牽引式藥材聯(lián)合收獲機(jī)試制試驗(yàn)分析

山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展中心

□ 張丹

根類條狀藥材中，以黃芪、丹參的種植面積較廣，用戶對(duì)聯(lián)合收獲機(jī)械需求較大。為充分考核收獲機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，項(xiàng)目組選擇4YWL—1800Z、4YWL—2000Z 兩款快速藥材聯(lián)合收獲機(jī)，安排了性能試驗(yàn)考核、可靠性適用性考核，其中，性能試驗(yàn)按照NY/T 3481—2019《根莖類中藥材收獲機(jī) 質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的試驗(yàn)測試方法，重點(diǎn)考核了兩款產(chǎn)品的作業(yè)效率、挖掘深度、傷損率，并采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)含雜率、輸送損失率進(jìn)行補(bǔ)充考核。選擇地塊能很好地代表收獲機(jī)適用地區(qū)的種植模式、土壤條件，選擇作物能代表收獲機(jī)廣泛適用的品種。

一、試制及試驗(yàn)驗(yàn)證過程

由于現(xiàn)有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行規(guī)范中對(duì)該類機(jī)具缺少含雜率指標(biāo)，且損失率指標(biāo)未能包含運(yùn)輸損失率，為全面考核產(chǎn)品性能，項(xiàng)目組參考了其他產(chǎn)品收獲機(jī)損失率、含雜率指標(biāo)的檢測方法，通過現(xiàn)有機(jī)具的模擬測試滿足使用要求。具體檢測方法如下：

（一）損失率指標(biāo)

包含運(yùn)輸損失率、收獲損率兩項(xiàng)，其中，收獲損失為在機(jī)具作業(yè)后交差選定4 個(gè)小區(qū)，小區(qū)長度1m，寬度為作業(yè)幅寬，收獲各小區(qū)內(nèi)地表中藥材，并人工挖出小區(qū)內(nèi)地表一下的中藥材，按公式（1）計(jì)算各小區(qū)地表漏收的作物及地表以下的作物分別稱重：

式中：SS 收獲損失率；Q小區(qū)內(nèi)收獲藥材質(zhì)量（采用估算值）單位為克（g）；q 小區(qū)內(nèi)漏挖、未收、復(fù)埋等損失藥材質(zhì)量，單位為克（g）。

式中：SY 運(yùn)輸損失率；Ms裝車階段藥材損失質(zhì)量，單位為克（g）；mz 裝入車中藥材質(zhì)量，單位為克（g）。

（二）含雜率

在裝車后藥材中隨機(jī)取樣3次，每次取樣不少于1kg，分離樣品中的雜質(zhì)，并分別稱重，按式（3）計(jì)算含雜率，結(jié)果去平均值。

式中：Mz 樣品中雜質(zhì)質(zhì)量，單位為克（g）；My 樣品中藥材質(zhì)量，單位為克（g）。

項(xiàng)目組經(jīng)過驗(yàn)證該方法能夠很好滿足該類機(jī)具的使用，同時(shí)經(jīng)過用戶調(diào)查結(jié)合機(jī)具特點(diǎn)將損失率指標(biāo)定為≤5%，其中運(yùn)輸損失率指標(biāo)定為≤1.3%，含雜率指標(biāo)定為≤7%。符合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用戶經(jīng)濟(jì)性。

可靠性、適用性考核采用滿作業(yè)季考核，將產(chǎn)品分發(fā)給使用用戶進(jìn)行為期一個(gè)作業(yè)季的滿負(fù)荷考察。調(diào)查方式采用現(xiàn)場項(xiàng)目組跟機(jī)考核和電話調(diào)查相結(jié)合。

二、項(xiàng)目基本定型樣機(jī)實(shí)地試驗(yàn)情況

試驗(yàn)考核面積共500 畝，收獲作物為黃芪（深根藥材）300 畝、丹參（中根藥材）200 畝，作物頁莖提前經(jīng)過滅茬處理。

2022 年9 月，在甘肅省民樂縣進(jìn)行了4YWL—1800Z 型快速藥材聯(lián)合收獲機(jī)丹參的收獲試驗(yàn)，試驗(yàn)情況如下。

試驗(yàn)條件：丹參種植生長時(shí)間7 個(gè)月，作物莖稈提前5天進(jìn)行了滅茬處理，地表無明顯作物莖稈。丹參地面下深度410mm，行距385mm，土壤類型為砂土，含水率13.9%，收獲機(jī)入土深度405mm，裝車高度：1.7—1.8m，試驗(yàn)地地勢平坦，無明顯坡度。

作業(yè)情況：生產(chǎn)率0.22hm2/h，實(shí)際挖掘深度320—408mm；傷損率為3.2%；含雜率5.9%。運(yùn)輸損失0.7%。收獲當(dāng)天對(duì)同幅寬挖掘機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)型進(jìn)行了同等條件下對(duì)比測試，每畝多收100 斤，減少撿拾裝車人員投入3 人，節(jié)約12 個(gè)工時(shí)。

突然，響起的拉鋸的聲音尖銳刺耳，高河從回憶中醒轉(zhuǎn)過來，這拉鋸的聲音高河很熟悉：這一定是二表哥在造跑火船的木筏了。

2022 年10 月，在甘肅省永昌縣進(jìn)行了4YWL—2000Z 型收獲機(jī)黃芪的收獲試驗(yàn)，試驗(yàn)情況如下：

試驗(yàn)條件：黃芪種植生長時(shí)間8 個(gè)月，作物莖稈提前8 天進(jìn)行了滅茬處理，地表無明顯作物莖稈。黃芪地面下平均深度為410mm，行距450mm，土壤類型為砂土，含水率16.8%，材收獲機(jī)入土深度430mm，裝車高度：1.6m、1.9m，試驗(yàn)地地勢平坦，無明顯坡度。

作業(yè)情況：生產(chǎn)率0.28hm2/h，實(shí)際挖掘深度330-405mm；傷損率為2.8%；含雜率5.2%。運(yùn)輸損失0.5%。收獲當(dāng)天對(duì)同幅寬挖掘機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)型進(jìn)行了同等條件下對(duì)比測試，每畝多收110 斤，減少撿拾裝車人員投入4 人，節(jié)約20 個(gè)工時(shí)。

經(jīng)過對(duì)4YWL—1800Z、4YWL—2000Z 機(jī)型各兩臺(tái)樣機(jī)的考核，其結(jié)果如下：

整機(jī)運(yùn)行正常，關(guān)節(jié)零部件未見卡滯、打滑情況，考核期間未發(fā)生致命故障、嚴(yán)重故障，配套動(dòng)力滿足使用需求；

輸送裝車裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常，無抖動(dòng)停機(jī)等故障，未見丟損藥材情況，未對(duì)藥材產(chǎn)生折損現(xiàn)象，在輸送過程中對(duì)藥材及土壤起到二次分離效果，在帶負(fù)荷情況下啟動(dòng)輸送裝置，輸送正常。

傷損率結(jié)果為3.2%、2.8%，含雜率分別為5.9%、5.2%，運(yùn)輸損失率為0.7%、0.5%，技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

該產(chǎn)品在測試區(qū)域碎土（除雜）結(jié)構(gòu)和分離清選機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)正常使用效果達(dá)到產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)期，經(jīng)可靠性考核兩個(gè)結(jié)構(gòu)在考核期間均未出現(xiàn)故障情況。

三、結(jié)論

通過前期調(diào)研、確定技術(shù)路線、核心機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、整機(jī)及零件設(shè)計(jì)、樣機(jī)測試等環(huán)節(jié)，項(xiàng)目組成功引進(jìn)研發(fā)了新的藥材收獲機(jī)械，其關(guān)鍵技術(shù)及其技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1.藥材收集裝車機(jī)構(gòu)

聯(lián)合收獲機(jī)具的核心關(guān)鍵點(diǎn)在收獲物料的收集方式上，目前懸掛式、牽引式藥材收獲機(jī)，雖然部分機(jī)具能夠裝上藥材收集箱，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，但是受限于整機(jī)結(jié)構(gòu)其裝箱容積有限，在小籽粒藥材收獲時(shí)能夠滿足地頭裝卸需求，對(duì)于傘條狀作物效果非常有限，往往走上幾十米就需用卸料。因此，項(xiàng)目組決定采用新裝置代替箱式裝置實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收獲作業(yè)，并結(jié)合收獲作業(yè)特性對(duì)裝置提出以下幾點(diǎn)要求：（1）有一定存儲(chǔ)作用；（2）裝置最好能夠有一定的土渣分離效果；（3）要考慮到裝置輸送運(yùn)輸過程中對(duì)藥材的損傷情況；（4）要將輸送損失納入總損失中。

項(xiàng)目組通過調(diào)研、選型、結(jié)構(gòu)論證、試運(yùn)行，最后將裝置確定為帶有一定存儲(chǔ)功能的側(cè)向輸送裝置作為聯(lián)合收獲機(jī)的核心零部件，其安裝于機(jī)身尾部，采用兩級(jí)輸送鏈篩完成藥材收集、暫存、側(cè)向裝車兼有土渣分離作用。

2.高強(qiáng)度分段式組合鏟

挖掘裝置選用的是高強(qiáng)度分段式組合鏟，采用加寬加厚式分段平鏟，鏟底部采用支撐鋼架同整機(jī)側(cè)壁及懸掛形成剛性支撐；鏟體在組裝前回火處理降低內(nèi)部剛性，提高韌度，表面經(jīng)過滲碳處理提高耐磨性，前鏟耐磨性強(qiáng)，后鏟韌性好。

根類條狀藥材在土壤中成傘狀分布，分布較散，采用梳齒鏟或振動(dòng)鏟，起土階段挖掘裝置容易對(duì)藥材造成損傷，結(jié)合現(xiàn)有成功挖掘裝置決定組合式鏟體，大幅提高了挖掘鏟的工作時(shí)間，降低了維修成本和操作便利性。分段式平鏟的使用時(shí)間較往同類機(jī)型提高了26%，維修時(shí)間較以往降低了40%，同時(shí)維修費(fèi)用大幅降低。

3.快調(diào)式雙碎土輥

本次項(xiàng)目機(jī)型針對(duì)條根類藥材設(shè)計(jì)了兩級(jí)碎土裝置，該型碎土裝置由以往的圓柱輥式碎土器改為2 組V 字型碎荊條輥，提高松土碎土效果的同時(shí)減少了對(duì)藥材的損傷，同時(shí)還能對(duì)作業(yè)地的留蔓殘膜起到除雜作用。

在碎土輥軸端兩側(cè)加裝了鋸齒調(diào)節(jié)格，用戶通過操作手柄能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)碎土輥的快速調(diào)節(jié)。較以往機(jī)型在調(diào)節(jié)時(shí)間上節(jié)省了一半以上，且在說明說中對(duì)對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)擋位做出說明，用戶可根據(jù)情況快速選擇擋位實(shí)現(xiàn)快調(diào)。

綜上所述，該系列根條類藥材專用的聯(lián)合收獲機(jī)可一次性解決根條類藥材收獲難、收獲慢、損失大、裝車慢等問題，該機(jī)型特別適用于大面積種植藥材的專業(yè)合作社和藥材主產(chǎn)區(qū)。該機(jī)型試驗(yàn)表明，能夠完全適用于甘肅、陜西、山西等地區(qū)使用，經(jīng)分析可全國范圍內(nèi)試驗(yàn)推廣；能節(jié)約種植戶的生產(chǎn)成本，提高每畝收益。同時(shí)，挖掘后藥材品種較高，對(duì)中藥材的推廣利用也有一定推動(dòng)作用。