5TWG网辊式系列板栗脱壳机的研发4000字

5TWG网辊式系列板栗脱壳机的研发4000字 摘要:易门是玉溪市重要的板栗生产大县，并逐步向规模化、规范化、产业化方向发展。该文对板栗脱壳机常见的突发事件进行了详细分析，探索研发5TWG网辊式系列板栗脱壳机，并大力推广相关技术措施，这样不仅可以提高脱壳效率、提升经济效益，还可以大大减少种植者的生产成本。关键词: 5TWG网辊式系列；板栗；脱壳机侯云坤，魏 梅，王艳芬，等. 5TWG网辊式系列板栗脱壳机的研发J. 农业工程技术，2017，37（23）：43+49.易门地区有适宜板栗生长的地理条件，栽培历史悠久品种资源丰富，较好的区位优势，较强的技术力量和丰富的栽培管理经验，实践和探索易门板栗产业建设已初具规模并开始发挥良好生态和社会效益。一、研发背景1、易门县的地理环境与气候条件易门县地处云南省滇中西部，玉溪市西北，位于北纬24o27-24o57、东经101o54-102o18之间，东与安宁市、晋宁县相接，南连峨山，西和双柏隔绿汁江相望，北部与禄丰、安宁两县市接壤。县域总面积1571平方公里，居玉溪市第4位。两条南北走向、贯通全境的山脉之间，镶嵌着主要山间盆地-柏树、方屯两个坝子，面积为46.77平方公里，占总面积的3%，其余是广大的山地面积，占总面积的97%。 境内最高海拔2608 m，最低海拔1036 m。属中亚热带气候，受地形地貌的影响，立体气候明显，县内具有热带到温带的气候类型。全年平均气温16.3，日照数为1706 h，降雨量为856.9 mm，是特早熟优质板栗的理想生产基地。2、易门县板栗发展现状易门板栗栽培历史悠久，品种资源丰富。上世纪70年代初， 易门县林业局从北方引进北方板栗品种（具体品种不祥，暂且叫北方品种）种植，与当地板栗品种杂交，进行单株选优，经过多年培育驯化，易门林业部门科技人员，将无性培育技术应用在板栗生产上，繁殖培育出特早熟易早1 号、2号、3号等易门早熟板栗优良品种，其性状稳定、早熟、丰产、优质，已成为本县的主栽品种，并在易门县浦贝乡旱坝建立良种繁育母本园，为易门县板栗推广种植提供了良种保障。建成多个板栗规范化栽培技术示范园和密植高产示范园。易门板栗良种培育及板栗规范化栽培技术，曾获省、市、县科技进步奖，被列为了国家板栗标准化生产示范县。成熟的板栗栽培技术及管理经验，以及优质丰富的种质资源为易门县规模化种植板栗提供了保障。近年来荒山荒坡的开发利用，促进了板栗产业的快速发展，至2016年底全县栽培板栗2.6万亩，已挂果的有2万余亩，总产量2000吨左右，给栗农带来了2000多万元收入。板栗合作社1个，社员123户，合作社成员种植9000亩左右，交售板栗910吨，为社员带来1246.7万元收益，社员户均交售板栗收入101357元，个别户交售收入达30多万元。3、突发事件2014年8月29日，笔者接到板栗合作社负责人反映说：经中间人介绍，从楚雄州禄丰县经销商手中引进10台板栗脱粒机，8月12日用到22日十天时间，脱粒板栗200多吨，经该型机械脱粒的板栗入冷库后三天由内向外腐烂变质，已给板栗收购商造成200多万元的损失。得到消息后，笔者同板栗合作社负责人、县农经局分管合作经济组织的同志和县农机站的两名技术人员赶往事发地浦贝灯龙山查看，发现该型机械无铭牌、无合格证、无农业机械推广许可证。当场启动机械脱粒操作，现场分析：从脱粒出的板栗中随机抽取三组，每组10粒，用锋利刀具横向纵向各切开五粒，分别摆放10钟后观察，一组6粒，二组9粒，三组7粒由内向外呈辐射状褐色纹络，有长有短，分布有疏有密，有73%以上栗果受到不同程度的内伤。30个栗果中有8个栗果几乎没有受到伤害，没有受伤的8个栗果与22个受伤的栗果比较有以下特点：一是个头偏小，二是成熟度高，三是水分含量少，受伤栗果则相反。再仔细观察和询问使用该型机械的栗农，得出如下结论：一是该机型存在严重设计缺陷，它采用钉齿滚筒脱粒原理设计，忽略了脱粒对象是大颗粒，一般此设计原理是用于小颗粒农作物的脱粒，比如：小麦、水稻、高粱、大豆等，包谷脱粒机一般都很少采用这一原理来设计，因为它具有粉碎功能，脱粒后部分包谷核被粉碎，很难清选分离。二是板栗品种杂，果壳大小、软硬，成熟度差异较大，一起进入机器内相互碰擦挤压导致部分栗果受内伤。三是气候和人为因素，2014年8月易门降雨偏多，此时正值板栗上市，劳力紧缺，一日一价，手工剥离板栗又是一件耗时耗力的工作，尽管每人在剥离板栗时都戴上防护手套，一不留神还是会被板栗刺苞扎伤，很痛苦。二、研发动机一是近年来，随着社会经济的快速发展，农业产业的弱点显露无遗。比较效益低是农业产业的最大弱点，受利益驱使农村劳动力外出务工或就近转移就业，增加收入，农村留守的是老、弱、病、残和部分儿童，农忙时节出现劳力荒已是普遍现象，并日渐突出，板栗收获的8-9月劳动力紧缺问题更加严重。二是手工剥离板栗确实是一件十分艰苦的劳动，直接用手剥离或用棍棒、农具敲打脱粒，也很难保证栗果品质。三是商家货备中秋，板栗市场一日一价，历年来波动明显，速度、时间就是金钱。四是集约化产业发展的需要。为了解决这个问题，寻找一种既能代替人工剥离板栗，又能保证栗果品质，还能提高效率的板栗脱壳办法，使易门早板栗应市而上，卖上好价钱，栗农有个好收益。三、研发过程1、设计思路坚持农机农艺相结合的农业机械设计的基本原则，根据板栗带刺苞成熟的特点和形状、大小等植物性特征，模仿人工在剥离板栗过程中的压、碾、搓、揉等动作，实现高效的板栗机械脱壳。2、技术方案和实现路径整台机器主要由动力及传动部件、脱壳部件、分离筛选部件、机架、电器元件和安全防护装置组成。为了避免栗果在脱壳过程中受到强烈的刚性冲击、挤压造成内伤，在设计上采用网辊作为脱壳机的核心部件，让板栗刺苞相反方向的尖刺扎入网辊，通过网辊转动撕离刺苞，实现栗果脱出刺苞。为了提高脱壳率，在设计上采用双网辊来实现(主网辊，副网辊）。为了解决不同成熟度、大小、形状的板栗脱壳，在设计上采用挡搓板的办法来实现，挡板-解决已经熟透炸裂的板栗，搓板-解决脱壳时还未裂开的板栗，挡搓板设计成一体，通过调整其与主网辊的安装间隙，解决因品种不同栗果大小不同的问题。为了使被脱出壳的栗果与刺苞分离，设计上采用弧形栅条筛和风选装置两级分离来解决，栅条间距大于一个，小于两个栗果直径，脱出刺苞的栗果和较小的刺苞碎屑与较大的刺苞碎屑被分离开来，较大刺苞碎屑在副网辊旋转带动下抛出机外，栗果和较小的刺苞碎屑通过分离筛落入风选装置，分离出栗果。3、研发时间该系列机械从2010年7月开始研发至今，由于板栗成熟期只有20天左右，测试和应用的时间短暂而紧迫，再加上研发资金短缺，只有边应用边测试，头年出现的问题第二年想办法解决，把所有测试和应用的机器运回拆毁，重新设计改进，从网辊绞笼到双网辊，几易其稿，千百次试验，历经三代更新，现已较为成熟。4、机械型号编制根据中华人民共国机械行业标准农机具产品型号编制规则JB/T8574-1997和中华人民共和国农业行业标准NY/T 1640-2008农业机械分类，对该机械进行归类、型号编制：该机属于农业机械分类14大类中的05类，收获后处理机械。大类代号为5，小类代号以该机的基本名称脱壳机;TUO KEI JI汉语拼音文字第一个字母T表示，以该机结构设计中的核心部件网辊;WANG GUN汉语拼音文字WG作为特征代号，主要参数代号用该机主要结构中网辊的宽度315 mm、630 mm，现在定型的两种机型为：5TWG-315和5TWG-630型。四、研发和应用成果从2010年7月开始，易门县个体工商户杨明祥在县农机站侯云坤等几位老师的指导、帮助、支持下，2012年试制出1台，脱壳7吨；2013年试制改进3台，脱壳100吨；2014年试制改进7台，脱壳300吨；2015年改进7台，脱壳400吨；2016年试制改进10台，脱壳400吨；累计作业量1207吨。熟练人工每天拨板栗的作业量为80 kg，机械每天的平均作业量为1600 kg，完成累计作业量1207吨，需熟练人工15087.5个，需机械单机日工754.4个，每台2人操作，折合人工1508.8个，节约人工13578.7个，节约人工成本13578.7个x50元/人天，678935元。经过5年的不断改进完善，产品结构和性能趋于成熟，我们是根据板栗带刺苞成熟的外形特征，采用双网辊揉、搓、碾相结合的三级脱壳的设计新理念，已获得国家专利。五、研发展望一是该机研发成功，吸引了当地广大栗农围观和上门求购，激发了他们开发利用荒山荒坡，发展板栗产业的兴趣和积极性，促进了栗农增收，对繁荣农村经济、防止水土流失、改善生态环境具有现实而深远的意义。同时也证明了该研发项目选题准确，切合实际，研发思路正确。二是市场开发有望。整个研发过程历尽磨难，经历经费、失败的重重困难，但就市场开发而言还是大有希望的。根据这几年的实践，每20-30亩板栗就需要一台脱壳机，只有这样，易门早板栗才可能抢得市场先机，取得最好收益。在未来的两三年内易门当地就有150-200台的市场，玉溪市、云南省乃至全国具有较大的市场发展空间，很值得期待。三是该系列脱壳机现在只是两个机型，从制造的工艺、材料、动力配置与配比、最大效能的调试还存在瑕疵，还需要做进一部的试验改进。特别是动力配置方面，除了现在的电动机配置外，还可以考虑汽油机、柴油机甚至是太阳能和风能等，总之，还有许多的可能等待着我们去努力去实现。