目前，國內(nèi)用于收獲根莖類中草藥材的機(jī)械很少。隨著根莖類中草藥種植面積逐年擴(kuò)大，收獲難的問題日益突出。根據(jù)目前種植的實(shí)際情況，通過大量調(diào)研和試驗(yàn)工作，研究設(shè)計(jì)了4GC-1型根莖藥材收獲機(jī)，該機(jī)具有入土行程短，松土效果好，分離能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
　　1.總體方案設(shè)計(jì)
　　該機(jī)由挖掘鏟、指桿分離柵和機(jī)架等主要工作部件組成（如圖1）。為提高該機(jī)的機(jī)動(dòng)性，聯(lián)接方式選擇后三點(diǎn)懸掛，整機(jī)采用單梁寬跨式結(jié)構(gòu)，懸掛機(jī)組挖掘深度采用位置調(diào)節(jié)方法。挖掘鏟為直刀楔式，入土角170°，工作幅寬1.1 m，壟作、畦作通用。
　　1.挖掘鏟2.鏟柄3.機(jī)架4.連接板5.指桿式分離柵
　　圖1總體布置圖2.動(dòng)力選擇
　　根莖類中草藥的收獲深度較大，一般在35～40 cm，要求松土范圍大，效果好，因此作業(yè)阻力大。經(jīng)測試，挖掘深度在35～40 cm時(shí)，機(jī)具總阻力在22～26 kN。根據(jù)現(xiàn)有動(dòng)力情況，選擇東方紅-75型或東方紅-802型履帶拖拉機(jī)較為合適，其計(jì)算牽引力為Ⅰ擋4.5 kN,Ⅱ擋26.26 kN，能夠滿足牽引力的要求，并且具有一定的儲(chǔ)備牽引力。
　　3.挖掘鏟的設(shè)計(jì)
　　為了解決根莖類中草藥根部入土較深、松土范圍大、挖掘部件土壤阻力大的問題，我們設(shè)計(jì)了直刃楔式挖掘鏟（如圖2）。
　　圖2直刃楔式挖掘鏟鏟柄前傾角β是影響鏟柄對(duì)土壤和作物根莖滑切作用的重要參數(shù)，正確選擇有利于提高滑切作用和降低作業(yè)阻力。鏟柄工作時(shí)，柄刃對(duì)土壤和作物根莖的作用情況如圖3。N為柄刃對(duì)根莖和土壤的作用力，F(xiàn)為摩擦力。將N分解為使根莖隨鏟柄一起運(yùn)動(dòng)的力P和根莖沿柄刃相對(duì)滑動(dòng)的作用T。
　　圖3柄刃對(duì)土壤和作物根莖的作用情況則有：T=N·tgβ
　　F=N·tgφ
　　式中β—鏟柄前傾角；
　　φ—摩擦角。
　　由滑切條件得：T＞F 有tgβ＞tgφ
　　查得一般作物莖稈和土壤對(duì)鋼料的最小摩擦角為
　　 φ莖min=16°42′
　　 φ土=21°48′
　　 要使鏟柄對(duì)根莖和土壤具有一定的滑切作用，β角至少應(yīng)大于21°48′。考慮到結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)β角的影響，確定該鏟取β=25°。
　　4.主要性能參數(shù)
　　外形尺寸：920 mm×1600 mm×635 mm；
　　工作幅寬：110 cm；
　　最大挖掘鏟深度：45 cm；
　　破損率：＜3%；
　　漏收率：＜1%；
　　生產(chǎn)率：0.4～0.5 hm2/h；
　　整機(jī)質(zhì)量：270 kg；
　　配套動(dòng)力：55.2～58.8 kW。
　　5.試驗(yàn)情況
　　2012年分別進(jìn)行甘草、黃芩收獲試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間為三個(gè)連續(xù)班次，每個(gè)班次作業(yè)時(shí)間6 h，累計(jì)作業(yè)量10.5 hm2，試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2。
　　表1主要指標(biāo)試驗(yàn)檢測結(jié)果
　　項(xiàng) 目收甘草收黃芩入土行程/cm12692挖掘深度/cm45.726.5損傷率/%2.251.0漏收率/%0.850比阻/kg·cm-20.550.50牽引阻力/kg24781465消耗功率/kW29.324.9純小時(shí)生產(chǎn)率/hm2·h-10.540.68表2生產(chǎn)查定結(jié)果匯總(甘草)項(xiàng)目班 次123平 均純工作時(shí)間/min384380430398轉(zhuǎn)彎空行時(shí)間/min43345243工藝服務(wù)時(shí)間/min22212623機(jī)器故障時(shí)間/min8044動(dòng)力調(diào)整保養(yǎng)和故障時(shí)間/min231613自然條件造成停機(jī)時(shí)間/min10158.3其它原因造成的停機(jī)時(shí)間/min32512.3作業(yè)量/hm23.473.513.5203.50純工作小時(shí)生產(chǎn)率/hm2·h-10.550.560.520.54作業(yè)可靠性/%98.010098.899.0單位燃油消耗量/kg·hm-298103102101試驗(yàn)結(jié)果表明，本機(jī)的主要性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，作業(yè)質(zhì)量滿足了農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，整機(jī)設(shè)計(jì)合理。（05）

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