便攜式藥材挖掘機(jī)的研發(fā)與試驗(yàn)

焦云紅 喬莉娟 付偉 王玉霞 張方林 李永平

1、邯鄲學(xué)院 2、邯鄲市峰峰山友中藥材種植農(nóng)民專業(yè)合作社

“十二五”以來，在平原地帶，適用于面積較大、農(nóng)藝水平比較高的大型機(jī)械化農(nóng)機(jī)具的發(fā)展水平較高。但在丘陵山區(qū)的便攜式機(jī)械化農(nóng)機(jī)具發(fā)展水平明顯落后。本文研發(fā)的便攜式挖掘機(jī)特指整機(jī)重量輕（30kg 以內(nèi)）、操作方便、1 人就能轉(zhuǎn)移的小型機(jī)械，特別適用于缺乏動力、交通不便的丘陵山區(qū)的不規(guī)則小地塊作業(yè)、陡坡地作業(yè)、林間作業(yè)或擇伐作業(yè)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

該自主研發(fā)的便攜式藥材挖掘機(jī)，整機(jī)重量27Kg，包括動力汽油機(jī)和主體挖掘排齒兩部分，挖掘叉齒包括高速鋼齒，可設(shè)計有直齒和彎齒（15°弧度）。叉齒根據(jù)藥材特點(diǎn)及土壤特性可設(shè)計不同型號（圖1）。

圖1 便攜式藥材挖掘機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理

通過向下?lián)舸蛘駝邮顾幉母o與土壤結(jié)構(gòu)松弛，實(shí)現(xiàn)根部與土壤的分離，通過杠桿起撬完成對深根類植物的挖掘。與鏟狀、鏵犁結(jié)構(gòu)相比，叉齒結(jié)構(gòu)向下的阻力小、對土壤切面破壞力小、對根莖的破壞小。對土壤及根莖的破壞小于傳統(tǒng)的人工、機(jī)械挖掘。

2 實(shí)驗(yàn)方案

黃芪［Astragalus membranaceus (Fisch.)Bunge.］，豆科，黃芪屬。一直以來都有“十藥八芪”之稱。黃芪主根肥厚，垂直生長在1 米以上，屬于深根類植物。

本文選取當(dāng)?shù)厮幉姆N植合作社栽培的二年生黃芪進(jìn)行性能測試。選定具有本地山區(qū)丘陵典型土壤特征的硬質(zhì)、軟質(zhì)、砂石混合土實(shí)驗(yàn)用地3 塊。在每一類實(shí)驗(yàn)用地上選擇種植密度及黃芪長勢相似的塊地進(jìn)行機(jī)械和人工定時挖掘比賽，采取計時挖掘的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從工作效率、傷損率指標(biāo)等對挖掘機(jī)進(jìn)行性能測試，計算單位時間內(nèi)的工作效率（棵/時間）：挖掘1 棵藥材的平均用時（按秒數(shù)計），用時越少，效率越高。藥材傷損率=損傷數(shù)/總數(shù)（以%計）。用spss 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 數(shù)據(jù)對比分析

表1 三種土壤類型中各項(xiàng)指標(biāo)的對比

3.2 挖掘效率對比分析

主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)。

表2 各因素對挖掘效率的影響

從主體間效應(yīng)檢驗(yàn)分析可知，土壤性質(zhì)和挖掘方式對工作效率影響差異顯著（P=0.008，0.031，均小于0.05），利用兩兩比較法對工作影響因素進(jìn)一步分析。

表3 挖掘方式對挖掘效率的影響

表4 土質(zhì)對挖掘效率的影響

綜合以上分析可知：機(jī)械與人工對比中，彎齒挖掘效率最好。分析原因：彎齒具有一定的弧度，向下挖掘及向上撬動起根的過程中，彎齒的結(jié)構(gòu)受到土壤的阻力相對較小。而土壤性質(zhì)對挖掘效率也有很大影響。提示：即便是丘陵山區(qū)的仿野生種植，也應(yīng)做好土壤的深松耕作，這樣更有利于提高機(jī)械挖掘效率。

3.3 傷損率的比較分析

主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)。

表5 各因素對藥材傷損率的影響

從表5 可知，土壤性質(zhì)差異對藥材傷損率的影響差異不顯著（P=0.370，大于0.05）。而挖掘形式對藥材傷損率的影響差異極為顯著（P=0.001，小于0.01），從現(xiàn)場采集可知：機(jī)械挖掘通過振動使根莖與土壤松弛分離，藥材主根、須根完整，品相好，成功解決了傳統(tǒng)挖掘損傷藥材（斷根、撕裂、破皮）影響質(zhì)量的問題。

4 結(jié)論

4.1 工作效率上：

彎齒型號的機(jī)械挖掘效果最好。

4.2 傷損率上

機(jī)械作業(yè)的傷損率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人工作業(yè)的傷損率，尤其是在對根莖品相要求較高的藥材（人參等）挖掘中，本挖掘機(jī)更具有顯著優(yōu)勢。對比黃芪切片價格，品相好的黃芪原枝市場價200 多元一枝，對提高經(jīng)濟(jì)收益效果十分明顯。

4.3 機(jī)械性能上

與目前國內(nèi)現(xiàn)有的鑿式、犁鏟式藥材挖掘技術(shù)相比，本機(jī)具有工作阻力小、生產(chǎn)效率高、不掩埋藥材和不攪亂原耕層構(gòu)造等特點(diǎn)。解決了深根莖類藥材機(jī)械挖掘時對深層土塊的切割、疏松、藥材與土壤初級分離等技術(shù)難題。解決了分離過程中藥材與土壤的剝離及對機(jī)件的纏繞問題以及切割部件對藥材根莖造成的撕裂及破損問題。