基本信息
- 項目名稱：
- 手自雙模剪葉噴藥一體機
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目是根據(jù)河南煙草局關(guān)于煙草育苗自動化，大幅度提高煙草育苗生產(chǎn)效率，降低勞動力及育苗成本的精神，運用所學(xué)知識，開發(fā)出的一套剪葉噴藥一體機，符合國家標準，并達到了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進水平。 本項目適應(yīng)于集約化育苗，機器采用雙軌道行走運動方式，遠程遙控器控制，剪葉機在調(diào)節(jié)好高度后，自行在軌道上進行往復(fù)式前進移動，進行剪葉和噴藥作業(yè)。
- 詳細介紹：
- 本項目由以下幾個部分組成： 1.控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是剪葉系統(tǒng)、噴藥系統(tǒng)和桁架行走系統(tǒng)的核心。通過發(fā)射、接收模塊的無線通信，實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)的功能，控制剪葉機、噴藥泵和行走電機，使三者協(xié)同作業(yè)，共同完成剪葉、噴藥的作業(yè)。 控制系統(tǒng)的接收電路所要收集的信號有前后行程開關(guān)信號，左右行程開關(guān)信號，液位傳感器信號，當(dāng)然還有發(fā)射電路發(fā)出的命令信號。遙控器顯示屏上可以顯示系統(tǒng)運行是否正常，正在進行的操作等信息，當(dāng)然最重要的是給接收電路發(fā)出各種各樣的指令，來完成各項作業(yè)。 為了使控制系統(tǒng)更具有操作性，我們設(shè)計了手動和自動兩種操作模式。 2.剪葉機 剪葉機設(shè)計最重要的一點是確定旋切比，即桁架行走速度和刀片旋轉(zhuǎn)速度的比值，并將該比值寫入控制程序中，以保證桁架速度波動時剪葉效果不受影響。 剪葉機設(shè)計還有很重要的一點就是是刀片角度的計算。要保證剪下的碎葉子進入收葉斗，就必須保證刀片有一定的角度。 我們綜合運用了計算分析，三維建模分析，實地實驗統(tǒng)計等方法，最終確定旋切比、刀片角度和剪葉機行走速率的關(guān)系。 另外，我們將剪葉機的剪葉高度設(shè)計為可調(diào)的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的溫室場地。 3.噴藥系統(tǒng) 噴藥系統(tǒng)主要由藥液箱、液位傳感器、噴藥泵、輸液管、和噴頭等部件組成。噴藥系統(tǒng)安裝在桁架上，由噴藥泵經(jīng)過輸液管，把藥液分別輸送到布置在桁架上的若干個噴頭中，增大噴施面積。桁架縱向行走一次，即可完成噴藥作業(yè)。 控制系統(tǒng)主要用于控制電磁閥和噴藥泵，以實現(xiàn)藥液的自動噴施；液位傳感器用于檢測藥液箱藥液的多少，當(dāng)藥液施完的時，控制系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，給操作人員以提示。 4.主要實現(xiàn)的技術(shù)指標 額定電壓、頻率：220V、50HZ-60HZ 額定輸入功率：500W 環(huán)境溫度：0℃-50℃ 空氣相對濕度：80%（40℃） 大氣壓力：86.6-106.6KPA 遙控距離：50m 報警聲壓在前方距10m處其聲壓級不小于50DB 噴藥流量：17L/min 遙控動作反應(yīng)速度：0.1s 遙控器：U=8.5V，P=440mW， 剪葉機橫向運行速度：0.39 m/s， 桁架縱向運行速度：0.25 m/s 剪葉高度調(diào)整范圍：0～80mm 生產(chǎn)率：剪葉：700m2/h； 灑水、噴藥：≥64m2/min
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 在煙草育苗過程中，要對煙苗進行剪葉和噴藥作業(yè)，以保證煙苗有粗壯的根和莖，無病蟲害，使煙苗在移植到大田后茁壯成長，種植出高質(zhì)量的煙苗。 本項目基于減工增效的目的，運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，研發(fā)出集約化工廠育苗生產(chǎn)所需的自動化裝備。提高煙葉育苗中的自動化程度，提高煙葉育苗效率和育苗質(zhì)量，縮短成苗時間，有效地防治病蟲害，減少人力參與，從而提高勞動效率，減輕農(nóng)民體力負擔(dān)，保證農(nóng)民的身心健康。 本項目開發(fā)的基本思路是把育苗過程中的剪葉過程和噴藥過程集合到一起，做出剪葉噴藥一體機，并開發(fā)出完備的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)一人按鈕式遠程控制即可完成煙葉育苗剪葉、噴藥的全部過程。
科學(xué)性、先進性
- 1.國內(nèi)外暫無自動剪葉機和自動噴藥系統(tǒng)的報道，更無一體機的報道，均為人工或人工輔助剪葉和噴藥，勞動效率低、強度大。本項目所開發(fā)剪葉噴藥一體機對每棟40×8m的溫室大棚作業(yè)時間短，剪葉時間為30分鐘左右，噴藥時間為5分鐘左右。 2.本項目將剪葉過程和噴藥過程一體化，使二者可以同時進行，多個大棚的剪葉噴藥作業(yè)也可以同時進行，這就大大提高了勞動效率。 3.本項目具有手動和自動兩種模式，將自動化控制很好地應(yīng)用到煙葉育苗中?？刂葡到y(tǒng)支持信號丟失檢測和報警，大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定及其安全性能。 4.本項目實現(xiàn)溫室大棚內(nèi)部無人參與的自動噴藥技術(shù)，煙農(nóng)遠離作業(yè)現(xiàn)場，既保護了煙農(nóng)的人身安全，又提高了勞動效率。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 不轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型，圖紙，現(xiàn)場演示，圖片，錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 進入2l世紀，我國農(nóng)業(yè)機械化水平步入快速發(fā)展時期，農(nóng)田作業(yè)機械化水平明顯提高。小麥、水稻和玉米三大糧食作物基本實現(xiàn)了生產(chǎn)機械化，但在煙草等經(jīng)濟作物種植中機械化水平卻較低，因此，提高煙草農(nóng)業(yè)的機械化水平是發(fā)展現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的重要任務(wù)。 在國內(nèi)，煙草行業(yè)發(fā)展非常迅速，集約化育苗正在逐漸實現(xiàn)。自動化智能化技術(shù)在其它農(nóng)機產(chǎn)品中的應(yīng)用為其在煙草農(nóng)業(yè)裝備領(lǐng)域的應(yīng)用提供了堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。2008年以來，國家煙草局多次強調(diào)要確保煙草生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展，這一方針更需要優(yōu)質(zhì)煙苗的穩(wěn)定供應(yīng)，更需要關(guān)注集約化工廠化育苗相關(guān)作業(yè)技術(shù)的發(fā)展。 所以，針對當(dāng)前集約化工廠化生產(chǎn)過程中的主要問題，運用自動化智能化技術(shù)，實現(xiàn)自動化剪葉、自動化噴藥具有十分重要的現(xiàn)實意義，同時對推動當(dāng)前煙草生產(chǎn)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新具有重要的推動作用。 另外，本項目成本低，易操作，維護簡單，工作效率高，具有非常高的應(yīng)用價值。
同類課題研究水平概述
- 漂浮育苗技術(shù)在發(fā)達國家起步較早，自1987年在美國南部煙區(qū)出現(xiàn)后在全美煙迅速推廣，1997年美國主產(chǎn)煙區(qū)推廣面積占植煙面積的80%左右，1995年瑞士栽種的40%煙苗都來自漂浮育苗。由于漂浮育苗技術(shù)的優(yōu)越性，在全球迅速推廣。根據(jù)有關(guān)資料報道，目前己采用漂浮育苗技術(shù)的國家有美國、巴西、瑞士、法國、匈亞利、意大利、墨西哥等國。我國的漂浮育苗技術(shù)起步較晚，研究比較有影響的主要有湖北、河南、福建及云南等省份，目前大都正處于對先進技術(shù)的引進、消化、吸收和再創(chuàng)新的階段。 在發(fā)達國家，由于漂浮育苗技術(shù)起步較早，與其相配套的播種、剪葉、施藥、小氣候環(huán)境調(diào)節(jié)等技術(shù)都比國內(nèi)先進，目前多已形成很多的成熟化產(chǎn)品，但是自動化剪葉技術(shù)少見報道，將剪葉和噴藥結(jié)合在一起的機械更是少見。 我國在大棚里所種植的漂浮育苗的剪葉工具有:剪刀、煙草育苗盤剪葉機、(斜滑式)電動剪葉機、(弓式)煙苗彈力剪葉器、云南省南澗縣發(fā)明的新式剪葉機、重慶市武隆縣煙草公司研制開發(fā)的PY40011多功能剪葉器等等。 目前剪葉使用的有高吸力旋轉(zhuǎn)剪葉機和卷軸剪葉機，利用吸力去除碎葉，省去清理碎葉的工序，進一步減少勞動力，提高了機械化程度，這些剪葉工具都具有一個共同的特點就是都屬于接觸式剪切，這種剪切方式很容易使煙葉的傷口感染病毒，剪葉過程必須嚴格做好剪葉工具的消毒，棚群之間最好固定專用剪葉機，若不得不共享剪葉機，必須進行一次徹底消毒。所以工作人員在剪切前后都要做很多的工具消毒工作，這對工廠化漂浮育苗生產(chǎn)的成本和效益是非常不利的。 為了解決煙苗在剪葉過程中易感染病毒這一個難題，鄭州大學(xué)提出用高速氣體射流來嘗試修剪煙苗。氣體在空氣壓縮機中經(jīng)過壓縮后通過管道流入一個特制的噴嘴——“風(fēng)刀”。風(fēng)刀使高速氣體噴射出后可以具有柱形的噴射形狀，憑借其氣流沖擊力切掉煙葉，這樣，與煙苗接觸的只是高速氣流，這就解決了現(xiàn)今所使用的剪葉機剪葉易感染病毒的難題。 由上所述，煙草集約化漂浮育苗工廠機械化裝備具有以下幾方面的發(fā)展趨勢： 1、設(shè)計開發(fā)自動化剪葉機，實現(xiàn)高效的、無人力參與的剪葉技術(shù)； 2、實現(xiàn)溫室內(nèi)部無人參與的自動噴藥技術(shù)，既保護了煙農(nóng)的人身安全，又提高了效率。
