甘草收获机的设计与试验研究.docx

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甘草收获机的设计与试验研究

前言

随着新疆地区甘草需求量的日益增大，甘草的人工种植规模也越来越大，与此同时急需面对解决的问题就是甘草的机械化收获。

本文结合新疆北疆地区甘草的种植模式以及国内外长根茎药材收获机械的研究现状，设计了一种适应于北疆地区砂质土壤的甘草收获机械，一次性完成甘草的挖掘、分离、铺放等工作，提高了机具的工作效率。

本文主要在以下几个方面做了深入研究:

（1）介绍了目前国内外甘草及长根茎药材机械化收获的现状和未来发展趋势，阐述了研究的意义、目的及所需解决的关键问题。

（2）根据新疆北部地区甘草收获机械化的设计要求，确定了甘草收获机的功能及整机结构方案。

（3）通过对现有市面上挖掘铲的种类及挖掘性能的分析研究，设计了一种栅条式挖掘铲，将固定三角铲面及栅条相结合，并通过理论计算确定其参数值。

（4）通过分析本次甘草收获机械的挖掘深度及分离状态，设计了一种振动式分离输送装置，将甘草与土壤分离并且从地下输送至地表。

关键词:

甘草收获机；挖掘铲；分离装置

目录

1绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外甘草收获机械的研究现状2

1.3目前存在的问题3

1.4甘草收获机械的发展趋势3

1.5研究内容4

1.6研究方法及技术路线4

2甘草收获机总体的设计4

2.1甘草的机械化收获4

2.2甘草收获机的设计要求4

2.3甘草收获机的组成和工作原理5

3甘草收获机关键部件的设计6

3.1栅条式挖掘铲的设计6

3.2分离装置的设计9

总结10

致谢11

参考文献12

1绪论

1.1研究背景及意义

甘草的别名叫甜草、甜根子等，因为味道甜美而自古闻名，世间还有“灵草”、“国老”的美名。

甘草为豆科多年生草本植物，一般适宜生长在向阳干燥的沙质土壤及钙质草原地带，能够起到显著的防风固沙作用。

甘草性味甘，生者入药既能泻火解毒，也可以润肺祛痰，一般用于治疗食物中毒、咽喉肿痛等病症;炙后入药则可以益气补中、缓和药性。

甘草的药性缓和，既可升，也可降，并能够与许多药物配合使用，具有很高的应用价值。

除此之外，甘草也是荒漠、半荒漠地区防止水土流失、改良土壤、防风固沙的重要植物。

近些年来，随着对甘草不断的深入研究，甘草的新用途也正在不断的被发现，并且己经被广泛的应用到食品、烟草、饮料、酿造、化工、国防等行业，从而进入了人们日常生活中的方方面面[1]。

由于甘草有自身的特定的生长环境，所以主要分布在我国的内蒙古、新疆、宁夏、甘肃等省区，其中新疆地区地域辽阔，土地资源较丰富，以至于甘草分布面积、产量居首位，是我国甘草规模化发展的适宜产区之一[2]。

根据国家统计局2008年的资料统计，我国甘草产业2008年工业总产值为7.38亿，这其中的主营业务收入为6.84亿，销售总产值为6.78亿[3]。

我国是世界上重要的甘草生产地区，但在近几年来，由于国内外市场需求量的激增，野生甘草的面积大幅下降，剩余量日益减少，甘草供不应求，从而导致甘草的人工养殖近几年来开始兴起，但产量仍然与市场的需求量相差较远。

新疆的气候是温带大陆性干旱气候，其特有的气候环境，特别适宜甘草的生长;另外甘草的植物生态幅度宽泛，分布较广，能够在多种环境下生长，具有很强的环境适应能力，其独特的气候环境和生长属性致使新疆成为我国甘草资源储量最丰富的地区。

根据自治区甘草资源的调查统计显示，全疆86个县（市），除了位于高寒地区的阿合奇和塔什库尔干两县没有甘草生长以外，其余的84个县市地区内均有甘草的生长，占全疆县市总数的97%，新疆甘草生长的总面积为56.24万公顷，而在这其中小部分生长的面积为20.52万公顷，以甘草为建群种集中成片生长的面积有55.72万公顷，甘草的根茎储量为65.21万吨[4]。

20世纪50年代末，由于新疆大规模的垦荒，新疆甘草资源得以开发应用，发现了许多优质品种的甘草，同时巨大的产量很快使甘草跃居为药材出口及制品产量之首，新疆成为了我国的甘草主产区[5]。

但是，由于国内药用量的增长和对外出口数量的逐年增加，造成了甘草采挖量迅速上升，其结果是新疆野生甘草被乱垦乱挖导致过度使用，最后致使甘草资源减少的同时种植面积也急剧减小，同时沙尘暴、干早等自然灾害相继频频发生，不仅给人们的生活带来了许多困难，也严重影响了新疆经济的可持续发展[6]。

为了避免情况的持续恶化，大范围的人工种植甘草技术应运而生。

目前，新疆每年至少要人工栽培2200公顷甘草才能满足国内外医药市场对甘草的需求。

人工种植甘草株数普遍为每0.0667公顷为15000株，同时伴随着人工移栽劳动强度大，工作效率低，收获困难等问题[7]。

随着劳动力成本的提高，种植及收获过程中机械化程度的高低成为了影响甘草机械化、规模化种植和收益的重要因素[8]。

所以，为满足市场需求，避免乱采、乱挖、过度开采及对野生植被、生态环境的破坏，克服甘草收获期短，保证在有限时间内争取利益的最大化，建立规模化、标准化、机械化的甘草收获体系己迫在眉睫。

1.2国内外甘草收获机械的研究现状

1.2.1国外甘草收获机械的研究现状

目前为止，国外尚没有专门针对深根药材作物的挖掘机械，国外从20世纪40年代开始对根茎类作物收获机械进行研究。

美国、德国、法国、日本和意大利等发达国家均在短根茎类机械收获有了研究成果，并且己经达到了萝卜、马铃薯、甜菜、大蒜、花生和洋葱的机械化收获水平[9]。

意大利的DSC-120以及日本久保田公司研制的DCL-130型马铃薯挖掘机实现了马铃薯的机械化收获;美国CourtesyofLillistonMfg.Co.生产的LP-2和荷兰Michigan生产的PH-2型花生收获机实现了花生的机械化收获;另外还有美国KelleyManu-facturing公司在KMC3376和KMC3374的基础上研制出的新型花生联合收获机等等[10]。

这些机型都满足工艺技术先进，工作可靠性高等优点，但相对而言结构较为复杂，主要适于浅根茎作物的采挖收获。

美国的WS.Kang和M.LDawelbeit（1999年）还对马铃薯和花生收获机的振动式挖掘犁铲进行了深入研究，为了降低阻力，进行了动力参数的优化试验，试验结果确定了对犁铲阻力造成影响的主次因素为振动频率、振幅和机器前进速度。

通过以上可以看出欧美等发达国家对于短根茎的花生及马铃薯的机械化收获有了一定的研究成果，但是还没有专门针对长根茎药材如甘草的机械化收获作出一定的成果。

国外一些挖掘机的设计并不是针对甘草的收获作业，也很难适应我国甘草独特的作业要求，而且价格偏高，并不能满足国内的需求，特别是新疆地区甘草根茎深600mm,土质较硬的机械化收获要求。

1.2.2国内甘草收获机械的研究现状

目前国内对于黄茂、甘草等长根茎药材的挖掘，其收获方式主要是靠人工挖掘，工作量大，工作效率低，在面对大面积甘草收获时人工挖掘困难较大，同时机械化采挖效果不好，主要因为挖掘阻力过大。

目前国内甘草生产主要是人工、半人工收获，主要作业方式包括人工收获、改装犁挖掘收获、深松机切割收获和长根茎类中药材挖掘机收获[11]。

甘草整个收获过程均采用人工作业，其中包括人工前期处理、人工深挖收获、人工后期加工。

收获前先割去茎叶，沿甘草种植行两侧进行深挖，待根茎露出地面400mm多后，再拔出甘草根茎，完成收获[12]。

这种纯人工的收获方式每亩地至少需要用225个强壮劳动力才能满足收获要求。

然而，甘草的采收期较短，北方地区1011月份开始上冻，从甘草成熟到上冻仅有一个月左右的时间，所以需要抢收，人工收获的低效率自然会对收获产生影响，进而影响到甘草种植规模化的实现。

甘草收获过程中采用人工前期处理，割去地上的茎叶，然后采用改装烨式犁进行深挖松土，每次耕一行，耕深400mm左右，再由人工将松后的甘草根茎拔出[13]。

这种机械和人工相配合的收获形式在直播地一般可起收400mm左右的甘草，400mm以下的毛根基本放弃，损失率10%-15%左右，损失较大。

目前有些地区收获甘草时先使用深松机先将药材根茎所在的土壤切断同时松土，再采用人工拔取的方式收获，然后人工后期处理[14]。

由于一般深松机的刃口都在沿垂方向有一定的倾斜角度，特别是V型深松机刃口倾斜角度更大，会将一部分药材的根茎拦腰切断，从而达不到预定的收获深度，造成了比较大的损失;同时，由于深松机的刃口设计是针对土壤的，锋利度不够，造成了切割后的甘草切口不整齐，影响了产品品质。

通过以上对国内外甘草收获情况的分析，截至目前为止，国外尚没有专门针对深根药材作物的挖掘机械，而国内药材挖掘机的机械的性能不甚理想，工作性能也不稳定，很难满足挖掘药材的要求，而且生产深根药材挖掘机的厂家很少，没有形成批量和规模。

所以，目前新疆地区甘草的挖掘收获作业大部分依靠人工挖掘，需要消耗大量的人力、物力，这种状况严重影响了甘草的经济效益及中药材产业的规模化发展。

1.3目前存在的问题

因为甘草自身的特性和特殊的生长环境，机械化收获需要考虑多种条件，目前甘草药材的机械化收获存在如下问题:

（1）种植环节上没有构成机械化，品种杂乱而且种植不成规模，造成产量不稳定、效益浮动大，从而导致土地和人力资源的巨大浪费。

尤其是种植面积的分散造成机械化作业困难。

（2）甘草收获机械的设计不够完善和稳定。

尤其是挖掘的深度不能够满足甘草挖掘规格标准的要求，导致了甘草的损伤率高。

（3）挖掘阻力大，造成挖掘困难和拖拉机油耗过高。

（4）要求在挖掘过程中机械挖土的下刀角度，有较好入土角，能将甘草挖起，工作面的优化设计，避免缠草，奎土，具备一定碎土、漏土的功能。

（5）合理的地下传动机构能稳定地将甘草及土壤送往分离装置，提高效率，减小挖掘阻力，避免土壤奎堵，提高整机的工作效率。

综上所述，合理设计挖掘部件和分离装置的结构，从而降低牵引阻力和油耗，提高机械的工作效率是解决目前甘草收获机械存在问题的主要方向。

1.4甘草收获机械的发展趋势

目前大多数发达国家的根茎类作物收获机械正向大型化、智能化、机电一体化和更稳定、更安全的方向发展。

更有甚者不断将高、精、尖技术应用到农业机械上来，引领农业机械向更智能化的方向发展[18]。

但就目前来我国的农业机械技术和发达国家还有一定的差距，并且作物种植模式有差异，所以一味的追求国外的先进技术和设备是不现实的，怎样确保国产机具的水平过渡，确定适合自己的收获理念才是关键。

目前甘草收获机械的发展趋势主要是:

（1）加强地域及种植模式的研究，通过研究土壤性质，确定甘草品种的机械化种植，提高机械化收获的可能性及合理。

（2）合理设计关键部件的结构，以提高零部件的可靠性和稳定性。

（3）机具能耗的合理分配，降低动力消耗，降低机械化收获的成本。

（4）学习国外机械化收获的先进技术，提高设计理念，将技术融合到适合我国种植情况的实际水平中，提高机具的工作效率。

1.5研究内容

（1）研究甘草自身的物理特性。

（2）主要挖掘机构和地下一级分离装置的设计。

（3）对主要挖掘机构等进行有限元分析。

1.6研究方法及技术路线

本文结合国内外药材收获机械的研究现状，研究甘草收获机及其关键零部件的设计方法及理论。

（1）通过文献理论分析目前国内外甘草收获机械和长根茎类收获机械的研究现状，发现现有甘草收获机械的工作原理、技术特点以及存在的主要问题。

（2）采用理论结合实践的方法对关键部件进行初步设计，并制造出试验模型，通过不同参数的对比试验确定工作原理及参数。

（3）运用SOLIDWORKS画图软件建立三维模型，对关键零部件受力分析，对运动部件模拟仿真，依据结果进行结构优化。

2甘草收获机总体的设计

2.1甘草的机械化收获

目前长根茎草药的收获过程主要包括:

清除茎叶、挖掘、分离、捡拾、二次分离和装载运输等工序。

根据收获过程的机械化程度，其收获方法大致分为:

人工收获、半机械化收获和机械化收获三种。

在机械化收获中，按收获工艺过程的连续程度，又可分为分段收获和联合收获两种。

目前国内的甘草机械化收获主要以人工收获和部分机械化收获为主，人工收获在消耗大量劳力的同时工作效率很低，所以本文设计的甘草收获机械为半机械化收获，主要同时完成甘草的挖掘、一次分离、二次分离作业，最后需要人工完成捡拾。

2.2甘草收获机的设计要求

2.2.1甘草的种植模式

甘草的适应性和抗逆性很强，适宜于通透性好的沙壤土、沙土、轻壤土，在新疆日光足，砂质土壤更适合甘草的种植。

甘草种子育苗期通常是在4月下旬至5月中旬为适宜，行距150-200mm，深度为20-25mm，稍微镇压，待根长到300-350mm达到移栽标准。

幼苗移栽时剔除侧根，按行距为250mm，株距100-150mm种植，完成后填土压实[19]。

2.2.2甘草收获机的收获要求

（1）挖掘深度

北疆种植的两年以上的甘草根系都在300mm以下的的土壤中;通过犁沟从剖面看，葡旬茎数量杂多而且互相缠绕，主要集中在300mm深的土层中。

所以，300mm以上的深度为甘草机械化采挖的目标深度，最为理想的采挖深度300-400mm。

（2）损伤率

甘草的损伤率主要包括在挖掘以及分离输送过程中的折断损伤和遗漏损失。

甘草的机械化收获应保证损伤率小于等于3%。

（3）工作效率

甘草的挖掘深度较深，最深能达到500mm，同时要保证损伤率不能过高，所以工作效率难免受到影响。

设计的甘草收获机械效率需满足1.5km/h。

2.3甘草收获机的组成和工作原理

2.3.1甘草收获机的组成

针对新疆北疆地区甘草的种植模式和收获机的收获要求，综合考虑现有甘草收获机的优缺点，设计了一种适合新疆北疆地区甘草种植模式的中型甘草收获机，三维效果图如下所示，由机架、挖掘铲组件、动力装置、分离装置、破碎装置等构成，可一次完成挖掘、分离及铺放作业。

三维实体效果图

2.3.2甘草收获机的工作原理

该作业机可一次性完成甘草的挖掘、分离、铺放作业，作业机由88KW以上的拖拉机牵引，作业速度为1.5-2.Okm/h，动力输出轴的转速选用540r/min，作业机的工作幅宽为600mm，工作时，由拖拉机牵引并且传输动力，挖掘铲将300-400mm深度的甘草铲起并运送到分离装置上进行分离输送，分离装置的作用主要是将部分土壤与甘草分离且输送至地表。

3甘草收获机关键部件的设计

3.1栅条式挖掘铲的设计

3.1.1挖掘铲的功能及常见形式

甘草挖掘铲的作用就是顺利挖掘出甘草，并将它提升至一定高度输送给分离装置。

挖掘铲工作时既要保证挖掘出土层中的所有甘草且不得铲断甘草，又要尽量减少进入分离装置的土壤量以至于降低能量消耗，其次还要避免挖掘铲上缠草和奎土，最后顺利地将甘草输送到分离装置[20]。

不同地区所对应有不同的土壤条件，简单的让挖掘铲满足不同地区的挖掘要求非常困难。

目前市场上根据机具工作时挖掘铲的运动情况而分为固定式挖掘铲、回转式挖掘铲、往复式挖掘铲和振动式挖掘铲。

根据不同的作业幅宽及不同结构的铲刀可分为单片铲、多片铲和双铲。

根据不同的铲面形状分为固定面平铲、凹面铲、槽形铲等。

3.1.2挖掘铲的性能分析及结构确定

目前挖掘铲的结构主要就是固定三角平面挖掘铲与振动式挖掘产。

振动式挖掘产在浅层挖掘的情况下能有效减小挖掘阻力，但是本次设计的挖掘深度较深，振动挖掘铲工作稳定性不能保证，且耗能较大。

固定挖掘铲结构简单，制造方便，不需要动力传动。

但是缺点是碎土能力差，不能分离土壤，产生奎土现象。

奎土产生的主要原因:

土壤湿度大，铲面过长，有较大土块和石块[21]。

设计初期通过原理试验确定挖掘铲结构形式，试验确定造成铲面奎土的原因与土质、挖掘速度和铲面长度有直接关系。

当取铲面长度不同时做试验比较，明显铲面过长造成的奎土现象更为严重，缩短铲面能有效降低奎土现象，但是却不能将土壤输送到要求的高度。

挖掘铲主要是为了满足土壤输送高度的情况下尽量缩短铲面的长度而设计的试验，试验过程中发现二阶平面铲可以对土壤在输送过程中进行破碎，但是如果加大挖掘量，过大的挖掘角度也会导致土壤的停滞和奎堵，虽然解决了输送高度问题，但是过大的输送角度导致奎土的现象并没有有效的解决。

根据初期的原理试验对挖掘铲的分析，固定铲面的形式及输送长度决定了试验的要求，所以本次设计的挖掘铲结构为固定三角铲与栅条挖掘铲相结合，缩短了铲面的长度，也保证了输送的高度，还可以起到分离土壤的作用。

3.1.3栅条式挖掘铲的设计原则

根据甘草收获机械的收获条件，栅条式挖掘铲的设计应遵循下列原则:

（1）应保证挖掘深度，将甘草从根部完全挖出，避免甘草的损伤。

（2）铲刃拆卸方便，有利于及时更换。

（3）铲面长度和倾角设计合理，保证将甘草顺利输送到分离装置上。

（4）栅条间距设计合理，保证在不漏甘草的情况下间距最大化，减小土壤阻力和分离的土壤量。

3.1.4栅条式挖掘铲的组成和工作原理

为了解决挖掘铲作业时奎土现象严重，工作阻力大等问题，根据挖掘铲的常见形式和性能分析，设计了栅条式挖掘铲，它主要由固定刀臂、犁刃、三角铲面、栅条等组成。

在甘草收获机的带动下，挖掘铲将甘草崛起，甘草与土壤的混杂物沿铲面上升输送通过栅条到分离装置上;挖掘铲上的栅条与三角铲面是线接触，对输送的土壤有很好的破碎作用，部分土壤通过栅条间距漏下，减小了分离的土壤量和挖掘阻力;前端的犁刃可以根据磨损状况随时更换;挖掘铲侧面的固定加强板形成方形的加强结构，使得固定刀臂在对深度板结土壤工作时结构更加稳定可靠。

3.1.5挖掘铲总宽度确定

甘草的种植分布宽度决定了挖掘铲的作业幅宽，在满足作业幅宽的条件下避免从行间挖掘起过多土壤，因此甘草种植分布的宽度及其行距是设计中要考虑的因素，同时还要考虑收获机前进时，地轮避开甘草垄宽，根据甘草种植模式和实际调查所提供的数据表明，新疆西北地区183团种植的甘草植苗行距200-300mm，双行垄宽为400-500左右[23]，因该机为双行单垄挖掘，综合考虑以上因素，确定铲体总宽度为600mm，由固定三角铲面及两边固定刀臂组成，前端留出犁刃的装卸位置。

3.1.6挖掘铲铲面水平倾角的确定

铲面的水平倾角是挖掘铲的重要参数，它需要保证甘草和土壤能够沿铲面上升到一定高度而且不会回滚下落，以至于将其输送到铲后面的分离装置上。

挖掘铲的水平倾角理论上是越小越好，但是倾角越小后面的分离装置所承担的负荷也就越大，分离距离也就越长;相反倾角越大则挖掘阻力越大如图所示[24]。

不同土壤条件下倾角越大，阻力也都越大。

挖掘铲铲面水平倾角的理论值可由图中掘起物在铲面上的受力平衡方程确定：

（3-1）

式中:

P--甘草与土壤上升所需动力，N。

R--铲面对土壤反作用力，N。

G--挖掘物重力，N。

T--铲面对挖掘物的摩擦力，N。

--土壤对钢的摩擦系数。

从上面平衡方程式可得:

≤arctan（P-G）/（G+G）（3-2）

上述值计算出的理论值为<33.3，如果实际值超过理论值，甘草与土壤的混合物就有可能拥堵在铲面从而产生造成更大的阻力，实际通过实验发现值与挖掘铲提升甘草与土壤混合物的高度、土壤质地状态、松碎土壤状态都相关。

根据铲面倾角与阻力的关系图分析，倾角越大，阻力也就越大，倾角在10-20°之间时阻力值上升相对较小，同时根据后面分离装置要求提升挖掘物的高度要求来看，确定铲面倾角为15°。

3.1.7挖掘铲铲刃斜角的确定

铲尖刃口斜角参数Y是影响切土阻力、沟底形状的因素，其受力特性如图3-7所示。

为使杂草和根茎都能滑离铲刀，使土壤在铲刃上的滑切能力克服摩擦力[25]，即:

（3-3）

式中:

P--作用在铲刃的阻力，N;

F--土壤对铲刃的摩擦力，N;

--土壤对铲刃的摩擦角，度（°）。

由摩擦定律可知将其带入（3-3）式中，得同时角的大小与土壤沿铲刃的滑切速度Vt的关系为[26]：

Vt=Vmcos（3-4）

式中:

Vm--机组前进速度，km/h。

由上可知，Y角越小，滑切速度越大，防挂草能力越强，但是铲尖也越尖，易于磨损，开出的沟形尖部深，两侧浅。

一般土壤对铲刃的摩擦角势为26.5-35°。

在本设计中，取=30°，则根据以上公式可得为60°。

3.1.8挖掘铲铲长的确定

挖掘铲铲长的确定非常重要，只有正确选择挖掘铲的长度，才能降低牵引阻力，避免和减少挖掘铲奎土现象的发生，提高机器的分离和工作效率。

当挖掘铲与地面倾角和提升高度确定后，挖掘铲的入土长度L1可根据几何关系确定，L:

可根据能量守恒定理求出。

可以理论计算出挖掘铲的总长度，实际情况为挖掘铲在保证甘草和土壤提升高度的前提下总长度要短用来减小摩擦阻力，这样能使甘草和土壤在铲末端的相对速度不会为零，从而保证一定的输送速度，降低了奎土的概率。

本设计中将挖掘铲设计成三角形固定铲面和栅条段两部分，当挖掘物沿铲面上升时，因为带有角度的铲面对土壤有劈裂和剪切作用，可以使其在挖掘时破碎，后面部分土壤通过栅条段的间隙中漏下，从而减小了在铲末端土壤的重量，减小了阻力和提高了分离效率。

当提升高度为200mm，机具前进速度vm为1.5m/s铲面倾角为15°时，可得L=200mm，在本设计中取三角形固定铲面长为100mm。

根据甘草特性及实验设定栅条间距为60mm，弯曲段与铲面的夹角为15°。

3.1.9挖掘铲固定刀臂设计

挖掘铲固定刀臂的设计主要是为了连接底面的挖掘铲以及在工作过程中纵向切开土壤、杂草和药材的根茎。

固定刀臂刃口与竖直方向有一定的夹角，便于挖掘铲在工作时顺利切开土壤，防止奎土和堵塞;其次是合理的设计夹角能杂草及药材的根茎沿刃口向上滑移，更易于杂草及根茎的切断[28]。

3.2分离装置的设计

3.2.1分离装置的设计思路及作业要求

甘草收获机分离装置的作用是将挖掘铲输送过来的甘草和土壤的混合物中分离出甘草。

由于挖掘深度过深，分离角度又不能过大以免造成奎土，所以一级分离装置基本是在地下完成工作，所以在地下有限的空间内要保证分离装置的传动可靠，分离机构工作稳定可才靠是最主要的，其次一级分离装置的作用是将甘草输送至地表。

本次设计的目的是为了将300mm深及600mm宽且满足1.5km/h行进速度的作业环境下实现甘草的分离与输送。

一级分离与输送装置的设计思路主要满足3个方面:

一是将挖掘出来的甘草和土壤进行分离;二是将分离后的甘草输送至地表;三是把分离后的土壤还田。

同时，甘草分离与输送装置的设计在作业时必须要满足以下要求:

一是分离效果必须要出众，将甘草与土壤彻底分离;二是在输送过程中对甘草的损失要小，损伤率要低于3%;三是装置结构要合理可行、简单可靠，便于装卸及维修。

3.2.2分离装置作业宽度的确定

根据目前甘草的种植模式普遍是行距为250mm，为此满足甘草的种植行距，同时满足一定的工作效率，根据作业要求认定输送装置的工作幅宽为600mm。

如果按照600mm的工作幅宽设定，并且满足300mm的挖掘深度和1.5km/h的行进速度，可以计算出每秒分离的土壤量将达到0.1m3。

所以说满足一定的分离量和作业阻力也是必须考虑的因素，因此将幅宽定为600mm。

总结

根据新疆北疆地区甘草种植的模式和分布情况以及现有甘草收获机存在的问题，本文设计了一种中型适用于西北地区砂质板结土壤的甘草收获机。

通过对挖掘铲和分离装置进行结构分析和理论计算，且对分离装置及样机的试验研究，主要得出以下结论:

（1）分析了目前国内外甘草收获机械的研究现状、存在问题及未来发展的趋势，针对存在的问题设计了一种中型的甘草收获机，介绍了其主要的组成及工作原理。

（2）通过对挖掘铲的功能和形状分析，设计了一种栅条式挖掘铲，结构简单可靠，能有效减小挖掘阻力，经理论计算确定了其结构及主要参数。

（3）通过对分离装置的功能和工作要求的分析，设计了一种辊筒式分离装置，经理论分析计算确定了其结构及主要参数。