农业机械学报

作者：杨玉婉，任旭光，杨明企，柏鹏，徐俊杰，黄玉祥，席新明，刘正道

单位：西北农林科技大学海南研究院;西北农林科技大学,西北农林科技大学海南研究院;西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学海南研究院;西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,

关键词：百合鳞茎;弹性多趾揉搓;茎土分离;损伤;仿生

基金：国家自然科学基金项目（52305282）、陕西省自然科学基础研究计划项目（2023-JC-QN-0219）、陕西省重点产业创新链项目（2024SF-ZDCYL-03-09）和陕西省农业科技创新及农业关键核心技术攻关项目（2024NYGG011-08）

针对百合鳞茎机械化收获程度低且茎-土分离效果差、损伤严重等问题，本文基于百合鳞茎基本物理力学特性，运用仿生学原理，设计了一种弹性多趾揉搓辊组。通过测量百合鳞茎基本物理力学参数，得到其平均尺寸为83.7mm×74.6mm×49.0mm，密度为1.09g/cm3，与聚氨酯材料静、动摩擦因数分别为0.50、0.42。根据百合鳞茎采收要求，建立百合鳞茎在弹性多趾揉搓辊组上的动力学微分方程，得到影响其收获性能的关键因素包括：揉搓趾长L、辊轴转速ω和单周趾数N。在EDEM软件中建立弹性多趾揉搓辊组-土壤-百合鳞茎互作用仿真模型，以百合鳞茎明茎率Y1、最大碰撞力Y2为评价指标，运用Box-Behnken中心组合设计方法开展三因素三水平正交试验，通过构建目标函数以及约束条件进行优化逼近，确定最优参数组合：L为52mm、ω为54r/min、N为6，在最优参数组合下，Y1为97.25%、Y2为12N。田间试验结果表明，明茎率与最大碰撞力仿真值与试验值相对误差分别为1.51%和21.05%，且试制的弹性多趾揉搓式百合收获装置较传统输送链式收获装置明茎率提高3.3%、损伤率降低13%，具有优异的收获性能，能够满足根茎类中药材收获机质量评价相关要求。研究结果可为根茎类中药材机械化收获提供方案。

来源：2025年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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