河北圣和農業(yè)機械有限公司 徐秀霞

前言

中草藥以其獨特的藥效越來越受到世界各國的重視，“一帶一路”戰(zhàn)略把中醫(yī)藥帶出國門，走向了世界，種植中草藥已經(jīng)成為中國農民增收致富的重要途徑之一。傳統(tǒng)的人工挖掘不僅勞動強度高，費力費時，而且破損、撕裂、斷根嚴重，以至于嚴重制約著這一經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。藥材收獲機的應用，把農民從繁重的體力勞動中解脫出來，并且縮短了收獲時間，提升了藥材品質，降低了收獲費用，使得中藥材機械化技術廣闊的市場前景。但是，現(xiàn)有中藥材收獲機械存在諸多的問題，尤其是中長根莖類（如：白芷、板藍根、當歸、丹參、黃芩、桔梗、龍膽草、地黃、木香、黨參、牡丹、北沙參、防風、辣根等）中藥材收獲裝備，問題更為普遍，突出表現(xiàn)為作業(yè)效率低、分離效果差、機具故障多等。

1 根莖類中藥材收獲面臨的問題

隨著國家禁止天然中藥材的亂采亂挖，以及保護環(huán)境力度的加大，各種中藥材將主要依靠人工種植。目前在我國東北、西北、華北、西南地區(qū)根莖類中藥材種植面積已達250萬畝以上[1]，藥材的收獲方式直接影響到藥材的品質和價格，雇傭人工挖掘費時費力，而且容易使藥材丟失、破損和斷裂，使得藥材的品相下降，影響藥農的經(jīng)濟收益。藥材收獲機的作業(yè)效率、適用范圍、使用壽命也是目前亟待攻克的技術難題。為此，研發(fā)一款集挖掘、輸送、分離、鋪放于一體的根莖類藥材收獲機械，進而形成系列化產(chǎn)品，勢在必行。

2 根莖類中藥材收獲的技術研究方向

由于根莖類中藥材種類的多樣性、生長的特殊性，收獲作業(yè)時的土壤、地形、氣候等條件，藥材收獲機的結構、材質、工藝等狀況，都會影響到藥材收獲機使用性能。項目研究主要方向重點集中在以下幾方面。

（1）研究合理的土壤工作部件，包括橫向入土部件、縱向切土部件，往復運動結構件，選擇土壤工作部件的制造材料和工藝，達到較好的耐磨性，同時要優(yōu)化振動參數(shù)，降低牽引阻力，提高挖掘深度穩(wěn)定性。

（2）研究合理的分離部件，采用升運鏈篩結構，其中鏈帶采用“O”型高強度多層帆線橡膠帶，鏈篩桿條選用優(yōu)質材料制作成網(wǎng)耙結構，提高分離效果，提高結構件使用壽命，減輕藥材損傷。

(3)優(yōu)化研究振動和轉動部件，改善機器各部件的受力狀態(tài)，減小因機器作業(yè)的振動和受到?jīng)_擊載荷，造成零部件的異常損壞，提高機具的耐用性。

3 根莖類中藥材收獲機技術路線及工藝研究

3.1 技術路線

對搜集到的不同根莖類藥材特性、現(xiàn)有機型的適應性進行系統(tǒng)分析，將研究設計內容分成三部分：一是土壤挖掘部分，二是土壤輸送部分，三是藥材土壤分離部分。通過研究土壤特性、藥材特性，同時吸收國內外同類機型先進技術，合理選擇結構設計參數(shù)，進一步優(yōu)化集成挖掘、分離、輸送功能部件，通過田間試驗驗證，實現(xiàn)種植戶需要的各項功能，達到耐用、好用、實用的要求。

3.2 工藝研究解析

自2018年5月，河北圣和農業(yè)機械有限公司專門組織研發(fā)團隊奔赴安徽、內蒙、東北等地，經(jīng)過對藥材種植模式的考察，對收獲現(xiàn)場的調研，對種植專業(yè)戶的走訪，與河北省農業(yè)機械化研究所有限公司聯(lián)合研制了鏈篩式根莖類藥材挖掘收獲機（其結構配置見圖1），用于根莖類中藥材挖掘收獲。該機與拖拉機三點懸掛連接，通過拖拉機動力輸出軸驅動變速箱、挖掘、輸送、分離等工作部件進行工作，可對生長在地下較深的藥材進行挖掘收獲（最大挖掘深度600毫米、挖掘幅寬1800毫米）。拖拉機通過萬向節(jié)傳動軸把動力傳到變速箱，再經(jīng)過半軸裝配上的兩組皮帶輪分別把動力傳給挖掘機構和輸送分離機構。一路經(jīng)傳動帶驅動偏心軸、連桿，把動力傳遞給振動挖掘鏟，振動式挖掘鏟不僅可有效減小拖拉機的牽引阻力，還可以預先降低根莖類中藥材與土壤的連結，通過曲柄搖桿機構使側刀做上下往復運動（見圖2曲柄驅動示意圖），實現(xiàn)切土和松土，并把藥材同土壤掘起送至輸送分離鏈篩，完成藥材的挖掘。另一路通過傳動帶把動力轉動給分離鏈篩及輸送分離輥，鏈篩軸上的橡膠鏈輪轉動帶動輸送分離鏈篩運轉，把藥材和土壤向后輸送，同時完成篩土、藥材與土壤分離、藥材向后輸送的工作（見圖3物料輸送示意圖），經(jīng)導流板把藥材收攏后，最后由第三輸送分離輥把篩干凈的藥材鋪放到土壤表面（見圖4藥材收攏示意圖），完成了藥材的挖掘收獲。用該機作業(yè)省工、省時、省力，可大幅度提高作業(yè)效率。

圖1 鏈篩式根莖類中藥材收獲機簡圖

圖2 曲柄驅動示意圖

圖3 物料輸送示意圖

圖4 藥材收攏示意圖

4 結語

本公司已按該收獲工藝完成了樣機的制作和生產(chǎn)試驗，作業(yè)效果得到機手的認可。以一臺幅寬1.6米的藥材收獲機為例，按年作業(yè)300畝，每畝收費200元、成本110元、利潤90元計算，一臺藥材收獲機年利潤可達2.7萬元?？梢?，藥材收獲機大大減輕了農民的勞動強度，解放了生產(chǎn)力，為中藥材生產(chǎn)提供專業(yè)化、社會化服務，促進中藥材種植產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，發(fā)揮中藥材生產(chǎn)的區(qū)位優(yōu)勢，增加了農民收入。