0 引言
现有的改装铧式犁挖掘机进行深挖松土，每次耕1 行，耕深 40cm 左右，再由人工将松后的根茎拔出;每台拖拉机配合 10 个人工，每天可收 0． 67hm2左右;收获后，用人工剪或铡刀将头、尾及侧根剪去，捡取出甘草条，分级打捆。
1 结构及工作原理
1． 1 收获机的结构组成
4YU － 20 型药材挖掘机结构如图 1 所示。
1． 2 工作原理动力传动方式
:动力输入轴与拖拉机动力输出轴通过万向节相连，拖拉机动力经传动机构将动力传递给旋转轴。
工作时，拖拉机带动机具前进，犁铧式挖掘铲对土壤进行翻耕;动力输入轴带动螺旋布置搂草齿的旋转轴转动，搂草齿将土壤中的药材带出土壤铺放在地表，然后由人工或者捡拾机械对药材进行捡拾，完成收获作业。犁铧式挖掘部件的对土壤主要起松碎作用，不起抛翻作用，在药材收获过程中不破坏土壤的上下层位，可改善土壤透水性和透气性，达到保护性耕作的目的。
2 设计与计算
2． 1 犁体的设计
犁体的设计该药材收获机的犁体设计中，根据农艺要求，该犁体的耕深为700mm，耕宽为200mm。采用水平直元线犁体曲面的设计方法对犁体进行优化设计，取初始元线角 θ0= 45°。水平直元线元线角的变化规律为:θ0逐渐递减为 θmin，此阶段呈直线规律变化;然后，再由 θmin逐渐增大为 θmax。
前苏联学者高略契金提出犁的牵引阻力公式为
犁的牵引阻力为犁在移动中所产生的摩擦力、土垡变形所产生的阻力及犁在耕作时使土垡产生运动而使动量变化所产生的阻力之和。因此，为减少作业时的阻力，应从这3 个方面考虑。影响牵引阻力的因素包括犁体曲面的形状、犁体工作表面的光滑程度、铧刃锋锐程度，犁轮、犁侧板的结构型式，以及耕深、耕宽、土壤物理力学性质和耕速。犁的效率是指犁的有效阻力与总阻力之比，计算公式为
因此，在不改变作业条件及农艺要求的情况下，要提高机具的作业效率，就要改进犁体的曲面形状、提高铧刃的切土性能、改进犁体的结构形式。为此，该机具在犁柱和犁壁之间均匀设有数个犁壁支撑板，犁侧板设在犁柱的底部，铧设在犁壁的底部与犁侧板相连。犁铧的尖部设计为凿形，在保证强度的同时，减小了工作阻力。犁体结构简图如图2 所示。
2． 2 传动机构设计
机具工作时，拖拉机动力输出轴连接机具动力输入轴，通过一级齿轮传动带动中间轴转动;中间轴与动力输入轴转向相反，中间轴通过一级链条传动带动旋转轴转动;旋转轴上有呈螺旋排列的搂草齿，搂草齿将药材输送至地表以便收集。传动结构简图如图 3所示。
配套拖拉机动力输出轴转速为 n1，齿轮传动的传动比 Z1，则中间轴的转速为n2= Z1× n1(3)
2． 3 性能测试
试验在酒泉市玉门镇清泉村进行，试验作物为甘草。试验前，在机组前进方向上每隔 20m 取一个点，共选取了10 个测点，对土壤坚实度及含水率进行了检测。测量结果如下:深度为 0 ～20cm、20 ～40cm、40～ 60cm 时，土壤含水率的平均值为 12． 6% 、15． 3% 、13． 7% ，土壤坚实度分别为 1 126、1 215、1 326kPa。同时，在此土壤条件下对机组的作业性能进行了检测。机组在工作幅宽内往返各两个行程，在 4 个单程的交错处取4 个测点，每个测点取1m2进行检测，检测出生长作物总株数、挖掘作物株数及伤损作物株数，分别计算挖净率及伤损率。
牵引功率利用率测定:用电测法或拖拉法测出药材挖掘机的牵引阻力，同时记录机组通过测区的速度，计算药材挖掘机牵引功率利用率。
牵引功率利用率的计算公式为
药材挖掘机作业性能测试结果如表2 所示。
2． 4 犁体曲面的三维建模
现代设计方法的成功应用为农业机械领域的优化设计开创了一种新的思路。研究中解析法与计算机辅助设计的相结合为犁体曲面优化设计提供了更加广阔的发展空间。
利用 SolidWorks 强大的曲面造型功能，可以绘制出很逼真的犁体曲面，用于下一步的仿真及运动分析。但犁体曲面设计参数数量多，进行参数化设计便于对犁体曲面参数进行优化设计，有利于设计者自由修改三维犁体曲面，具有设计效果直观与立体感强的特点，满足了犁体曲面设计需要频繁修改的要求，具有很好的应用价值。犁体曲面三维建模如图 4所示。
3 结论
通过对药材收获农艺要求的研究，制定了适宜深根茎类药材收获的研究方案，并对作业过程中阻力大、现有机具达不到挖掘深度要求的现状进行了深入分析。经过不断的试验改进，对该药材收获机进行了优化设计，提高了机具入土性能，减少了工作阻力;犁壁支撑板的设计增强了犁壁的抗压能力，保证了机具作业的可靠性;带有螺旋分布搂草齿的旋转轴的设计，能够有效地将药材与土壤分离，提高了工作效率。该研究为中药材收获机械化提供了一种简单、可靠的机具。
参考文献（略）