Полынь серебристая или китайская (Artemisia argyi), многолетнее травянистое растение семейства астровых, широко культивируется по всему Китаю из-за значительной экономической и медицинской ценности. Оснащение производителей полыни специальным комбайном позволит избавиться от утомительного ручного труда и послужит дальнейшему развитию сектора.
Китай – крупнейший производитель и потребитель полыни, а регион Цичунь провинции Хубэй является лидером отрасли, имея площадь посадок в 15 618 гектаров.
Несмотря на быстрый рост в отрасли полыни, традиционные методы сбора урожая остаются преимущественно ручными. Фермеры либо используют ручные косилки для срезания растений и ручного обрывания листьев на перерабатывающих предприятиях, либо обрывают листья вручную непосредственно в поле. Эти методы очень трудоемки и требуют много времени, что делает их непригодными для крупномасштабных операций и препятствуют модернизации отрасли.
Механизированный сбор полыни в Китае давно стал предметом обширных исследований. Недавно команда исследователей факультетов машиностроения Хубэйского технологического университета и Хубэйского инженерного университета представила самоходный полынный комбайн, пригодный для работы на холмистой и гористой местностях.
Полынь - травянистое растение, которое очень чувствительно к заболачиванию. Лучше всего оно растет на наклонных участках и гребнях, которые обеспечивают хороший дренаж и помогают предотвратить корневую гниль. Образцы полыни в этом исследовании представляли собой зрелые растения, собранные в уезде Цичунь провинции Хубэй. Эти растения выращивались с интервалом посадки 39–61 мм и шириной гребня 1600 мм.
Как показано на рисунке 2 (см.ниже), трехмерная схематическая структура комбайна для сбора полыни в основном состоит из платформы для сбора, гусеничного шасси и внутренних компонентов кузова транспортного средства. Платформа для сбора, расположенная спереди, включает в себя барабан с зубьями, поперечную конвейерную ленту, подъемную конвейерную ленту, прижимные шкивы и опорные колеса, что обеспечивает эффективную уборку и транспортировку листьев полыни. Гусеничное шасси включает в себя дизельный двигатель, плунжерный насос переменной производительности и гусеничный ходовой механизм, обеспечивающий питание рабочих устройств и ходовой системы.
Структура всей машины комбайна для уборки полыни. 1. Радиатор. 2. Гидравлический насос. 3. Бак гидравлического масла. 4. Бункер для материала. 5. Подъемная лента конвейера. 6. Роликовый гидравлический двигатель. 7. Крышка барабана. 8. Прижимной шкив. 9. Опорное колесо. 10. Гусеничный ходовой механизм. 11. Гидравлический цилиндр. 12. Рама. 13. Дизельный бак. 14. Радиатор двигателя. 15. Дизельный двигатель.
Вместо традиционного места водителя и пульта управления, комбайн оснащен системой дистанционного управления для управления всеми функциями. Такая конструкция минимизирует размер машины, снижает ее вес, повышает эксплуатационную гибкость и значительно облегчает работу оператора.
Система дистанционного управления состоит из передатчика, приемника сигнала, процессора сигнала и приводной схемы. Она использует двухджойстиковый пульт F24-60 из серии Lee Telecrane, работающий на частоте 310,3–331,165 МГц с дальностью управления до 200 м. Контроллер построен на основе микроконтроллера STM32G030C8T6, интегрирующего модуль преобразования мощности, схему пропорционального усиления, схему регулировки и модуль связи.
Вспомогательные компоненты, такие как источник питания транспортного средства, дизельный бак, бак гидравлического масла, гидравлические регулирующие клапаны, радиатор и интегрированная система управления, систематически размещены в кузове транспортного средства. Эти компоненты обеспечивают эффективную и стабильную работу комбайна, а также облегчают плановое техническое обслуживание и ремонт.
Комбайн для уборки полыни имеет полностью гидравлическую конструкцию привода. Принцип его работы следующий: уборочная платформа движется вперед вдоль борозд с гусеничным шасси, где прижимные колеса наклоняют полынь, а быстро вращающийся барабан с зубьями очищает листья. Под действием центробежной силы листья отбрасываются по касательной на поперечную конвейерную ленту и затем транспортируются в бункер для материала подъемным устройством, завершая процесс уборки. Во время этого процесса стерня сохраняется, что позволяет растениям полыни отращивать ветви и листья, и это позволяет собирать многократные урожаи в течение трехлетнего периода.
Следует отметить, что основные параметры компонентов, такие как высота уборочной платформы и скорость вращения барабана с зубьями, регулируются. Такая адаптивность гарантирует, что комбайн соответствует требованиям различных агрономий посадки, стадий роста и сортов полыни.
Схематическая диаграмма сбора полыни комбайном.
Эффективность перемещения комбайна по полю оценивалась на основе преобладающего типа почвы в уезде Цичунь провинции Хубэй, где широко культивируется полынь. Почва в этом регионе в основном состоит из красного суглинка, который является хорошо дренируемым, стабильным и прочным типом почвы. Учитывая эти характеристики, а также отсутствие заболачивания или грязевых условий во время работы, гусеничная конструкция не требует корректировки для грязевых условий поля. Вместо этого конструкция была сосредоточена на обеспечении устойчивости и тяги на наклонных участках, которые типичны для районов выращивания полыни.
Использование резиновых гусениц улучшает контакт с землей и снижает уплотнение почвы, что делает его очень подходящим для таких ландшафтов. Эта адаптация к почве соответствует эксплуатационным требованиям склонов, где гибкость и устойчивость, обеспечиваемые резиновыми гусеницами, имеют решающее значение для эффективной и надежной работы.
Тест квадратичной регрессии с ортогональным вращением определяет оптимальные параметры: скорость движения вперед 0,8 м/с, скорость барабана 200 об/мин и высота режущего стола 50 мм.
Полевые испытания показывают, что комбайн достигает чистой скорости сбора листьев полыни 93,78%, уровня примесей 13,96%, пригодности листьев полыни 86,23% и эксплуатационной эффективности 0,155 гм2 / ч, сохраняя при этом стабильную работу в полевых условиях. Помимо этих показателей производительности, комбайн снижает зависимость от ручного труда, эксплуатационные расходы и увеличивает прибыльность для фермеров.
Улучшая устойчивость и механизацию сбора полыни, это исследование обеспечивает эффективное решение для выращивания полыни в холмистых и горных районах и способствует устойчивому развитию отрасли.
По статье группы авторов (Йи Ли, Юншэн Хэ, Кай Чжан, Сыци Ван, Синьюй Ху, Джуннан Чен), опубликованной в журнале Agriculture 2025 на портале MDPI. Все фото и изображения статьи принадлежат группе указанных авторов.