CN116584232B - 一种马铃薯挖掘及薯土秧分离装置及方法和收获机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种马铃薯挖掘及薯土秧分离装置及方法和收获机，包括秧叶粉粹装置、挖掘铲、液压缸、土壤含水率检测传感器、薯土输送分离装置、加热辊、加热电源和控制系统；秧叶粉粹装置位于挖掘铲的上方，用于将马铃薯秧叶进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲两侧的垄沟；土壤含水率检测传感器用于检测土壤含水率；薯土输送分离装置位于挖掘铲的后方，薯土输送分离装置的输送辊采用加热辊；加热辊和加热电源连接；控制系统分别与土壤含水率检测传感器和加热电源连接。本发明集马铃薯挖掘，秧叶粉碎引流抛洒，马铃薯附着黏土干燥与薯土热风分离为一体，提高马铃薯的收获质量与效率，提高明薯率，减少马铃薯输送过程中的缠绕等故障。
Description
技术领域
本发明属于农机技术领域，尤其涉及一种马铃薯挖掘及薯土秧分离装置及方法和收获机。
背景技术
马铃薯作为我国的主要种植作物之一，其具有良好的经济价值，但目前我国马铃薯收获机正处于起步发展阶段，相较于国外发达国家，我国马铃薯收获机在收获马铃薯过程中，薯土秧之间的分离程度不高，严重降低了马铃薯的收获效率与质量，附着在马铃薯表面的黏土无法最大程度分离，随着马铃薯一起进入集薯箱；薯秧若不处理，也会随着马铃薯进入集薯箱，并且在马铃薯收获过程中，秧藤会缠绕在装置上造成机器故障；另外，我国南北的地理环境差异过大，种植马铃薯的土壤含水率不同，与马铃薯的粘结程度不一样，现有马铃薯收获装置相关的专利，可以对马铃薯在收获前进行杀秧处理，但是杀秧后的秧草依然会随着马铃薯以及土壤进入输送分离装置，依然增加了薯土秧的分离难度，降低了明薯率，也有装置能够对马铃薯的表面土壤进行碎土处理，但是会造成马铃薯的损伤，若是含水率较高的黏土，碎土装置的碎土效果不理想，同样难以降低明薯率。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种马铃薯挖掘及薯土秧分离装置及方法和收获机，提高了马铃薯的明薯率和收获质量，减少马铃薯输送过程中的缠绕等故障。
本发明的一个方式的目的之一是采用两层收获装置，下层用于挖掘马铃薯，上层为秧叶粉粹装置，采用拨秧轮拨动马铃薯秧叶到切割器位置进行切割，被切割后的秧叶随着前后输送带进入到左右输送带，在左右输送带的输送作用下秧叶落入粉碎装置经过粉碎后，落入两垄行之间，有利于还田，另外，避免大量秧叶随着薯土一起进入输送分离装置，增加薯、土、秧的分离难度，大量的秧叶还有可能缠绕在装置上造成故障。
本发明的一个方式的目的之一是在马铃薯挖掘后的薯土输送分离装置上采用加热辊输送马铃薯的薯土少量秧，加热辊可以在该装置收获有含水量较高黏土附着的马铃薯时对黏土进行导热传热干燥，有利于黏土干燥松散，便于薯土分离。
本发明的一个方式的目的之一是薯土输送分离装置的每一根加热辊上都有光滑凸包，光滑凸包的作用在于增加薯土分离作用，相当于一个碎土的功能，光滑凸包表面减少造成马铃薯的损伤，薯土输送分离装置运行过程中向右运行，光滑凸包有利于将土壤从马铃薯下表面刮落。
本发明的一个方式的目的之一是薯土输送分离装置的上方安装有热风装置，热风有利于土壤的进一步干燥，并且在气流的作用下，土壤更加容易松散掉落，秧叶也更加容易与马铃薯分离，有利于提高马铃薯的收获质量与收获效率，提高明薯率。
本发明的一个方式的目的之一是通过建立加热辊与土壤之间的热传导数学模型，根据马铃薯土壤的含水率，自动调节热辊温度，避免温度过高损伤马铃薯，温度过低，土壤干燥程度不佳，仍然附着在马铃薯表面。
本发明的一个方式的目的之一是本发明集马铃薯挖掘，秧叶粉碎引流抛洒，马铃薯附着黏土干燥与薯土热风分离为一体，提高马铃薯的收获质量与收获效率，提高明薯率，减少马铃薯输送过程中的缠绕等故障。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种包括所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置的收获机。
注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种马铃薯挖掘及薯土秧分离装置，包括秧叶粉粹装置、挖掘铲、液压缸、土壤含水率检测传感器、薯土输送分离装置、加热辊、加热电源和控制系统；
所述秧叶粉粹装置位于挖掘铲的上方，用于将马铃薯秧叶进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲两侧的垄沟；
所述土壤含水率检测传感器设置在挖掘铲的底部，用于检测土壤含水率；所述薯土输送分离装置位于挖掘铲的后方，薯土输送分离装置的输送辊采用加热辊；所述加热辊和加热电源连接；所述控制系统分别与土壤含水率检测传感器和加热电源连接。
上述方案中，所述秧叶粉粹装置包括顶层切割器、拨秧轮、前后输送带、左右输送带和粉碎装置；
所述顶层切割器、拨秧轮、前后输送带、左右输送带和粉碎装置位于挖掘铲的上方，且顶层切割器、前后输送带、左右输送带沿前进方向依次布置，拨秧轮位于顶层切割器的上方，所述粉碎装置位于左右输送带的侧边。
上述方案中，所述加热辊的外表面设有多个光滑凸包。
上述方案中，所述液压缸为双向液压缸，双向液压缸一端与顶层切割器下部的安装板连接，另一端与挖掘铲连接。
上述方案中，还包括热风装置；所述热风装置设置在薯土输送分离装置的上方。
进一步的，所述热风装置包括风机和加热器；所述风机和加热器从上至下依次设置在薯土输送分离装置的上方。
上述方案中，所述控制系统；所述控制系统获取土壤含水率检测传感器检测的土壤含水率信息，并通过热传导数学模型计算得到加热辊的加热温度，通过加热电源控制加热辊的加热温度；
所述热传导数学模型为：
由于加热辊10已经制作成型，其传热系数与加热辊10的材料以及厚度有关，本发明中可设加热辊10的传热率为λ1，土壤的传热率则为λ2，
其中传热率单位为J/(cm2·s·℃)，土壤上下表面温度为t1、t2，单位为℃，土壤厚度为d,单位为cm，在一定预设时间T内流过的热量为Q1，单位为J。
已知单个加热辊10的横截面积为A直径为R，两个加热辊10之间的间隙为K，单位时间挖掘铲挖掘的薯土面积与收获机前进速度v以及挖掘铲宽度B有关，设单位时间挖掘铲挖掘的薯土面积为A1(A1＝vB)，即土壤面积近似为A1，则单位时间被挖掘的薯土可接触到的加热辊个数为n，首先由单个加热辊内单位时间电加热器产生热量为Q，则单位时间内薯土接触的加热辊所产生热量为nQ,经过加热辊传热后，传递给土壤的热量为Q1＝λ1nQ，
根据单位面积土壤传热率公式
可知，t1为土壤上表面温度，即为室温，t2为土壤下表面温度，即为加热辊内电加热器温度，为保证薯土中上部分土壤尽可能干燥，d选择尽量大，最大即为挖掘铲的挖掘深度h即挖掘产的长度，所以经过土壤的热量传递，A1面积上可供给土壤中水分干燥的热量最终为Q2，Q2＝λ1λ2nQ,即有
通过土壤含水率传感器检测到的当前土壤含水率为c，A1面积上的土壤质量为m，可根据当地土壤种类密度ρ计算出，m＝vBhρ，即有使得土壤中水分干燥的热量为：
Q3＝c×m×4.18(100-t1)+c×m×2257，
2257为水的潜热，KJ/kg，4.182为水的热焓KJ/kg.℃。
即有Q2＝Q3,即
其中，t1为土壤上表面温度，即为室温，t2为土壤下表面温度，即为加热辊内电加热器温度，R为加热辊(10)的横截面积直径，K为相邻的两个加热辊(10)之间的间隙，v为收获机前进速度，B为挖掘铲宽度，c为土壤含水率检测传感器检测到的当前土壤含水率，m为单位时间挖掘铲挖掘的薯土面积A1上的土壤质量，Q为单个加热辊(10)内电加热器产生热量。
将加热辊温度加热至t2，即电加热器温度，即可保证土壤中水分被干燥，有利于薯土分离，所有参数均被采集至控制系统14中进行计算处理后输出信号使得加热辊升温。
一种收获机，包括所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置。
一种根据所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置的控制方法，包括以下步骤：
所述秧叶粉粹装置将马铃薯秧叶进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲两侧的垄沟；
所述挖掘铲进行马铃薯的挖掘工作，土壤含水率检测传感器检测土壤含水率并传递到控制系统，挖掘出的马铃薯进入到薯土输送分离装置进行薯土秧分离，控制系统获取土壤含水率信息并通过热传导数学模型计算得到加热辊的加热温度，通过加热电源控制加热辊的加热温度；加热辊对土壤进行干燥。
上述方案中，所述秧叶粉粹装置的顶层切割器在拨秧轮的拨秧作用下进行秧叶切割，切割后的秧叶随前后输送带被输送至左右输送带，在左右输送带的作用下，将秧叶带入到粉碎装置中进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲两侧的垄沟；
所述挖掘铲进行马铃薯的挖掘工作，土壤含水率检测传感器检测土壤含水率并传递到控制系统，挖掘出的马铃薯进入到薯土输送分离装置进行薯土秧分离，控制系统获取土壤含水率信息并通过热传导数学模型计算得到加热辊的加热温度，通过加热电源控制加热辊的加热温度；加热辊对土壤进行干燥；每一根加热辊的光滑凸包用于将土壤从马铃薯下表面刮落；热风装置产生的热风作用于薯土输送分离装置上的土壤表面对土壤进一步干燥，气流的作用下，土壤更加容易松散掉落，秧叶也更加容易与马铃薯分离，有利于提高马铃薯的收获质量与收获效率，提高明薯率。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
根据本发明的一个方式，采用两层收获装置，下层用于挖掘马铃薯，上层为秧叶粉粹装置，采用拨秧轮拨动马铃薯秧叶到切割器位置进行切割，被切割后的秧叶随着前后输送带进入到左右输送带，在左右输送带的输送作用下秧叶落入粉碎装置经过粉碎后，落入两垄行之间，有利于还田，另外，避免大量秧叶随着薯土一起进入输送分离装置，增加薯、土、秧的分离难度，大量的秧叶还有可能缠绕在装置上造成故障。
根据本发明的一个方式，在马铃薯挖掘后的薯土输送分离装置上采用加热辊输送马铃薯的薯土少量秧，加热辊可以在该装置收获有含水量较高黏土附着的马铃薯时对黏土进行导热传热干燥，有利于黏土干燥松散，便于薯土分离。
根据本发明的一个方式，薯土输送分离装置的每一根加热辊上都有光滑凸包，光滑凸包的作用在于增加薯土分离作用，相当于一个碎土的功能，光滑凸包表面减少造成马铃薯的损伤，薯土输送分离装置运行过程中向右运行，光滑凸包有利于将土壤从马铃薯下表面刮落。
根据本发明的一个方式，薯土输送分离装置的上方安装有热风装置，热风有利于土壤的进一步干燥，并且在气流的作用下，土壤更加容易松散掉落，秧叶也更加容易与马铃薯分离，有利于提高马铃薯的收获质量与收获效率，提高明薯率。
根据本发明的一个方式，通过建立加热辊与土壤之间的热传导数学模型，根据马铃薯土壤的含水率，自动调节热辊温度，避免温度过高损伤马铃薯，温度过低，土壤干燥程度不佳，仍然附着在马铃薯表面。
根据本发明的一个方式，本发明集马铃薯挖掘，秧叶粉碎引流抛洒，马铃薯附着黏土干燥与薯土热风分离为一体，提高马铃薯的收获质量与收获效率，提高明薯率，减少马铃薯输送过程中的缠绕等故障。
根据本发明的一个方式，本发明通过秧叶粉粹装置在马铃薯收获前进行杀秧处理、并且秧藤通过输送带与粉碎装置排放至马铃薯两垄行之间，避免进入输送装置，随后通过加热辊对马铃薯附着黏土的干燥，使的土壤更加容易松散，最后通过上层的热风装置产生的热风将马铃薯中的土、秧与马铃薯进一步分离开，提高了马铃薯的明薯率和收获质量，减少马铃薯输送过程中的缠绕等故障。
根据本发明的一个方式，收获机包括所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。
附图说明
图1为本发明一实施方式的马铃薯挖掘及薯土秧分离装置的结构示意图；
图2为本发明一实施方式的薯土输送分离装置结构示意图；
图3为本发明一实施方式的加热辊结构示意图；
图4为本发明一实施方式的加热辊与热风加热干燥土壤流程图。
图中：1.顶层切割器；2.拨秧轮；3.前后输送带；4.左右输送带；5.粉碎装置；6.挖掘铲；7.液压缸；8.土壤含水率检测传感器；9.薯土输送分离装置；10.加热辊；11.加热电源；12.风机；13.加热器；14.控制系统。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示为本发明所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置的一种较佳实施方式，所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置包括秧叶粉粹装置、挖掘铲6、液压缸7、土壤含水率检测传感器8、薯土输送分离装置9、加热辊10、加热电源11和控制系统14；
所述秧叶粉粹装置位于挖掘铲6的上方，用于将马铃薯秧叶进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲6两侧的垄沟；
所述土壤含水率检测传感器8设置在挖掘铲6的底部，用于检测土壤含水率；所述薯土输送分离装置9位于挖掘铲6的后方，薯土输送分离装置9的输送辊采用加热辊10；所述加热辊10和加热电源11连接；所述控制系统14分别与土壤含水率检测传感器8和加热电源11连接。
在马铃薯挖掘后的薯土输送分离装置9上采用加热辊10输送马铃薯的薯土少量秧，加热辊10可以在该装置收获有含水量较高黏土附着的马铃薯时对黏土进行导热传热干燥，有利于黏土干燥松散，便于薯土分离。
如图2和3所示，在本发明的一个实施方式中，所述加热辊10的外表面设有多个光滑凸包15。
所述挖掘铲6开始进行马铃薯的挖掘工作后，土壤含水率检测传感器8检测土壤含水率，挖掘出的马铃薯进入到薯土输送分离装置9进行薯土秧分离，这里主要是薯土分离，大部分秧叶已经被粉碎抛洒，只有少量随着薯土进入薯土输送分离装置9，系统根据土壤含水率大小调节加热辊10温度，以使传出的热量能够将土壤干燥，每一根加热辊10上都有多个光滑凸包15，光滑凸包15的作用在于增加薯土分离作用，相当于一个碎土的功能，光滑凸包15表面减少造成马铃薯的损伤，薯土输送分离装置9运行过程中向右运行，光滑凸包15有利于将土壤从马铃薯下表面刮落。
在本发明的一个实施方式中，还能将每一根加热辊10制作成可自转型，自转通过小型的电机实现，这样在加热辊10转动的情况下使得薯土翻面受热干燥更加充分。
在本发明的一个实施方式中，所述秧叶粉粹装置包括顶层切割器1、拨秧轮2、前后输送带3、左右输送带4和粉碎装置5；所述顶层切割器1、拨秧轮2、前后输送带3、左右输送带4和粉碎装置5位于挖掘铲6的上方，且顶层切割器1、前后输送带3、左右输送带4沿前进方向依次布置，拨秧轮2位于顶层切割器1的上方，所述粉碎装置5位于左右输送带4的侧边。
本发明采用两层收获装置，下层用于挖掘马铃薯，上层为秧叶粉粹装置，马铃薯收获机向前收获过程中，顶层切割器1在拨秧轮2的拨秧作用下进行秧叶切割，切割后的秧叶随前后输送带3被输送至左右输送带4，在左右输送带4的作用下，将秧叶带入到一侧的粉碎装置5中进行粉碎，粉碎后的秧叶落入马铃薯的两垄行之间还田处理，避免了大量秧叶随薯土进入输送分离装置，增加薯、土、秧分离难度，不经过粉碎的秧叶若进入后续输送分离等部件，容易造成缠绕发导致故障。
在本发明的一个实施方式中，若不进行杀秧的情况可以改变左右输送带4的方向将马铃薯秧叶茎切割后输送到另一侧直接排放至垄沟待回收使用，因为马铃薯的秧叶茎营养价值较高，可以药用与制作成饲料。
在本发明的一个实施方式中，所述液压缸7为双向液压缸，双向液压缸一端与顶层切割器1下部的安装板连接，另一端与挖掘铲6连接。所述液压缸7可进行伸缩，用于调节顶层切割器1高度和底层挖掘铲6深度。
在本发明的一个实施方式中，还包括热风装置；所述热风装置设置在薯土输送分离装置9的上方。优选的，所述热风装置包括风机12和加热器13；所述风机12和加热器13从上至下依次设置在薯土输送分离装置9的上方。所述风机12转动产生的风经过加热器13后运动至土壤表面，热风有利于土壤的进一步干燥，并且在气流的作用下，土壤更加容易松散掉落，秧叶也更加容易与马铃薯分离，有利于提高马铃薯的收获质量与收获效率，提高明薯率。
所述控制系统14；所述控制系统14获取土壤含水率检测传感器8检测的土壤含水率信息，并通过热传导数学模型计算得到加热辊10的加热温度，通过加热电源11控制加热辊10的加热温度；
如图4所示，根据加热辊与热风加热干燥土壤流程图，首先土壤含水率传感器8测量的含水率c输送至控制系统14，控制系统14根据该加热辊与土壤之间的热传导数学模型计算加热辊10所需加热到的温度。
具体为：由于加热辊10已经制作成型，其传热系数与加热辊10的材料以及厚度有关，本发明中可设加热辊10的传热率为λ1，土壤的传热率则为λ2，
其中传热率单位为J/(cm2·s·℃)，土壤上下表面温度为t1、t2，单位为℃，土壤厚度为d,单位为cm，在一定预设时间T内流过的热量为Q1，单位为J，T可以根据加热辊产生热量Q所需的时间确定，优选的，T取单位时间1s。
已知单个加热辊10的横截面积为A直径为R，两个加热辊10之间的间隙为K，单位时间挖掘铲挖掘的薯土面积与收获机前进速度v以及挖掘铲宽度B有关，设单位时间挖掘铲挖掘的薯土面积为A1，A1＝vB，即土壤面积近似为A1，则单位时间被挖掘的薯土可接触到的加热辊个数为n，首先由单个加热辊内电加热器产生热量为Q，则单位时间内薯土接触的加热辊所产生热量为nQ,经过加热辊传热后，传递给土壤的热量为Q1＝λ1nQ，
根据单位面积土壤传热率公式
可知，t1为土壤上表面温度，即为室温，t2为土壤下表面温度，即为加热辊内电加热器温度，为保证薯土中上部分土壤尽可能干燥，d选择尽量大，最大即为挖掘铲的挖掘深度h，所以经过土壤的热量传递，A1面积上可供给土壤中水分干燥的热量最终为Q2，Q2＝λ1λ2nQ,即有
通过土壤含水率检测到的当前土壤含水率为c，A1面积上的土壤质量为m，可根据当地土壤种类密度ρ计算出，m＝vBhρ，即有使得土壤中水分干燥的热量为：
Q3＝c×m×4.18(100-t1)+c×m×2257，
2257为水的潜热，KJ/kg，4.182为水的热焓KJ/kg.℃。
即有Q2＝Q3,即
其中，t1为土壤上表面温度，即为室温，t2为土壤下表面温度，即为加热辊内电加热器温度，R为加热辊(10)的横截面积直径，K为相邻的两个加热辊(10)之间的间隙，v为收获机前进速度，B为挖掘铲宽度，c为土壤含水率检测传感器检测到的当前土壤含水率，m为单位时间挖掘铲挖掘的薯土面积A1上的土壤质量，Q为单个加热辊(10)内电加热器产生热量。
即将加热辊温度加热至t2，即电加热器温度，即可保证土壤中水分被干燥，有利于薯土分离，所有参数均被采集至控制系统14中进行计算处理后输出信号使得加热辊升温。
在本发明的一个实施方式中，通过建立加热辊与土壤之间的热传导数学模型，根据马铃薯土壤的含水率，自动调节热辊温度，避免温度过高损伤马铃薯，温度过低，土壤干燥程度不佳，仍然附着在马铃薯表面。
一般适宜种植马铃薯的土壤含水率将会达到18.5％大部分含水率超过20％，这种情况下土壤导热系数将达到1.5以上，因此，在干燥土壤的同时，而马铃薯的导热系数在常温下一般为0.5-0.6，因此热量不会造成马铃薯的损伤。即将加热辊10温度加热至t2即电加热器温度，即可保证土壤中水分被干燥，有利于薯土分离。
一种收获机，包括所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置。
一种根据所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置的控制方法，包括以下步骤：
所述秧叶粉粹装置将马铃薯秧叶进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲6两侧的垄沟；
所述挖掘铲6进行马铃薯的挖掘工作，土壤含水率检测传感器8检测土壤含水率并传递到控制系统14，挖掘出的马铃薯进入到薯土输送分离装置9进行薯土秧分离，控制系统14获取土壤含水率信息并通过热传导数学模型计算得到加热辊10的加热温度，通过加热电源11控制加热辊10的加热温度；加热辊10对土壤进行干燥。
在本发明的一个实施方式中，所述秧叶粉粹装置的顶层切割器1在拨秧轮2的拨秧作用下进行秧叶切割，切割后的秧叶随前后输送带3被输送至左右输送带4，在左右输送带4的作用下，将秧叶带入到粉碎装置5中进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲6两侧的垄沟；
所述挖掘铲6进行马铃薯的挖掘工作，土壤含水率检测传感器8检测土壤含水率并传递到控制系统14，挖掘出的马铃薯进入到薯土输送分离装置9进行薯土秧分离，控制系统14获取土壤含水率信息并通过热传导数学模型计算得到加热辊10的加热温度，通过加热电源11控制加热辊10的加热温度；加热辊10对土壤进行干燥；每一根加热辊10的光滑凸包15用于将土壤从马铃薯下表面刮落；热风装置产生的热风作用于薯土输送分离装置9上的土壤表面对土壤进一步干燥。
在本发明的一个实施方式中，马铃薯挖掘及薯土秧分离装置在马铃薯收获前进行杀秧处理、并且秧藤通过输送带与粉碎装置排放至马铃薯两垄行之间，避免进入输送装置，随后采用加热辊10通过传热方式进行马铃薯附着黏土的干燥，使的土壤更加干燥进而容易松散，最后通过上层的热风装置，将马铃薯中的土、秧与马铃薯进一步分离开，提高了马铃薯的明薯率和收获质量，避免了马铃薯输送过程中的缠绕等故障。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种马铃薯挖掘及薯土秧分离装置，其特征在于，包括秧叶粉粹装置、挖掘铲（6）、液压缸（7）、土壤含水率检测传感器（8）、薯土输送分离装置（9）、加热辊（10）、加热电源（11）和控制系统（14）；
所述秧叶粉粹装置位于挖掘铲（6）的上方，用于将马铃薯秧叶进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲（6）两侧的垄沟；
所述土壤含水率检测传感器（8）设置在挖掘铲（6）的底部，用于检测土壤含水率；所述薯土输送分离装置（9）位于挖掘铲（6）的后方，薯土输送分离装置（9）的输送辊采用加热辊（10）；所述加热辊（10）和加热电源（11）连接； 所述控制系统（14）分别与土壤含水率检测传感器（8）和加热电源（11）连接；
所述加热辊（10）的外表面设有多个光滑凸包（15）；
所述控制系统（14）；所述控制系统（14）获取土壤含水率检测传感器（8）检测的土壤含水率信息，并通过热传导数学模型计算得到加热辊（10）的加热温度，通过加热电源（11）控制加热辊（10）的加热温度；所述热传导数学模型为：
，
其中，t1为土壤上表面温度，即为室温，t2为土壤下表面温度，即为加热辊内电加热器温度， R为加热辊（10）的横截面积直径， K为相邻的两个加热辊（10）之间的间隙，v为收获机前进速度，B为挖掘铲宽度， c为土壤含水率检测传感器检测到的当前土壤含水率，m为单位时间挖掘铲挖掘的薯土面积A1上的土壤质量，Q为单个加热辊（10）内电加热器产生热量。
2.根据权利要求1所述的马铃薯挖掘及薯土秧分离装置，其特征在于，所述秧叶粉粹装置包括顶层切割器（1）、拨秧轮（2）、前后输送带（3）、左右输送带（4）和粉碎装置（5）；
所述顶层切割器（1）、拨秧轮（2）、前后输送带（3）、左右输送带（4）和粉碎装置（5）位于挖掘铲（6）的上方，且顶层切割器（1）、前后输送带（3）、左右输送带（4）沿前进方向依次布置，拨秧轮（2）位于顶层切割器（1）的上方， 所述粉碎装置（5）位于左右输送带（4）的侧边。
3.根据权利要求1所述的马铃薯挖掘及薯土秧分离装置，其特征在于，所述液压缸（7）为双向液压缸，双向液压缸一端与顶层切割器（1）下部的安装板连接，另一端与挖掘铲（6）连接。
4.根据权利要求1所述的马铃薯挖掘及薯土秧分离装置，其特征在于，还包括热风装置；所述热风装置设置在薯土输送分离装置（9）的上方。
5.根据权利要求4所述的马铃薯挖掘及薯土秧分离装置，其特征在于，所述热风装置包括风机（12）和加热器（13）；所述风机（12）和加热器（13）从上至下依次设置在薯土输送分离装置（9）的上方。
6.一种收获机，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置。
7.一种根据权利要求1-5任意一项所述马铃薯挖掘及薯土秧分离装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述秧叶粉粹装置将马铃薯秧叶进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲（6）两侧的垄沟；
所述挖掘铲（6）进行马铃薯的挖掘工作，土壤含水率检测传感器（8）检测土壤含水率并传递到控制系统（14），挖掘出的马铃薯进入到薯土输送分离装置（9）进行薯土秧分离，控制系统（14）获取土壤含水率信息并通过热传导数学模型计算得到加热辊（10）的加热温度，通过加热电源（11）控制加热辊（10）的加热温度；加热辊（10）对土壤进行干燥。
8.根据权利要求7所述的马铃薯挖掘及薯土秧分离装置的控制方法，其特征在于，所述秧叶粉粹装置的顶层切割器（1）在拨秧轮（2）的拨秧作用下进行秧叶切割，切割后的秧叶随前后输送带（3）被输送至左右输送带（4），在左右输送带（4）的作用下，将秧叶带入到粉碎装置（5）中进行粉碎，粉碎后的秧叶落入挖掘铲（6）两侧的垄沟；
所述挖掘铲（6）进行马铃薯的挖掘工作，土壤含水率检测传感器（8）检测土壤含水率并传递到控制系统（14），挖掘出的马铃薯进入到薯土输送分离装置（9）进行薯土秧分离，控制系统（14）获取土壤含水率信息并通过热传导数学模型计算得到加热辊（10）的加热温度，通过加热电源（11）控制加热辊（10）的加热温度；加热辊（10）对土壤进行干燥；每一根加热辊（10）的光滑凸包（15）用于将土壤从马铃薯下表面刮落；热风装置产生的热风作用于薯土输送分离装置（9）上的土壤表面对土壤进一步干燥。
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