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作品名称：智收宝------山药一体化收割机
学校名称：南昌交通学院
参赛队伍：发芽计划
队伍编号：219386
参赛学生：沈夏情许凯璇赵娅婷何长兴
指导老师：余卓骅
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
请在微信端进行投票。点此扫描二维码。

详细说明

一、研发背景与目标

当前山药市场需求旺盛，年需求量超 1.2 万吨，药用需求年增 5%，食品工业需求占产量 60%，但收获环节痛点突出。山药根茎脆易断（长度 80-200mm）、种植分散，现有收获方式以人工为主，劳动强度大、效率低；市场机械多仅能开沟，需人工后续处理，且国外设备价格高、维修难，国内设备未突破 “收获 - 处理一体化” 瓶颈。

为此，团队以 “解决行业痛点、提升收获效率” 为目标，参考国内外技术现状，基于全地形运输车改装，研发出集 “破土 - 挖取 - 去泥 - 存储” 于一体的 “智收宝 —— 山药一体化收割机”，填补市场空白，适配中小种植户及多地形作业需求。

二、核心设计与创新点

（一）整体设计思路

围绕 “全流程自动化” 核心，整合四大功能模块：开沟破土装置负责深度松土、防土壤回填；挖取装置精准夹取山药无损伤；运输去泥装置实现泥土清洁与回田；集装箱存储装置完成山药收集，各模块协同运作，减少人工干预。

（二）三大核心创新

收取处理一体化：融合链式开沟与去泥装置，省去人工衔接环节，较传统机械效率提升显著，降低时间与人力成本；
强功率震动深度破土：双排链式开沟机搭配双边排土器，链锯强功率破土 + 高频震动松土，排土装置及时排土防回填，适配硬土及深扎根山药作业；
高效率夹取收集：五爪机械爪（130 系列伺服电机驱动）精准夹取暴露山药，输送至集装箱，一体式收集大幅减少人工劳动。

三、关键装置与技术参数

（一）核心装置设计

破土装置：由双排平行开沟链（交错链刀，45 钢材质）与两侧螺旋排土器组成，链刀水平反力 1130.59N，链条压轴力 4475.8N，确保深度破土且土壤不回落；
挖取装置：连杆结构五爪机械爪，开闭范围 20-25mm，夹紧力 30N，适配 1m 长、25mm 直径山药，伺服电机（额定功率 1.5kW，转速 1500r/min）驱动，精准控制无损伤；
运输去泥装置：斜向履带运输 + 滚筒刷初清泥 + 气流二次清泥，泥土经传送带圆孔回田，山药输送至集装箱；
存储装置：末端可拆卸集装箱，内侧铺缓冲垫，防山药碰撞损伤。

（二）力学试验与仿真支撑

通过 HY-0580 万能力学试验机测定山药力学参数（压缩弹性模量 4.48×10⁶Pa，弯曲弹性模量 4.03×10⁶Pa），采用 EDEM 软件建立双峰分布山药离散元模型；标定沙壤土最优参数（恢复系数 0.42、静摩擦因数 0.20 等），仿真与实际作业误差仅 1.48%，确保装置适配山药与土壤特性，破损率控制在 5% 以内。

四、经济性与市场前景

（一）竞争优势与成本

优势：效率高、人工成本低，履带式设计防陷、适配坑洼地形，当前市场 “一体化” 产品少，竞争压力小；
成本：单台核心材料成本约 12 万元（含双排链式开沟机 8000 元、机械爪 6400 元等），可通过合作社共享分摊成本，中小种植户可负担。

（二）市场预测

山药收获机市场年复合增长率超 10%，2022 年总销量达 3388 件，河北、安徽等主产区需求旺盛（河北需求系数 0.87）。随着农业机械化推进及政策扶持（如农机购置补贴），产品适配南北多地形与山药品种，市场前景广阔，未来可推动山药产业全程机械化发展。