5TWG網(wǎng)輥式系列板栗脫殼機的研發(fā)4000字 摘要:易門是玉溪市重要的板栗生產(chǎn)大縣，并逐步向規(guī)?；⒁?guī)范化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。該文對板栗脫殼機常見的突發(fā)事件進行了詳細分析，探索研發(fā)5TWG網(wǎng)輥式系列板栗脫殼機，并大力推廣相關(guān)技術(shù)措施，這樣不僅可以提高脫殼效率、提升經(jīng)濟效益，還可以大大減少種植者的生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞: 5TWG網(wǎng)輥式系列；板栗；脫殼機侯云坤，魏 梅，王艷芬，等. 5TWG網(wǎng)輥式系列板栗脫殼機的研發(fā)J. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（23）：43+49.易門地區(qū)有適宜板栗生長的地理條件，栽培歷史悠久品種資源豐富，較好的區(qū)位優(yōu)勢，較強的技術(shù)力量和豐富的栽培管理經(jīng)驗，實踐和探索易門板栗產(chǎn)業(yè)建設(shè)已初具規(guī)模并開始發(fā)揮良好生態(tài)和社會效益。一、研發(fā)背景1、易門縣的地理環(huán)境與氣候條件易門縣地處云南省滇中西部，玉溪市西北，位于北緯24o27-24o57、東經(jīng)101o54-102o18之間，東與安寧市、晉寧縣相接，南連峨山，西和雙柏隔綠汁江相望，北部與祿豐、安寧兩縣市接壤?？h域總面積1571平方公里，居玉溪市第4位。兩條南北走向、貫通全境的山脈之間，鑲嵌著主要山間盆地-柏樹、方屯兩個壩子，面積為46.77平方公里，占總面積的3%，其余是廣大的山地面積，占總面積的97%。 境內(nèi)最高海拔2608 m，最低海拔1036 m。屬中亞熱帶氣候，受地形地貌的影響，立體氣候明顯，縣內(nèi)具有熱帶到溫帶的氣候類型。全年平均氣溫16.3，日照數(shù)為1706 h，降雨量為856.9 mm，是特早熟優(yōu)質(zhì)板栗的理想生產(chǎn)基地。2、易門縣板栗發(fā)展現(xiàn)狀易門板栗栽培歷史悠久，品種資源豐富。上世紀70年代初， 易門縣林業(yè)局從北方引進北方板栗品種（具體品種不祥，暫且叫北方品種）種植，與當?shù)匕謇跗贩N雜交，進行單株選優(yōu)，經(jīng)過多年培育馴化，易門林業(yè)部門科技人員，將無性培育技術(shù)應用在板栗生產(chǎn)上，繁殖培育出特早熟易早1 號、2號、3號等易門早熟板栗優(yōu)良品種，其性狀穩(wěn)定、早熟、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，已成為本縣的主栽品種，并在易門縣浦貝鄉(xiāng)旱壩建立良種繁育母本園，為易門縣板栗推廣種植提供了良種保障。建成多個板栗規(guī)范化栽培技術(shù)示范園和密植高產(chǎn)示范園。易門板栗良種培育及板栗規(guī)范化栽培技術(shù)，曾獲省、市、縣科技進步獎，被列為了國家板栗標準化生產(chǎn)示范縣。成熟的板栗栽培技術(shù)及管理經(jīng)驗，以及優(yōu)質(zhì)豐富的種質(zhì)資源為易門縣規(guī)?；N植板栗提供了保障。近年來荒山荒坡的開發(fā)利用，促進了板栗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，至2016年底全縣栽培板栗2.6萬畝，已掛果的有2萬余畝，總產(chǎn)量2000噸左右，給栗農(nóng)帶來了2000多萬元收入。板栗合作社1個，社員123戶，合作社成員種植9000畝左右，交售板栗910噸，為社員帶來1246.7萬元收益，社員戶均交售板栗收入101357元，個別戶交售收入達30多萬元。3、突發(fā)事件2014年8月29日，筆者接到板栗合作社負責人反映說：經(jīng)中間人介紹，從楚雄州祿豐縣經(jīng)銷商手中引進10臺板栗脫粒機，8月12日用到22日十天時間，脫粒板栗200多噸，經(jīng)該型機械脫粒的板栗入冷庫后三天由內(nèi)向外腐爛變質(zhì)，已給板栗收購商造成200多萬元的損失。得到消息后，筆者同板栗合作社負責人、縣農(nóng)經(jīng)局分管合作經(jīng)濟組織的同志和縣農(nóng)機站的兩名技術(shù)人員趕往事發(fā)地浦貝燈龍山查看，發(fā)現(xiàn)該型機械無銘牌、無合格證、無農(nóng)業(yè)機械推廣許可證。當場啟動機械脫粒操作，現(xiàn)場分析：從脫粒出的板栗中隨機抽取三組，每組10粒，用鋒利刀具橫向縱向各切開五粒，分別擺放10鐘后觀察，一組6粒，二組9粒，三組7粒由內(nèi)向外呈輻射狀褐色紋絡(luò)，有長有短，分布有疏有密，有73%以上栗果受到不同程度的內(nèi)傷。30個栗果中有8個栗果幾乎沒有受到傷害，沒有受傷的8個栗果與22個受傷的栗果比較有以下特點：一是個頭偏小，二是成熟度高，三是水分含量少，受傷栗果則相反。再仔細觀察和詢問使用該型機械的栗農(nóng)，得出如下結(jié)論：一是該機型存在嚴重設(shè)計缺陷，它采用釘齒滾筒脫粒原理設(shè)計，忽略了脫粒對象是大顆粒，一般此設(shè)計原理是用于小顆粒農(nóng)作物的脫粒，比如：小麥、水稻、高粱、大豆等，包谷脫粒機一般都很少采用這一原理來設(shè)計，因為它具有粉碎功能，脫粒后部分包谷核被粉碎，很難清選分離。二是板栗品種雜，果殼大小、軟硬，成熟度差異較大，一起進入機器內(nèi)相互碰擦擠壓導致部分栗果受內(nèi)傷。三是氣候和人為因素，2014年8月易門降雨偏多，此時正值板栗上市，勞力緊缺，一日一價，手工剝離板栗又是一件耗時耗力的工作，盡管每人在剝離板栗時都戴上防護手套，一不留神還是會被板栗刺苞扎傷，很痛苦。二、研發(fā)動機一是近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的弱點顯露無遺。比較效益低是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的最大弱點，受利益驅(qū)使農(nóng)村勞動力外出務工或就近轉(zhuǎn)移就業(yè)，增加收入，農(nóng)村留守的是老、弱、病、殘和部分兒童，農(nóng)忙時節(jié)出現(xiàn)勞力荒已是普遍現(xiàn)象，并日漸突出，板栗收獲的8-9月勞動力緊缺問題更加嚴重。二是手工剝離板栗確實是一件十分艱苦的勞動，直接用手剝離或用棍棒、農(nóng)具敲打脫粒，也很難保證栗果品質(zhì)。三是商家貨備中秋，板栗市場一日一價，歷年來波動明顯，速度、時間就是金錢。四是集約化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。為了解決這個問題，尋找一種既能代替人工剝離板栗，又能保證栗果品質(zhì)，還能提高效率的板栗脫殼辦法，使易門早板栗應市而上，賣上好價錢，栗農(nóng)有個好收益。三、研發(fā)過程1、設(shè)計思路堅持農(nóng)機農(nóng)藝相結(jié)合的農(nóng)業(yè)機械設(shè)計的基本原則，根據(jù)板栗帶刺苞成熟的特點和形狀、大小等植物性特征，模仿人工在剝離板栗過程中的壓、碾、搓、揉等動作，實現(xiàn)高效的板栗機械脫殼。2、技術(shù)方案和實現(xiàn)路徑整臺機器主要由動力及傳動部件、脫殼部件、分離篩選部件、機架、電器元件和安全防護裝置組成。為了避免栗果在脫殼過程中受到強烈的剛性沖擊、擠壓造成內(nèi)傷，在設(shè)計上采用網(wǎng)輥作為脫殼機的核心部件，讓板栗刺苞相反方向的尖刺扎入網(wǎng)輥，通過網(wǎng)輥轉(zhuǎn)動撕離刺苞，實現(xiàn)栗果脫出刺苞。為了提高脫殼率，在設(shè)計上采用雙網(wǎng)輥來實現(xiàn)(主網(wǎng)輥，副網(wǎng)輥）。為了解決不同成熟度、大小、形狀的板栗脫殼，在設(shè)計上采用擋搓板的辦法來實現(xiàn)，擋板-解決已經(jīng)熟透炸裂的板栗，搓板-解決脫殼時還未裂開的板栗，擋搓板設(shè)計成一體，通過調(diào)整其與主網(wǎng)輥的安裝間隙，解決因品種不同栗果大小不同的問題。為了使被脫出殼的栗果與刺苞分離，設(shè)計上采用弧形柵條篩和風選裝置兩級分離來解決，柵條間距大于一個，小于兩個栗果直徑，脫出刺苞的栗果和較小的刺苞碎屑與較大的刺苞碎屑被分離開來，較大刺苞碎屑在副網(wǎng)輥旋轉(zhuǎn)帶動下拋出機外，栗果和較小的刺苞碎屑通過分離篩落入風選裝置，分離出栗果。3、研發(fā)時間該系列機械從2010年7月開始研發(fā)至今，由于板栗成熟期只有20天左右，測試和應用的時間短暫而緊迫，再加上研發(fā)資金短缺，只有邊應用邊測試，頭年出現(xiàn)的問題第二年想辦法解決，把所有測試和應用的機器運回拆毀，重新設(shè)計改進，從網(wǎng)輥絞籠到雙網(wǎng)輥，幾易其稿，千百次試驗，歷經(jīng)三代更新，現(xiàn)已較為成熟。4、機械型號編制根據(jù)中華人民共國機械行業(yè)標準農(nóng)機具產(chǎn)品型號編制規(guī)則JB/T8574-1997和中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準NY/T 1640-2008農(nóng)業(yè)機械分類，對該機械進行歸類、型號編制：該機屬于農(nóng)業(yè)機械分類14大類中的05類，收獲后處理機械。大類代號為5，小類代號以該機的基本名稱"脫殼機"TUO KEI JI漢語拼音文字第一個字母T表示，以該機結(jié)構(gòu)設(shè)計中的核心部件"網(wǎng)輥"WANG GUN漢語拼音文字WG作為特征代號，主要參數(shù)代號用該機主要結(jié)構(gòu)中網(wǎng)輥的寬度315 mm、630 mm，現(xiàn)在定型的兩種機型為：5TWG-315和5TWG-630型。四、研發(fā)和應用成果從2010年7月開始，易門縣個體工商戶楊明祥在縣農(nóng)機站侯云坤等幾位老師的指導、幫助、支持下，2012年試制出1臺，脫殼7噸；2013年試制改進3臺，脫殼100噸；2014年試制改進7臺，脫殼300噸；2015年改進7臺，脫殼400噸；2016年試制改進10臺，脫殼400噸；累計作業(yè)量1207噸。熟練人工每天撥板栗的作業(yè)量為80 kg，機械每天的平均作業(yè)量為1600 kg，完成累計作業(yè)量1207噸，需熟練人工15087.5個，需機械單機日工754.4個，每臺2人操作，折合人工1508.8個，節(jié)約人工13578.7個，節(jié)約人工成本13578.7個x50元/人天，678935元。經(jīng)過5年的不斷改進完善，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能趨于成熟，我們是根據(jù)板栗帶刺苞成熟的外形特征，采用雙網(wǎng)輥揉、搓、碾相結(jié)合的三級脫殼的設(shè)計新理念，已獲得國家專利。五、研發(fā)展望一是該機研發(fā)成功，吸引了當?shù)貜V大栗農(nóng)圍觀和上門求購，激發(fā)了他們開發(fā)利用荒山荒坡，發(fā)展板栗產(chǎn)業(yè)的興趣和積極性，促進了栗農(nóng)增收，對繁榮農(nóng)村經(jīng)濟、防止水土流失、改善生態(tài)環(huán)境具有現(xiàn)實而深遠的意義。同時也證明了該研發(fā)項目選題準確，切合實際，研發(fā)思路正確。二是市場開發(fā)有望。整個研發(fā)過程歷盡磨難，經(jīng)歷經(jīng)費、失敗的重重困難，但就市場開發(fā)而言還是大有希望的。根據(jù)這幾年的實踐，每20-30畝板栗就需要一臺脫殼機，只有這樣，易門早板栗才可能搶得市場先機，取得最好收益。在未來的兩三年內(nèi)易門當?shù)鼐陀?50-200臺的市場，玉溪市、云南省乃至全國具有較大的市場發(fā)展空間，很值得期待。三是該系列脫殼機現(xiàn)在只是兩個機型，從制造的工藝、材料、動力配置與配比、最大效能的調(diào)試還存在瑕疵，還需要做進一部的試驗改進。特別是動力配置方面，除了現(xiàn)在的電動機配置外，還可以考慮汽油機、柴油機甚至是太陽能和風能等，總之，還有許多的可能等待著我們?nèi)ヅθ崿F(xiàn)。