400 mm、溝寬300 mm、株距400 mm、行距700 mm，平播株距400 mm、行距600 mm。結(jié)芋深度為250～500 mm，植株85%莖葉干枯，殺秧機(jī)滅莖，配套動力為東方紅804拖拉機(jī)，功率為58.8 kW。

3.2 試驗(yàn)方法

因無菊芋收獲的國家標(biāo)準(zhǔn)，故參考馬鈴薯收獲國家標(biāo)準(zhǔn)《NY/Y648-2002馬鈴薯收獲機(jī)質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的試驗(yàn)方法，對3種試驗(yàn)地進(jìn)行收獲試驗(yàn)，測定了菊芋收獲機(jī)純工作小時生產(chǎn)率、損失率、傷薯率、含雜率4個指標(biāo)。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

菊芋收獲機(jī)不同地塊條件下主要性能指標(biāo)如表4所示，具體項目技術(shù)要求值因無相應(yīng)國標(biāo)，本著相近原則，參照馬鈴薯收獲國家標(biāo)準(zhǔn)《NY/Y648-2002馬鈴薯收獲機(jī)質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》。

試驗(yàn)結(jié)果表明(參見圖8)：該機(jī)對土質(zhì)松軟，無板結(jié)旱地及平播水澆地適應(yīng)性較好，各項指標(biāo)均能達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。旱地傷薯率較高的原因是，機(jī)手在作業(yè)時為了提高分離效果，加大拖拉機(jī)轉(zhuǎn)速，提高抖動輪抖動頻率，使得薯塊翻轉(zhuǎn)次數(shù)明顯增多，薯塊與板結(jié)、凍結(jié)土塊碰撞加劇，導(dǎo)致傷薯率增大；平播水澆旱地，收獲作業(yè)時霜凍明顯，為了提高分離效果，也存在同樣現(xiàn)象。故為提高作業(yè)質(zhì)量，應(yīng)控制拖拉機(jī)動力輸出軸轉(zhuǎn)速使抖動頻率保持在一個合理的范圍。壟播旱地收獲含雜率超標(biāo)，主要是壟作旱地壟上土壤失水板結(jié)嚴(yán)重，不易破損分離，殺秧機(jī)殺秧破碎莖桿多堆積在壟溝中，加之套種作物油葵殘根，使含雜率超標(biāo)。

圖8 樣機(jī)田間試驗(yàn)Fig.8 Field experiment of the prototype

表4 菊芋收獲機(jī)不同試驗(yàn)條件下主要性能指標(biāo)

4 結(jié) 論

1)課題組所研制的大挖深菊芋收獲機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對菊芋大挖深挖掘、芋土分離、輸送、鋪放等作業(yè)過程，挖凈率高，且有一定的深松作用，并可以在菊芋北方深秋至初冬收獲季節(jié)，克服卡塞及土壤擁堵，實(shí)現(xiàn)持續(xù)有效的作業(yè)，降低了勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，降低了收獲作業(yè)成本，且收獲質(zhì)量好。

2)通過挖掘鏟的功能和形狀分析結(jié)合菊芋收獲具體作業(yè)條件，設(shè)計了一種外傾整體式條形挖掘鏟，結(jié)構(gòu)堅固，能承受較大的挖掘阻力，并能順利地破開初霜凍形成的凍結(jié)層，且具有較強(qiáng)的抗表面凍土塊、礫石、團(tuán)塊殘根卡阻能力。

3)菊芋團(tuán)塊根系發(fā)達(dá)，菊芋塊莖不易脫落，升運(yùn)鏈的抖動頻率增加有助于菊芋塊莖由根系脫落及土壤與芋塊分離，但過高的抖動頻率，又會損傷菊芋。如何找到一個合適的抖動頻率，有待做進(jìn)一步研究。