根莖類藥材收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

陳學(xué)深,方貴進(jìn),黃旭楠,朱立學(xué),齊 龍,馬 旭

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院,廣州 510642;2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院,廣州 510225)

0 引言

我國是藥材種植大國,根莖類藥材種植面積已超過16.7萬hm2[1]?，F(xiàn)有的藥材挖掘、脫土等環(huán)節(jié)的機(jī)械設(shè)備往往彼此獨(dú)立,導(dǎo)致收獲機(jī)功能單一、作業(yè)效率低,嚴(yán)重制約了我國藥材的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

少數(shù)針對(duì)根莖類藥材種植工藝及種植環(huán)境而研制的收獲機(jī)[2-3],雖然在一定程度上解決了機(jī)械收獲的效率問題,但都不具備藥材地上莖稈或雜草莖稈的分離功能。利用常規(guī)的篩分機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械化根土分離時(shí),尚未完全清除的地上枝莖或較長(zhǎng)雜草莖稈與土壤交織混合,使得土壤不易破碎;加之較長(zhǎng)枝莖與擺動(dòng)篩桿易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使得土壤難以篩落;同時(shí),根莖與藥材的混雜狀況,使鏟起的藥材在回落時(shí)又重新被土壤或藥草莖稈覆蓋,導(dǎo)致現(xiàn)有的根莖類藥材收獲機(jī)根系與土壤分離效果差。

針對(duì)以上問題,筆者設(shè)計(jì)了一種多功能的根莖類藥材收獲機(jī),可一次性完成藥材的挖掘、脫土及藥草莖稈的集條擺放等作業(yè)。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

根莖類藥材收獲機(jī)的主要部件包括挖掘鏟、振動(dòng)式輸送鏈、莖稈分離機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)篩及莖稈輸送帶等,如圖1所示。

1.懸掛梁 2.變速器 3.皮帶 4.挖掘鏟鏟架 5.輸送鏈擋板 6.分離機(jī)構(gòu)擋板 7.變向機(jī)構(gòu) 8.彎板鏈條 9.支撐輪 10.撥桿 11.撥指 12.落莖桿 13.鏈條 14.輸送帶 15.擺動(dòng)篩擋板 16.擺動(dòng)篩 17.柵條板 18.吊桿 19.連桿 20.偏心輪 21.車輪 22.輸送鏈 23.挖掘鏟圖1 收獲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig .1 Structure of the harvester。

1.2 工作原理

作業(yè)時(shí),挖掘鏟進(jìn)入土壤將藥材、莖稈與土塊這三者的復(fù)合物挖出并運(yùn)送到輸送鏈上;復(fù)合物在輸送鏈上會(huì)因鏈條的規(guī)律抖動(dòng)而發(fā)生破裂,實(shí)現(xiàn)了初步的土壤分離,然后被輸送到柵條板處;位于兩側(cè)的彎板鏈條上安裝有跟隨鏈條運(yùn)動(dòng)的撥桿,撥桿上的撥指能清理位于柵條板間隙的土壤,同時(shí)把莖稈從復(fù)合物中挑出,并在重力的作用下落到輸送帶;而仍粘附于撥指的少部分莖稈,當(dāng)運(yùn)動(dòng)到后面落莖稈處,會(huì)被阻擋而落到輸送帶上,輸送帶中間凸起而兩側(cè)向下傾斜,把落在其上的莖稈運(yùn)向機(jī)具兩側(cè);同時(shí),在撥桿的撥動(dòng)作用下,藥材和土塊會(huì)落到位于下方的會(huì)繞吊桿擺動(dòng)的擺動(dòng)篩上而進(jìn)一步相分離開來;最后,藥材被抖落到機(jī)具后面的軟土上進(jìn)行鋪放,完成藥材、土塊、莖稈三者的分離。

2 主要機(jī)構(gòu)及部件設(shè)計(jì)

2.1 挖掘裝置的設(shè)計(jì)

收獲機(jī)選用的挖掘鏟如圖2所示。

1.螺栓連接 2.鏟片 3.鏟架 4.鏟托 5.銷連接 6.防石柵圖2 挖掘鏟結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.2 Structure of the excavating device。

影響挖掘裝置挖掘性能的主要參數(shù)有鏟面傾角α0、鏟面長(zhǎng)度l及鏟刃張角θ。挖掘鏟作業(yè)時(shí),所受到的挖掘阻力和碎土性能與鏟面傾角α0有關(guān)。因此,對(duì)位于挖掘鏟鏟面的土壤A進(jìn)行受力分析,如圖3所示。

圖3 鏟面與土壤相互作用力分析Fig.3 Stress analysis of the soil on the shovel。

根據(jù)圖3可以建立如下方程,即

(1)

式中P0—掘起物沿挖掘鏟移動(dòng)所需的力(N);

G0—鏟面土壤的重力(N);

FN0—挖掘鏟對(duì)鏟面土壤的支持力(N);

Ff0—挖掘鏟面對(duì)土壤的摩擦力,Ff0=FN0·tanφ0,φ0為鏟與土壤間的摩擦角,一般取φ0=30°～36°。

由式(1)可得

P0≥G0tan(α0+φ0)

(2)

由式(2)可知:挖掘鏟所受阻力P0與傾角α0成正比。根據(jù)文獻(xiàn)[4-5],兼顧本挖掘鏟的設(shè)計(jì)目的,選取傾角α0=14°。

收獲機(jī)的挖掘鏟頭的形狀設(shè)計(jì)成多個(gè)類似三角形的刃口緊挨排列,是為了使莖稈與藥材能夠較好地滑離挖掘鏟,從而降低挖掘鏟所受到的阻力。位于挖掘鏟頭部的莖稈的受力分析如圖4所示。

圖4 刃口上莖稈受力分析圖Fig.4 Stress analysis of the stem on the cutting edge。

由圖4可得出莖稈沿挖掘鏟頭部刃口有效滑移的條件為

(3)

式中P1—莖稈沿鏟刃口移動(dòng)所需要的力(N);

θ—鏟刃張角(°);

Ff1—挖掘鏟刃口對(duì)莖稈的摩擦力,Ff1=FN1·tanφ1,FN1為刃口對(duì)莖稈的法向推力,FN1=P1sin(θ/2),φ1為莖稈與挖掘鏟之間的摩擦角,一般取φ1=40°～42°。

代入相關(guān)數(shù)值可得

θ≤96°～100°

(4)

本機(jī)選取θ=90°。

合適的鏟面長(zhǎng)度可以在低功耗的前提下實(shí)現(xiàn)土壤的破碎,有利于藥材根系脫土。

根據(jù)圖5所示的土壤受力分析(見圖5)及動(dòng)能定理可得出以下等式,即

圖5 土壤的速度與受力分析Fig.5 Speed analysis and stress analysis of the soil。

(5)

式中Ff2—土壤沿鏟面上滑所受到的摩擦力,Ff2=G0cosα0·tanφ0;

h0—挖掘鏟平均入土深度,h0≈250mm;

m—鏟面上土壤的質(zhì)量(kg);

v′—土壤離開鏟面時(shí)的速度(m/s);

va—土壤剛離開地面時(shí)速度,va=ve·tanα0,ve為牽連速度,大小等于挖掘鏟的前進(jìn)速度(0.4～0.8m/s)。

由式(5)可得

(6)

由上述分析可知,鏟面長(zhǎng)度的確定與鏟面的傾角大小有重要的聯(lián)系。結(jié)合式(6)和實(shí)際作業(yè)條件,選取l=400mm。

2.2 振動(dòng)式輸送鏈的設(shè)計(jì)

輸送鏈在驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng),在抖動(dòng)輪的作用下使物料振動(dòng)[6],如圖6所示。輸送鏈振動(dòng)程度由抖動(dòng)輪設(shè)計(jì)參數(shù)決定,當(dāng)輸送鏈處于最大振幅狀態(tài)時(shí),點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)軌跡和三爪抖動(dòng)輪的位置情況如圖7(a)所示。此時(shí),三爪抖動(dòng)輪的中心O1點(diǎn)與坐標(biāo)系O點(diǎn)的連線、三爪抖動(dòng)輪的中心O1點(diǎn)與點(diǎn)M的連線、坐標(biāo)系O點(diǎn)與點(diǎn)M的連線組成等邊三角形,且x軸恰好是三爪抖動(dòng)輪中心O1點(diǎn)與點(diǎn)M連線的中垂線。

圖6 振動(dòng)式輸送鏈機(jī)構(gòu)原理圖Fig.6 Operational principle of the conveyor chain。

圖7 輸送鏈運(yùn)動(dòng)分析圖Fig.7 Kinematic analysis of the conveyor chain。

根據(jù)圖7(b)幾何關(guān)系可知

(7)

式中r0—抖動(dòng)輪半徑,r0=65mm;

h1—?jiǎng)狱c(diǎn)M相對(duì)鏈條斜面(斜線狀態(tài)時(shí))的高度,即抖動(dòng)輪頂出鏈條斜面的高度(mm);

λ—鏈條上點(diǎn)的振動(dòng)幅值(mm)。

λ、r0、與h1滿足如下關(guān)系,即

(8)

根據(jù)圖7所示幾何關(guān)系,結(jié)合式(8)得

(9)

式中δ—折線鏈條與x軸的夾角(°)。

作為帶振動(dòng)的輸送機(jī)構(gòu),振動(dòng)式輸送鏈上M點(diǎn)位移接近于正弦曲線[7-10],其周期運(yùn)動(dòng)規(guī)律為

S=λsinw0t

(10)

式中S—?jiǎng)狱c(diǎn)M的位移(mm);

w0—三爪抖動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(rad/s);

t—振動(dòng)的時(shí)間(s)。

由上述分析可知,M點(diǎn)沿x軸、y軸方向的加速度分別為

(11)

根據(jù)種植農(nóng)藝,在收獲作業(yè)時(shí)殘存下來的莖稈層的平均厚度大約為20mm,因此對(duì)邊長(zhǎng)為20mm的正方形莖稈塊進(jìn)行受力分析,如圖8所示。

圖8 位于輸送鏈上的莖稈塊力學(xué)分析Fig.8 Stress analysis of the stem on the conveyor chain。

莖稈沿x軸的動(dòng)力學(xué)方程可表示為

Ff3-G1sinα1=m1asx

(12)

式中G1—莖稈塊的質(zhì)重(N),G1=m1g,m1為莖稈塊的質(zhì)量,g為重力加速度;

Ff3—莖稈與輸送鏈的摩擦力(N),Ff3=(G1cosα1+m1ay)tanφ2,φ2為莖稈與鏈條的滑動(dòng)摩擦角(經(jīng)測(cè)量為18.5°);

α1—輸送鏈的傾斜角度(°);

asx—輸送鏈上的莖稈在x軸方向的加速度(mm/s2)。

為了保證莖稈層能夠穩(wěn)定向上移動(dòng),應(yīng)使得

asx≥ax

(13)

即

Ff3-G1sinα1≥m1ax

(14)

對(duì)式(11)、式(12)和式(14)進(jìn)行整合可得

(15)

根據(jù)圖7所示的幾何關(guān)系及函數(shù)sinw0t的取值范圍,可知式(15)的臨界條件為

(16)

現(xiàn)假設(shè)輸送鏈與三爪抖動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)輪之間為沒有相對(duì)滑動(dòng)的理想情況,那么輸送鏈的線速度vs與三爪抖動(dòng)輪的線速度vd的大小一樣,滿足如下關(guān)系,即

vs=vd=w0r0

(17)

結(jié)合式(8)、式(9)、式(16)和式(17)可得

(18)

將已知數(shù)值代入上式可得

(19)

莖稈層在輸送鏈的線速度、輸送鏈的傾角和三爪抖動(dòng)輪頂起高度的共同作用下不往下移動(dòng)的臨界條件由式(19)表達(dá),從而輸送鏈參數(shù)的設(shè)計(jì)選取具有了一定的理論依據(jù)。

由式(19)得出莖稈層不發(fā)生下滑的臨界曲線(見圖9),且當(dāng)vs和h1這對(duì)參數(shù)組合位于該臨界曲線的上方便能使莖稈層不發(fā)生下滑。根據(jù)上述分析和相關(guān)文獻(xiàn)[11-12]對(duì)輸送鏈的分離性能的研究,可選取輸送鏈的傾角α1=24°,輸送鏈的速度vs=1.5m/s,三爪抖動(dòng)輪的頂起高度h1=22mm。

圖9 莖稈層上移臨界曲線Fig.9 Critical curve of the stem layer。

2.3 藥草莖稈分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

莖稈分離機(jī)構(gòu)如圖10所示。在分離過程中,影響莖稈分離性能的主要因素有柵條板的傾斜角度、撥指運(yùn)動(dòng)速度及撥指的運(yùn)動(dòng)軌跡。其中,柵條板的傾斜角度設(shè)計(jì)成可調(diào)控,后續(xù)用試驗(yàn)優(yōu)化方法確定其最佳角度,而撥指的運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)軌跡需進(jìn)行理論分析加以確定。

1.撥桿 2.鏈條 3.鏈輪 4.落莖稈 5.輸送帶 6.柵條板圖10 莖稈分離機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)Fig.10 Structure of the stem separation system。

復(fù)合物與撥指速度分解示意圖如圖11所示。由圖11可知:脫離輸送鏈的復(fù)合物以拋物線的運(yùn)動(dòng)軌跡落向柵條板,而撥指在AB段運(yùn)動(dòng)軌跡為圓周運(yùn)動(dòng)。E點(diǎn)為這兩者的運(yùn)動(dòng)軌跡的相交動(dòng)點(diǎn),C點(diǎn)為位于撥指上的點(diǎn)且與點(diǎn)E重合。為了保證撥指能挑離出莖稈,撥指C點(diǎn)在E處的切向速度應(yīng)比復(fù)合物E點(diǎn)的速度vE要大。

圖11 復(fù)合物與撥指速度分解示意圖Fig.11 Speed analysis of the compound and finger。

圖11中,取復(fù)合物將脫離輸送鏈的O2點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn),選取水平向右為x軸,選取垂直向上為y軸而建立出直角坐標(biāo)系。根據(jù)速度分析可知,撥指C點(diǎn)的速度vC滿足

(20)

式中σ—vE方向與x軸正向的夾角(°);

ε—vC方向與x軸正向的夾角(°),ε=1.5π-ψ,ψ為撥指C點(diǎn)和圓心O3的連線與x軸正向的夾角。

根據(jù)所建坐標(biāo)系,復(fù)合物的位移方程為

(21)

式中v0—復(fù)合物脫離輸送鏈時(shí)的速度,v0≈vs=1.5m/s;

β—v0的方向與x軸正向的夾角,β≈α1=24°;

vt—機(jī)具作業(yè)時(shí)的前進(jìn)速度,取vt=0.4～0.8m/s;

t—復(fù)合物脫離輸送鏈的時(shí)間(s)。

由式(21)可知復(fù)合物E點(diǎn)速度與方向余弦,即

(22)

式中tE—復(fù)合物脫離輸送鏈運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)所用時(shí)間(s)。

(23)

撥指在AB段的圓周運(yùn)動(dòng)軌跡方程為

(24)

式中a—撥指的支撐輪中心O3點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)系O2點(diǎn)在x軸方向上的距離,a=246mm;

b—撥指的支撐輪中心O3點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)系O2點(diǎn)在y軸方向上的距離,b=148mm;

r1—撥指點(diǎn)C相對(duì)于支撐輪中心O3的圓周距離(mm),r1=183mm。

由式(21)與式(24)可知:點(diǎn)E的坐標(biāo)為(116,19),tE=0.06s;由式(20)、式(22)、式(23)與式(24)求出vC≥2.8m/s,故取撥指指尖速度為3m/s。

2.4 擺動(dòng)篩的設(shè)計(jì)與仿真

擺動(dòng)篩置于藥草莖稈分離機(jī)構(gòu)下方、機(jī)具尾部,是實(shí)現(xiàn)藥材與土分離的重要部件,其結(jié)構(gòu)如圖12所示。根據(jù)擺動(dòng)篩的工作原理及作用,篩上物以何種方式在篩上運(yùn)動(dòng),主要取決于擺動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù),故需對(duì)篩上根莖類藥材的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析,找出影響篩上物運(yùn)動(dòng)規(guī)律的擺動(dòng)篩參數(shù),從而為合理設(shè)計(jì)擺動(dòng)篩提供理論依據(jù)。

1.偏心輪 2.連桿 3.前吊桿 4.篩面 5.后吊桿圖12 擺動(dòng)篩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.12 Structure of the sieve shaker。

當(dāng)連桿和吊桿的長(zhǎng)度相對(duì)偏心輪的偏心距r2較長(zhǎng)時(shí),可認(rèn)為篩面只做幅值為2r2的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。以篩面的擺動(dòng)方向?yàn)閄軸,以偏心機(jī)構(gòu)位于最右邊位置為篩面位移和時(shí)間的起始相位,則篩面任一點(diǎn)的加速度aX可表示為

(25)

式中w1—偏心輪的角速度(rad/s);

t—偏心輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間(s)。

篩上根莖類藥材的慣性力FS與篩面加速度aX大小相等、方向相反。根莖類藥材除受慣性力FS外,還受到自身重力G、篩面摩擦力Ff3和支撐力FN3(根莖類藥材不躍起時(shí))的作用。以篩面方向?yàn)閤軸方向,與篩面相垂直的方向?yàn)閥軸方向,建立直角坐標(biāo)系,得到藥材的受力情況,如圖13所示。

圖13 篩上根莖類藥材受力分析圖Fig.13 Stress analysis of the herb on the sieve shaker。

由圖13可得:根莖類藥材相對(duì)篩面前移、后移及躍起的臨界條件,現(xiàn)分述如下:

1)當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)至左半周時(shí),篩上根莖類藥材的受力分析如圖13(a)所示。此時(shí),-1≤ cosw1t≤0,根莖類藥材有沿篩面前移的趨勢(shì),且前移條件為

式中α2—篩面相對(duì)水平面的傾角(°);

φ3—根莖類藥材與篩面的滑動(dòng)摩擦角(°);

τ—篩面擺動(dòng)方向與水平面的夾角(°)。

2)當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)至右半周時(shí),篩上根莖類藥材的受力分析如圖13(b)所示。此時(shí),0 ≤ cosw1t≤1,根莖類藥材有沿篩面后移的趨勢(shì),且后移條件為

(27)

3)由圖13可知:藥材后移的時(shí)候產(chǎn)生跳動(dòng)當(dāng)且僅當(dāng)發(fā)生在偏心輪位于右半周時(shí),FN3=0。根據(jù)圖13(b)可得根莖類藥材相對(duì)篩面躍起的條件為

(28)

由篩上根莖類藥材運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析可知:要使根莖類藥材向篩后移動(dòng)且相對(duì)篩面有一定程度的躍起,則擺動(dòng)篩相關(guān)參數(shù)應(yīng)滿足以下不等式,即

(29)

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[13-15]和上述分析,為滿足作業(yè)要求,選取篩面傾角為12°,擺動(dòng)方向角為18°,偏心輪的轉(zhuǎn)速為25rad/s,偏心距為35mm。

為檢驗(yàn)所選機(jī)構(gòu)參數(shù)是否滿足根莖類藥材向機(jī)具后方抖動(dòng)運(yùn)輸,采用PROE建立振動(dòng)篩三維建模,并利用ADAMS軟件對(duì)振動(dòng)篩上根莖類藥材的位移進(jìn)行仿真。將根莖類藥材形狀簡(jiǎn)化為徑向分別為100、60、50mm的橢球體,求解步長(zhǎng)為0.001s,仿真時(shí)間為2.5s;測(cè)量藥材質(zhì)心相對(duì)篩面質(zhì)心x軸、y軸的位移量,仿真得到藥材位移變化曲線,如圖14所示。

圖14 藥材位移變化曲線圖Fig.14 Displacement diagram of the herb。

圖14可以看出:與理論分析一致,藥材具有相對(duì)篩面上移、下移和躍起的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在0～2.0s內(nèi),藥材在沿篩面反復(fù)上移下移的過程中逐漸向篩尾靠近,運(yùn)動(dòng)規(guī)律性較強(qiáng);在2.0s以后,位于篩尾的藥材由于受到慣性力影響,速度增加,藥材發(fā)生跳動(dòng),最后跳離篩面落到機(jī)具后方的軟土上。由仿真可知,振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)滿足其作業(yè)要求。

3 田間試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)物料為甘草,選自廣東省肇慶市懷集縣冷坑鎮(zhèn)甘草種植基地。收獲時(shí)土壤含水率為15%～20%,土壤呈現(xiàn)較為松碎的狀態(tài),此時(shí)易于根系脫土。

3.2 試驗(yàn)方法與指標(biāo)選取

為探明收獲機(jī)相關(guān)參數(shù)對(duì)收獲性能指標(biāo)的影響規(guī)律,并找出最優(yōu)參數(shù)組合,選用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行田間試驗(yàn)。選取收獲機(jī)行進(jìn)速度A、柵條板傾斜角度B、作業(yè)撥桿數(shù)量C作為試驗(yàn)因素。收獲機(jī)行進(jìn)速度控制在0.4～0.8m/s之間,故因素A選取0.4、0.6、0.8m/s等3個(gè)水平;因素B的水平根據(jù)柵條板傾角極限范圍(4°～12°)選定;因素C可通過拆卸或安裝位于彎板鏈條上的撥桿進(jìn)行改變。指標(biāo)為藥材的脫土率,即藥材凈重與收獲后藥材及其裹夾土壤的總質(zhì)量的百分比。因素水平表如表1所示。

表1 試驗(yàn)因素及水平Table1 Experimental factors and levels。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

選用三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)表L9(34),安排正交試驗(yàn)的順序,試驗(yàn)結(jié)果和極差分析如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)表及數(shù)據(jù)Table 2 Orthogonal experiment and data。

由表2的極差分析可知影響脫土率的因素主次順序?yàn)?收獲機(jī)行進(jìn)速度>柵條板傾斜角度>作業(yè)撥桿數(shù)量。其較優(yōu)因素水平組合為A1B2C2,即收獲機(jī)行進(jìn)速度為0.4m/s、柵條板傾角為8°、撥桿數(shù)量為6個(gè)時(shí),收獲機(jī)的工作性能較優(yōu),脫土率為99.8%。

4 結(jié)論

1)設(shè)計(jì)了根莖類藥材收獲機(jī),通過挖掘鏟、輸送鏈、藥草莖稈分離機(jī)構(gòu)及振動(dòng)篩的相繼作用,一次完成根莖類藥材的挖掘及藥材、土、莖稈分離作業(yè),實(shí)現(xiàn)了對(duì)根莖類藥材的機(jī)械化收獲。

2)利用力的矢量投影定理和動(dòng)能定理,設(shè)計(jì)了一種脫附減阻能力較強(qiáng)的組合式平鏟;通過建立莖稈層在振動(dòng)式輸送鏈上的動(dòng)力學(xué)模型,明確了保證莖稈層相對(duì)鏈條穩(wěn)定升運(yùn)的理論臨界條件;通過分析莖稈的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,研制了一種藥草莖稈分離機(jī)構(gòu);根據(jù)對(duì)根莖類藥材的運(yùn)動(dòng)分析與仿真研究,確定了擺動(dòng)篩的機(jī)構(gòu)參數(shù)。

3)田間試驗(yàn)表明:當(dāng)收獲機(jī)行進(jìn)速度為0.4m/s、柵條板傾角為8°、撥桿數(shù)量為6個(gè)時(shí),根莖類藥材收獲機(jī)的綜合工作性能較優(yōu),脫土率為99.8%,滿足根莖類藥材收獲的技術(shù)要求。