橫喂式雙向自動(dòng)苧麻三脫機(jī)的研制

咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機(jī)研究所 饒正良

苧麻是我國(guó)傳統(tǒng)特色經(jīng)濟(jì)作物，咸寧是久負(fù)盛名的苧麻之鄉(xiāng)，為破解制約苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的收獲加工難題，咸寧市農(nóng)機(jī)研究所開展了雙向自動(dòng)苧麻三脫機(jī)的研制，2008年獲國(guó)家專利，2014年通過成果鑒定，現(xiàn)將本機(jī)的研制工作總結(jié)如下：

1 任務(wù)來源與研究目的

1.1 任務(wù)來源

2005年咸寧市農(nóng)機(jī)研究所向湖北省科技廳申報(bào)了“苧麻收獲加工機(jī)械—苧麻三脫機(jī)的研制”湖北省科技攻關(guān)計(jì)劃，湖北省科技廳將鄂州天技苧麻研究所申報(bào)的“微生物機(jī)械脫膠生產(chǎn)工藝與設(shè)備研究”合并，以鄂科技發(fā)計(jì)（2006）32號(hào)文《關(guān)于下達(dá)2006～2007年湖北省科技攻關(guān)計(jì)劃的通知》，下達(dá)了“苧麻三脫機(jī)及微生物機(jī)械脫膠生產(chǎn)工藝與設(shè)備研究”任務(wù)。

1.2 研究目的

苧麻三脫機(jī)的研究目的是研制出一種一次性脫去麻骨、表皮和部分膠質(zhì)的苧麻纖維加工新工藝和三脫新設(shè)備，解決現(xiàn)行的剝麻器具和動(dòng)力機(jī)械、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、安全性能差、加工原麻質(zhì)量差、纏麻鼠尾嚴(yán)重等問題，提高苧麻收獲加工機(jī)械化水平，降低收獲成本，增加種麻效益，從而破解制約苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”，為苧麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供科技支撐。

2 研制過程與主要內(nèi)容

2.1 前期研究

根據(jù)市場(chǎng)需要，2003年起咸寧市農(nóng)機(jī)研究所把苧麻收獲加工機(jī)械的研制作為科技創(chuàng)新的重點(diǎn)，并確立了實(shí)現(xiàn)苧麻生產(chǎn)（包括綜合利用）機(jī)械化，促進(jìn)苧麻產(chǎn)業(yè)化，創(chuàng)建全省乃至全國(guó)苧麻機(jī)械研發(fā)中心，生產(chǎn)基地和示范基地的戰(zhàn)略目標(biāo)，組建了技術(shù)專班全力攻關(guān)。克服重重困難，突破道道難關(guān)，至2005年取得了1種產(chǎn)品（6TM20型兩用脫麻機(jī)通過推廣鑒定列入國(guó)家支持和湖北省購補(bǔ)目錄）、2種機(jī)型（反拉式和直喂式）、3項(xiàng)專利（苧麻三脫機(jī)、兩用脫麻機(jī)、A型苧麻三脫機(jī)）的初步成果，為本課題的立項(xiàng)和實(shí)施打下良好基礎(chǔ)。

2.2 申報(bào)立項(xiàng)

在取得上述成果的基礎(chǔ)上，2005年9月在咸寧市科技局的指導(dǎo)下，向湖北省科技廳申報(bào)了研制苧麻三脫機(jī)的科技攻關(guān)計(jì)劃，經(jīng)過申報(bào)、論證、審查、簽訂任務(wù)書等環(huán)節(jié)，2006年4月18日以鄂科技發(fā)計(jì)（2006）32號(hào)文正式下達(dá)，項(xiàng)目編號(hào)為2006AA201B31。

2.3 方案論證

按照湖北省科技攻關(guān)計(jì)劃任務(wù)書的要求認(rèn)真組織實(shí)施。2006年進(jìn)行了技術(shù)方案的設(shè)計(jì)論證和關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上繪制了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、總體結(jié)構(gòu)示意圖、液壓控制回路圖和電路圖。

為了集思廣益，尋求智力支持，在研究、設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)過程中，我們多次深入苧麻產(chǎn)區(qū)了解苧麻生產(chǎn)和麻農(nóng)對(duì)麻機(jī)的需求情況，多次舉辦由課題組人員、有關(guān)部門、麻農(nóng)、院校專家學(xué)者參加的苧麻機(jī)械技術(shù)論證會(huì)和研討會(huì)，保證了攻關(guān)計(jì)劃的順利實(shí)施和技術(shù)先進(jìn)適用。

2.4 樣機(jī)設(shè)計(jì)與試制

方案經(jīng)反復(fù)論證后，2007年1月28日正式實(shí)施，至6月初完成了樣機(jī)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)審查、原材料選購、試制、外購?fù)鈪f(xié)、組裝調(diào)試等一系列工作。設(shè)計(jì)樣機(jī)圖紙83張，樣機(jī)零部件總種數(shù)243種，總件數(shù)1 411件，專用零件168種，278件，標(biāo)準(zhǔn)通用件75種，1 133件。標(biāo)準(zhǔn)通用件占總種數(shù)的30.9%，總件數(shù)的80.3%。

2.5 試驗(yàn)試用與改進(jìn)完善

樣機(jī)試制成功后，對(duì)樣機(jī)的性能進(jìn)行反復(fù)的試驗(yàn)、試用與示范，并對(duì)試驗(yàn)試用暴露的問題進(jìn)行了改進(jìn)完善，一是針對(duì)機(jī)械手漏抓的問題，增設(shè)麻稈和纖維托收機(jī)構(gòu)—輔助機(jī)械手，在麻稈或纖維手抓麻時(shí)安裝在喂麻槽底部的輔助機(jī)械手將麻稈或纖維托起收攏以便抓握；二是針對(duì)麻束在撥送過程中傾斜，基部未撥入槽底的問題，將設(shè)置在麻稈托收機(jī)構(gòu)后面撥送麻稈基部的集束撥指鏈，移到托收機(jī)構(gòu)的前面，使麻稈基部能平行撥到喂麻槽，置于麻稈托收機(jī)構(gòu)上，便于托起收攏，機(jī)械手抓著；三是針對(duì)麻稈撥入喂麻槽后散亂的問題，加設(shè)麻稈限位壓桿，便于機(jī)械手抓麻。

2.6 申請(qǐng)驗(yàn)收與鑒定

2007年經(jīng)初步試驗(yàn)證明技術(shù)方案先進(jìn)適用可行，技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并完成了圖紙及技術(shù)資料的整理，同時(shí)申請(qǐng)了成果鑒定和驗(yàn)收，成果鑒定因故放棄。2008年獲實(shí)用新型專利，專利號(hào)ZL200720085190.7，證書號(hào)第1066106號(hào)。2009年根據(jù)省科技廳的要求整理并提交了驗(yàn)收材料，完成項(xiàng)目驗(yàn)收。苧麻三脫機(jī)經(jīng)過多年試用、改進(jìn)，2014年通過科技成果鑒定，成果鑒定證書編號(hào)鄂科鑒字[2014]第22061006號(hào)，湖北省科技成果登記證書登記號(hào)EK2014D22002。

3 技術(shù)特征與規(guī)格性能

3.1 技術(shù)特征

用機(jī)械手代替人手喂入和反拉以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全性；用橫向喂入代替縱向喂入，以利實(shí)現(xiàn)連續(xù)喂入和與割麻機(jī)配套實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收獲；用兩套脫麻機(jī)構(gòu)雙向同時(shí)脫麻以提高工作效率；用擠壓輥擠壓脫膠，減少原麻含膠量，提高原麻質(zhì)量。機(jī)電液結(jié)合自動(dòng)化程度高，左右兩對(duì)脫麻滾筒、橫向集束撥指鏈、麻稈與纖維托收機(jī)構(gòu)及2只機(jī)械手的縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用機(jī)械傳動(dòng)；設(shè)置在脫麻機(jī)構(gòu)入出口的兩副脫膠擠壓輥，抓放麻稈和纖維的機(jī)械手以及纖維機(jī)械手的橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)由液壓油缸控制，油缸的動(dòng)作由電磁換向閥控制，電磁閥由行程開關(guān)控制。

由設(shè)置在中前方的橫向集束喂麻臺(tái)和設(shè)置在中后上方的縱向夾持機(jī)構(gòu)組成的雙向自動(dòng)喂入拉出裝置和設(shè)置在左右兩端的兩套脫麻裝置機(jī)械聯(lián)接而成。橫向集束喂麻臺(tái)的撥爪將麻稈集成一束一束的麻把送到縱向喂麻槽中，麻稈手和纖維手在各自的托收機(jī)構(gòu)的協(xié)助下，分別夾持麻稈和已加工出來的纖維，送入兩端的兩套脫麻裝置分別加工麻稈的梢部和基部，最后將加工好的麻纖維放掛在集麻架上。

3.2 技術(shù)規(guī)格與性能參數(shù)

本機(jī)是在分析總結(jié)國(guó)內(nèi)外苧麻收獲加工機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有同類機(jī)械存在的問題，結(jié)合自身研制經(jīng)驗(yàn)而研制的，技術(shù)含量和工作性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，主要技術(shù)參數(shù)如下：

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4 應(yīng)用前景與效益分析

4.1 應(yīng)用前景分析

減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，緩解季節(jié)性勞力不足，保證原麻加工質(zhì)量，增加麻農(nóng)收入，實(shí)現(xiàn)品種改良，減少脫膠污染和成本，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等等，客觀上都是對(duì)苧麻生產(chǎn)機(jī)械化提出了迫切要求。按每臺(tái)負(fù)擔(dān)30畝，全國(guó)穩(wěn)定面積500萬畝（1hm2=15畝）計(jì)算需17萬臺(tái)。

4.2 預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益分析

按年產(chǎn)3 000臺(tái)，生產(chǎn)成本每臺(tái)7 500元，售價(jià)8 800元，市場(chǎng)占有量3萬臺(tái)，臺(tái)時(shí)生產(chǎn)率30 kg，年加工原麻21 600萬kg，臺(tái)時(shí)使用費(fèi)30元，每kg原麻機(jī)械加工收費(fèi)3元，人工收費(fèi)4元計(jì)算：生產(chǎn)麻機(jī)年可創(chuàng)利稅390萬元；苧麻加工經(jīng)營(yíng)者（購機(jī)戶）年臺(tái)純收入1.44萬元，年總純收入43 200萬元；麻農(nóng)用機(jī)每kg原麻節(jié)支1元，年總節(jié)支21 600萬元。

5 存在問題及工作建議

5.1 提升機(jī)械性能，合力推廣應(yīng)用

雙向自動(dòng)苧麻三脫機(jī)是一種新型的自動(dòng)化程度和技術(shù)含量較高的苧麻纖維初加工機(jī)械。由于試制條件有限，樣機(jī)零部件加工質(zhì)量、裝配質(zhì)量未能全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，影響樣機(jī)性能；由于經(jīng)費(fèi)問題，未進(jìn)行二輪樣機(jī)的試制和系列產(chǎn)品的研究設(shè)計(jì)。由于生產(chǎn)率取決于加工每一束麻所需的時(shí)間，每束麻稈的多少和每根麻稈纖維的重量，而機(jī)械手往復(fù)運(yùn)動(dòng)不可能很快，機(jī)械手每次抓麻不可能很多，因而生產(chǎn)率不可能很高（15～30kg/h）。建議加大投入，加大試驗(yàn)，進(jìn)一步組織技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化參數(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，優(yōu)化性能，并在本技術(shù)成果的基礎(chǔ)上立項(xiàng)研制高效脫麻機(jī)及苧麻聯(lián)合收獲機(jī)；產(chǎn)學(xué)研推結(jié)合，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，建立示范基地，將麻機(jī)納入購機(jī)補(bǔ)貼，加速成果轉(zhuǎn)化，盡快推廣應(yīng)用。

5.2 創(chuàng)新經(jīng)營(yíng)模式，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

受國(guó)際金融危機(jī)的影響，原麻價(jià)格下跌，而勞動(dòng)力價(jià)格上漲，雖然全身是寶而利用很少，苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，倒退很快。產(chǎn)業(yè)發(fā)展不起來只因收獲加工太困難，因?yàn)橛挚嘤掷?，不賺反虧的生產(chǎn)方式新一代農(nóng)民是不可能接受的。因此必須下決心采取有效措施解決生產(chǎn)機(jī)械化這個(gè)非常重要的問題。建議創(chuàng)建“公司+基地+農(nóng)戶”的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)模式，改變小面積個(gè)體化的狀況，實(shí)現(xiàn)苧麻種植區(qū)域化、規(guī)?；C(jī)械化，實(shí)現(xiàn)麻葉、麻骨、麻屑的綜合利用，以及麻園冬季開發(fā)，促進(jìn)苧麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。