[7]因此，固定式三角平面多铲在国内外仍得到广泛应用。
4.1.2 平面铲主要参数的确定
三角平面多铲的铲面为平面，且常用在链杆式挖掘机上。因此，该机采用三角平面多铲，由11个三角平面铲组成，材料为65Mn。固定方式是通过铲柄固定在铲架上，并在各铲之间留有滑草间隙。
(1)挖掘铲主要参数如：图1、图2
α 图1 挖掘铲参数1
Fig l Digging shovel parameter 1
2γ 图2 挖掘铲参数2
Fig 2 Digging shovel parameter 2
γ—铲刃斜角 α—铲的倾角 L—铲的长度 B—铲的宽度 H—铲后端高度 (2)受力分析：
铲刃斜角γ为了保证铲刃的自动清理，可由图3的受力分析确定。
9
αα图3 受力分析 Pig 3 Stress analysis
γ2
图4 铲尖受力分析
Pig 4 Stress analysis of the scraper tip
由公式 P0 sin(90° ?γ ) ＞ F 使土壤在铲刃上的滑切能力克服摩擦力，土壤与铲刃做相对运动。
公式中
P0—作用在铲刃的阻力(N) F —土壤对铲刃的摩擦力(N) F = Ntg?
?—土壤对铲刃的摩擦角
由摩擦定律知
F = Ntg? N = P0cos(90°- γ)
将其代入(1)式得
γ＜ 90° ? ? 10
(1) (2)
一般土壤对铲刃的摩擦角为?=26.5°～35°，故取γ =55°为易。γ过大，茎杆和杂草不能被切断，而且会引起铲前堵塞；但是γ减小时，要达到同样的挖掘宽度，则必须增加铲的长度，这会增加工作阻力，并且需加强铲的强度。
挖掘铲的倾角α和铲的长度L可由图3的受力分析求得。 根据土壤在挖掘铲上的受力分析可建立如下平衡方程式：
Pcosα?F?Gsinα=0 (3) N ? Gcosα ? Psinα = 0 (4) F = ftg? (5)
式中：
P — 沿着挖掘铲移动掘起物所需的力(N) N — 铲对土壤的反作用力(N) G — 铲面上土壤的重力(N) F — 土壤对铲的摩擦力(N)
f— 土壤对铲的摩擦系数
将式(3)、(4) 、(5)联立解得：
p?fG ??arctg (6)
fP?gP = Gtg(α+?) (7)
挖掘铲在工作过程中必然受到阻力的影响，工作阻力不仅只是由于铲起的土壤沿铲移动而产生的，同时，由于切割土壤的作用也会产生阻力，因此这部分力为
P1=KA (8)
如果不考虑土壤沿着铲面移动速度的影响，则铲的总阻力为
R=P+ P1 =Gtg(α+?)+KA (9)
式中：
?— 土壤对钢的摩擦角 f= tg?
2K— 犁沟土壤比阻(N/m) A— 铲面上土壤的横断面积(m) 轻质土K =16000～20000N/m 中等轻质土K =20000～24000N/m 中等坚实土K =24000～30000N/m
222211
(3)铲面的水平倾角α
铲面的水平倾角α的理论值可由图5中对铲面移动的掘起物作用力的平衡方程确定。
RVTPαCh2G 图5 铲面水平倾角及铲的末端离地高度示意图
Pig 5 The end of the horizontal Angle and the shovel shovel from the height map
P cosα-T -G sinα =0 R -Gcosα-P sin =0
式中：
P—沿铲面移动掘起物所需的力 R—铲面对土壤的反作用力 G—掘起物的重力 T—铲面对掘起物的摩擦力 T = Rf(f为土壤对钢的摩擦系数) 由此可得：
α =arctg( P－Gf)/( P + Gf)
如果超过上述值，则掘起物就会壅在铲面上，使薯块从铲侧滚落，同时也加大了工作阻力。实际中，α角根据挖掘铲需要提升掘起物的高度和对松碎土壤的要求来确定，α角增大，有利于破碎土块，但铲的工作阻力增加；α角过小，影响入土深度。根据试验，取α=18°～25°。
铲的长度L可由挖掘深度h与倾角α计算，即：
L = h / sinα (10)
铲的宽度B为130mm，边铲取宽度B1=165mm，总铲宽度B2=1800mm。由条件可知，所要求的挖掘深度h =200mm，在此深度条件下马铃薯才能完全从土壤里挖掘出来，且不致铲坏马铃薯。
取铲的倾角α= 23°，?= 30°(中等轻质土)，则铲的长度L =355～650mm，取
12
h
L =340mm；铲的总阻力R =35～42kN。挖掘铲主要参数见表2：
表2 挖掘铲主要参数
Table 2 main parameters of the Digging Shovel
项目 数值 项目 数值 铲的倾角α 23° 铲的宽度B 130mm 边铲宽度B1 165 mm 总铲宽度B2 1800mm 三角平面铲个数 11个 铲间隙 27mm 铲的长度L 340 mm 铲刃斜角γ 55°
挖掘阻力受土壤类型、挖掘深度、铲的形状和铲的倾角等影响很大，因此该机采用三角平面多铲，由11个三角平面铲组成，各单铲之间留有27mm的间隙，间隙过大，易漏掉马铃薯，间隙过小会增大挖掘阻力。
4.2 切土圆盘的设计
在工作时，平面铲挖起的土垡容易散落在机器两侧，造成薯块丢失。为了客服这一缺点，本设计的挖掘铲两侧装有切土圆盘。圆盘不仅能阻挡薯块丢失，而且还切断茎叶和杂草，防止在铲侧堵塞。该机切土圆盘设计直径为D =530mm，厚度t=6mm，用65Mn钢制成。切土圆盘可以将垄两侧切割为土垡，切断互相缠绕的草蔓，避免在工作时平面铲挖起的土垡散落在机器两侧，造成薯块丢失，同时还可通过调整切土圆盘的安装高度来调节挖掘深度。如果调高切土圆盘的高度，挖掘深度增加；反之，则挖掘深度随之减少
[8][9]。
5 分离部件的设计
配置在挖掘铲后面的分离部件在工作时承受的负荷大，其单位宽度的喂入量达100～150kg/s.m，且要求分离掉的土壤达70%～80%。该部件工作可靠，对薯块的损伤小，并在分离的同时把剩余部分向后输送，以便进行下一步的清选和分离。
作业时为了防止石块卡在挖掘铲和转动输送筛之间，避免转动输送筛喂入口堵塞，在挖掘铲和转动输送筛之间设计了防石装置。被分离物料的成份主要有土壤、薯块、茎秧、杂草等。根系土壤交织粘合在一起，要想在较小的结构尺寸下提高分离明薯率，亦是设计难题之一。
本设计采用转动输送筛和摆动筛组合式分离装置，转动输送筛为有效分离面积较大的杆式链组成，它相当于栅格式闭合回转筛。在输送筛上输送边的中部设有偏心抖动轮，起到边输送边抖动掉土壤的效果。摆动筛连接在输送链的后部, 垂直机器前进方向振摆, 完成二次筛分和向机后铺放薯块的作用。
5.1 转动输送筛式分离装置
转动输送筛分离装置(运动简图见图6)具有较强的分离性能，并且在倾角达30°
13