多子芋收获机离心回转式根土分离装置设计与试验OA北大核心CSTPCD

针对芋头采挖过程中传统栅条式筛分装置存在土壤破碎质量差、根土分离效果不佳等问题,该研究结合多子芋生长特点,设计了一种离心回转式根土分离装置。构建芋头根土复合体碰撞力学模型和土块冲击破碎力学模型,明晰了影响根土分离效果的主要因素为弹齿倾角、回转筛转速和柔性拨指长径比,并确定取值范围。采用EDEM-RecurDyn耦合方法开展仿真试验,探究芋头根土复合体在筛分过程中经历平衡、失稳、土壤破碎、碰撞翻滚和土壤脱落等全过程动态变化规律,单因素试验确定柔性拨指直径14 mm,长度45 mm;以弹齿倾角、回转筛转速和土壤喂入量为影响因素。以根土分离率和芋头最大冲击力为评价指标,开展二次回归正交旋转组合试验,求解最优参数组合为弹齿倾角16.00°、回转筛转速110.00 r/min、土壤喂入量14.00 kg/s时,根土分离率最优为93.36%,芋头碰撞冲击力峰值最小为150.73N。田间试验结果表明多子芋收获机根土分离率为92.06%,破损率为4.86%,与回归模型预测结果相差1.39%,相较传统栅条式根茎类收获机根土分离率提升了8.61个百分点,满足多子芋根土分离要求。研究结果可为根土复合体破碎分离特性及根茎类作物高效低损采收装备设计提供参考。