根茎类中药材收获机械现状及收获工艺分析

河北圣和农业机械有限公司 徐秀霞

前言

中草药以其独特的药效越来越受到世界各国的重视，“一带一路”战略把中医药带出国门，走向了世界，种植中草药已经成为中国农民增收致富的重要途径之一。传统的人工挖掘不仅劳动强度高，费力费时，而且破损、撕裂、断根严重，以至于严重制约着这一经济产业的健康发展。药材收获机的应用，把农民从繁重的体力劳动中解脱出来，并且缩短了收获时间，提升了药材品质，降低了收获费用，使得中药材机械化技术广阔的市场前景。但是，现有中药材收获机械存在诸多的问题，尤其是中长根茎类（如：白芷、板蓝根、当归、丹参、黄芩、桔梗、龙胆草、地黄、木香、党参、牡丹、北沙参、防风、辣根等）中药材收获装备，问题更为普遍，突出表现为作业效率低、分离效果差、机具故障多等。

1 根茎类中药材收获面临的问题

随着国家禁止天然中药材的乱采乱挖，以及保护环境力度的加大，各种中药材将主要依靠人工种植。目前在我国东北、西北、华北、西南地区根茎类中药材种植面积已达250万亩以上[1]，药材的收获方式直接影响到药材的品质和价格，雇佣人工挖掘费时费力，而且容易使药材丢失、破损和断裂，使得药材的品相下降，影响药农的经济收益。药材收获机的作业效率、适用范围、使用寿命也是目前亟待攻克的技术难题。为此，研发一款集挖掘、输送、分离、铺放于一体的根茎类药材收获机械，进而形成系列化产品，势在必行。

2 根茎类中药材收获的技术研究方向

由于根茎类中药材种类的多样性、生长的特殊性，收获作业时的土壤、地形、气候等条件，药材收获机的结构、材质、工艺等状况，都会影响到药材收获机使用性能。项目研究主要方向重点集中在以下几方面。

（1）研究合理的土壤工作部件，包括横向入土部件、纵向切土部件，往复运动结构件，选择土壤工作部件的制造材料和工艺，达到较好的耐磨性，同时要优化振动参数，降低牵引阻力，提高挖掘深度稳定性。

（2）研究合理的分离部件，采用升运链筛结构，其中链带采用“O”型高强度多层帆线橡胶带，链筛杆条选用优质材料制作成网耙结构，提高分离效果，提高结构件使用寿命，减轻药材损伤。

(3)优化研究振动和转动部件，改善机器各部件的受力状态，减小因机器作业的振动和受到冲击载荷，造成零部件的异常损坏，提高机具的耐用性。

3 根茎类中药材收获机技术路线及工艺研究

3.1 技术路线

对搜集到的不同根茎类药材特性、现有机型的适应性进行系统分析，将研究设计内容分成三部分：一是土壤挖掘部分，二是土壤输送部分，三是药材土壤分离部分。通过研究土壤特性、药材特性，同时吸收国内外同类机型先进技术，合理选择结构设计参数，进一步优化集成挖掘、分离、输送功能部件，通过田间试验验证，实现种植户需要的各项功能，达到耐用、好用、实用的要求。

3.2 工艺研究解析

自2018年5月，河北圣和农业机械有限公司专门组织研发团队奔赴安徽、内蒙、东北等地，经过对药材种植模式的考察，对收获现场的调研，对种植专业户的走访，与河北省农业机械化研究所有限公司联合研制了链筛式根茎类药材挖掘收获机（其结构配置见图1），用于根茎类中药材挖掘收获。该机与拖拉机三点悬挂连接，通过拖拉机动力输出轴驱动变速箱、挖掘、输送、分离等工作部件进行工作，可对生长在地下较深的药材进行挖掘收获（最大挖掘深度600毫米、挖掘幅宽1800毫米）。拖拉机通过万向节传动轴把动力传到变速箱，再经过半轴装配上的两组皮带轮分别把动力传给挖掘机构和输送分离机构。一路经传动带驱动偏心轴、连杆，把动力传递给振动挖掘铲，振动式挖掘铲不仅可有效减小拖拉机的牵引阻力，还可以预先降低根茎类中药材与土壤的连结，通过曲柄摇杆机构使侧刀做上下往复运动（见图2曲柄驱动示意图），实现切土和松土，并把药材同土壤掘起送至输送分离链筛，完成药材的挖掘。另一路通过传动带把动力转动给分离链筛及输送分离辊，链筛轴上的橡胶链轮转动带动输送分离链筛运转，把药材和土壤向后输送，同时完成筛土、药材与土壤分离、药材向后输送的工作（见图3物料输送示意图），经导流板把药材收拢后，最后由第三输送分离辊把筛干净的药材铺放到土壤表面（见图4药材收拢示意图），完成了药材的挖掘收获。用该机作业省工、省时、省力，可大幅度提高作业效率。

图1 链筛式根茎类中药材收获机简图

图2 曲柄驱动示意图

图3 物料输送示意图

图4 药材收拢示意图

4 结语

本公司已按该收获工艺完成了样机的制作和生产试验，作业效果得到机手的认可。以一台幅宽1.6米的药材收获机为例，按年作业300亩，每亩收费200元、成本110元、利润90元计算，一台药材收获机年利润可达2.7万元。可见，药材收获机大大减轻了农民的劳动强度，解放了生产力，为中药材生产提供专业化、社会化服务，促进中药材种植产业化发展，发挥中药材生产的区位优势，增加了农民收入。