淺析電動切桑機主要結構與工作原理

歐小軍

（四川省農(nóng)業(yè)機械鑒定站，四川 成都 610031）

蠶桑生產(chǎn)是一項季節(jié)性的勞動密集型產(chǎn)業(yè)。目前，養(yǎng)蠶從業(yè)者呈現(xiàn)老齡化趨勢，勞動力日益緊張，勞動力成本不斷上升，養(yǎng)蠶成本不斷上漲，推廣使用省力化、機械化、自動化先進設施設備是促進蠶桑發(fā)展的必由之路。電動切桑機產(chǎn)品的研制和推廣使用，為我國桑蠶業(yè)的發(fā)展起到重要作用。目前蠶桑生產(chǎn)中切桑環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)機械化。

1 切碎桑葉是精細飼育小蠶的標準要求

小蠶生長發(fā)育快，對桑葉質(zhì)量要求高，小蠶需要水分足、蛋白質(zhì)含量高、糖分富足、老嫩一致、營養(yǎng)豐富的桑葉，采摘桑葉因齡期變化而不同。蠶一般是5 齡四眠，其中1 到3 齡為小蠶期，蠶軀體細?。? 齡蠶約2～7 mm，2 齡蠶約8～12 mm，3 齡蠶約12～19 mm，4 齡蠶約19～25 mm），口器較為嬌弱，移動距離和對桑葉的感知距離都較小，每日需按標準切桑葉飼育小蠶。四川省地方標準DB51/T 849—2020《桑蠶小蠶共育技術規(guī)程》中規(guī)定：桑葉選擇要求各齡用葉應清潔，無污染；調(diào)桑規(guī)格收蟻要求0.5 cm 的方葉、1 齡要求邊長為蠶體長的方葉片、2 齡要求邊長為蠶體長1.5 倍的方葉片、3 齡要求邊長為蠶體長2 倍的方葉片。由此可見，切葉大小因蠶齡而不同，其中1 齡蠶用桑葉要求切成小于等于36 mm2的方形或多邊形，2 齡蠶用桑葉要求切成小于等于100 mm2的方形或多邊形，3 齡蠶用桑葉要求切成90～400 mm2的方形或多邊形，切口均要求保持光滑。目前，市場上在售的幾款針對不同齡期的電動切桑機，切葉效果基本能達到用葉要求。按齡期切葉飼育小蠶，有利于小蠶都能均勻食用桑葉，確保小蠶發(fā)育整齊和頭數(shù)，同時能節(jié)省用桑量，提高葉絲轉(zhuǎn)換率，提高蠶繭產(chǎn)量。

2 電動切葉機是蠶桑生產(chǎn)省力化、機械化發(fā)展的必然選擇

自20 世紀70 年代初開始，我國各地相繼研發(fā)各種各樣的切桑機，有手動切桑機、手動電動兼?zhèn)淝猩C、純電動切桑機3 類。電動切桑機是以單相交流電機為動力，以切刀為工作部件，通過切刀的相對或往復運動產(chǎn)生剪切作用力，將新鮮桑葉切成符合適齡蠶食用葉片要求的切桑機械。電動切桑機是廣大蠶農(nóng)尤其是養(yǎng)蠶大戶的理想選擇，切葉質(zhì)量基本能達到標準要求，效率遠遠高于人工切葉。與熟練工切葉比較，方形葉切桑機的效率，1 齡期較人工提高近9 倍，2 齡期提高近7 倍，3 齡期提高3.4 倍；條形切桑機的效率，1 齡期提高4.5 倍，2 齡期提高2.6 倍，3 齡期提高1 倍。同時，電動切桑機的推廣應用有效降低了人工切葉的勞動強度和潛在安全隱患，大大提高了生產(chǎn)效率，是蠶桑生產(chǎn)省力化、機械化發(fā)展的必然選擇。

3 電動切桑機主要結構和工作原理

3.1 切刀輥筒式切桑機

主要結構如圖1a。由喂料口、機架、切刀輥筒、傳動機構、電機、出料口等組成，底部設計有輪子，方便機器轉(zhuǎn)運。圖1a 所示機型為9QS-200型，整機質(zhì)量約50 kg，配套功率0.75 kW，工作電壓220 V，主軸轉(zhuǎn)速466 r/min，一次切桑葉量≥200 kg/h。其主要工作部件是2 對切刀輥筒，輥筒間的切刀交錯排列，見圖1b 所示。其工作原理是電機皮帶輪帶動1 對輥筒主軸運動，通過主軸另一端齒輪傳動同時帶動另1 對輥筒運動，利用2 對切刀輥筒之間的相對運動產(chǎn)生縱向的剪切力把從喂料口自由落下的桑葉切碎。該結構機型第1 次僅能將桑葉切成條形，可通過調(diào)節(jié)刀片間隙增減刀片數(shù)量，進而調(diào)整切葉規(guī)格。如需切成方形或多邊形，需要將每次切后桑葉多次喂入，反復切碎才能達到給桑標準要求，4 次切碎效果見圖1c 所示。飼喂1 齡期或2 齡期小蠶，需反復切碎4～5 次。

圖1 切刀輥筒式切桑機

3.2 組合刀片式切桑機

主要結構由進料端、機架、傳動裝置與電機、喂入裝置、組合刀片、輸送帶、清理毛刷、出料端等組成，底部設計有輪子，方便機器轉(zhuǎn)運，見圖2a 所示。所示機型為9QS-450 型，整機質(zhì)量約180 kg，配套功率1.5 kW，工作電壓220 V，主軸轉(zhuǎn)速180 r/min，一次切桑葉量≥450 kg/h。其主要工作部件是組合刀片，由1 片橫向主切刀和焊接在主切刀上的多片縱向小刀組成固定刀片，見圖2b 所示。其工作原理是電機皮帶輪帶動組合刀片主軸、喂入裝置、輸送帶運動，進料端投喂桑葉經(jīng)輸送帶送至喂入裝置，喂入輥壓平桑葉后經(jīng)輸送帶送至組合刀片處，然后利用1 片橫向主切刀和焊接在主切刀上的多片縱向小刀組成固定刀片的上下往復運動同時產(chǎn)生縱向和橫向的剪切力把桑葉切碎，切碎桑葉經(jīng)出料端排出，殘留于輸送帶上的切碎桑葉通過清理毛刷在出料端末端處被清理干凈。該結構機型模擬人工切桑原理，能一次性將桑葉切成方形，切碎效果見圖2c 所示。通過更換不同規(guī)格的組合刀片，可一次性切成7×7、15×15、20×20 mm2的方形桑葉，更換簡單方便。但需調(diào)整好組合刀片與輸送帶之間的間隙，若未調(diào)整妥當，刀片每次直接切刀輸送帶上，會加快輸送帶的損壞。常用于飼喂2 齡期或3 齡期小蠶，亦稱方形葉切桑機。

圖2 組合刀片式切桑機

3.3 鍘切輥筒式切桑機

主要結構由進料端、機架、傳動裝置與電機、輸送帶、喂入裝置、切刀輥筒、鍘刀輥筒、出料端等組成，底部設計有輪子，方便機器轉(zhuǎn)運，見圖3a 所示。所示機型為9QS-1000 型，整機質(zhì)量約143 kg，配套功率1.5 kW，工作電壓220 V，切刀輥筒轉(zhuǎn)速380 r/min，鍘刀輥筒轉(zhuǎn)速760 r/min，一次切桑葉量≥1000 kg/h。其主要工作部件由1 組切刀輥筒和1 組鍘刀輥筒組合而成，分開工作，見圖3b 所示。其工作原理是電機皮帶輪帶動鍘刀輥筒主軸、鏈輪機構帶動切刀輥筒主軸、喂入裝置、輸送帶運動，進料端投喂桑葉經(jīng)輸送帶送至喂入裝置，喂入輥壓平桑葉后經(jīng)輸送帶送至切刀輥筒，利用切刀輥筒運動產(chǎn)生的縱向剪切力先縱切成條狀，再經(jīng)輸送帶送至鍘刀輥筒，利用4 把鍘刀組成的鍘刀輥筒運動產(chǎn)生的橫向剪切力將條狀桑葉進行橫切，切碎桑葉在離心力和氣流作用下經(jīng)出料端排出。該結構機型對桑葉先進行縱切再進行橫切，能一次性將桑葉切碎成不規(guī)格的方形或多邊形，切碎效果見圖3c 所示。由于鍘刀輥筒橫切時鍘刀之間間隔大，不能進行精細化切碎，切出來的桑葉碎片規(guī)格在90～400 mm2之間，能滿足養(yǎng)蠶戶養(yǎng)殖3 齡期或4 齡期小蠶的用葉要求。

圖3 鍘切輥筒式切桑機

4 小結

結合蠶桑生產(chǎn)實際分析了養(yǎng)蠶的切葉要求，分析了電動切桑機發(fā)展的必要性，總結了3 類電動切桑機的主要結構、工作原理和適用范圍，包括切刀輥筒式切桑機、組合刀片式切桑機和鍘切輥筒式切桑機等，技術成熟且已經(jīng)推廣應用，有利于廣大養(yǎng)蠶戶選擇合適的電動切桑機。其中切刀輥筒式切桑機適用于1 齡蠶或2 齡蠶，組合刀片式切桑機適用于2 齡蠶或3 齡蠶，鍘切輥筒式切桑機適用于3 齡蠶或4 齡蠶，5 齡蠶可直接食用整張新鮮桑葉，無需切葉。

目前電動切桑機暫無國家標準或行業(yè)標準可依，市場上的機器質(zhì)量參差不齊，存在容易卡葉、葉片切口不規(guī)則、對葉片損失大、喂料口安全距離短存在安全隱患、安全標志缺失、缺乏維護保養(yǎng)，以及機器價格較高、推廣應用范圍有限等問題。四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村主管部門正抓緊制定電動切桑機專項推廣鑒定大綱，相信隨著大綱的發(fā)布與實施，對該類產(chǎn)品提出規(guī)范化技術要求，將引導電動切桑機產(chǎn)品的良性發(fā)展，促進電動切桑機的推廣使用，推動蠶桑生產(chǎn)省力化、機械化的發(fā)展。