基本信息
- 项目名称：
- 手自双模剪叶喷药一体机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目是根据河南烟草局关于烟草育苗自动化，大幅度提高烟草育苗生产效率，降低劳动力及育苗成本的精神，运用所学知识，开发出的一套剪叶喷药一体机，符合国家标准，并达到了国内外同类产品的先进水平。 本项目适应于集约化育苗，机器采用双轨道行走运动方式，远程遥控器控制，剪叶机在调节好高度后，自行在轨道上进行往复式前进移动，进行剪叶和喷药作业。
- 详细介绍：
- 本项目由以下几个部分组成： 1.控制系统 控制系统是剪叶系统、喷药系统和桁架行走系统的核心。通过发射、接收模块的无线通信，实现整个控制系统的功能，控制剪叶机、喷药泵和行走电机，使三者协同作业，共同完成剪叶、喷药的作业。 控制系统的接收电路所要收集的信号有前后行程开关信号，左右行程开关信号，液位传感器信号，当然还有发射电路发出的命令信号。遥控器显示屏上可以显示系统运行是否正常，正在进行的操作等信息，当然最重要的是给接收电路发出各种各样的指令，来完成各项作业。 为了使控制系统更具有操作性，我们设计了手动和自动两种操作模式。 2.剪叶机 剪叶机设计最重要的一点是确定旋切比，即桁架行走速度和刀片旋转速度的比值，并将该比值写入控制程序中，以保证桁架速度波动时剪叶效果不受影响。 剪叶机设计还有很重要的一点就是是刀片角度的计算。要保证剪下的碎叶子进入收叶斗，就必须保证刀片有一定的角度。 我们综合运用了计算分析，三维建模分析，实地实验统计等方法，最终确定旋切比、刀片角度和剪叶机行走速率的关系。 另外，我们将剪叶机的剪叶高度设计为可调的结构，以适应不同的温室场地。 3.喷药系统 喷药系统主要由药液箱、液位传感器、喷药泵、输液管、和喷头等部件组成。喷药系统安装在桁架上，由喷药泵经过输液管，把药液分别输送到布置在桁架上的若干个喷头中，增大喷施面积。桁架纵向行走一次，即可完成喷药作业。 控制系统主要用于控制电磁阀和喷药泵，以实现药液的自动喷施；液位传感器用于检测药液箱药液的多少，当药液施完的时，控制系统发出声光报警，给操作人员以提示。 4.主要实现的技术指标 额定电压、频率：220V、50HZ-60HZ 额定输入功率：500W 环境温度：0℃-50℃ 空气相对湿度：80%（40℃） 大气压力：86.6-106.6KPA 遥控距离：50m 报警声压在前方距10m处其声压级不小于50DB 喷药流量：17L/min 遥控动作反应速度：0.1s 遥控器：U=8.5V，P=440mW， 剪叶机横向运行速度：0.39 m/s， 桁架纵向运行速度：0.25 m/s 剪叶高度调整范围：0～80mm 生产率：剪叶：700m2/h； 洒水、喷药：≥64m2/min
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在烟草育苗过程中，要对烟苗进行剪叶和喷药作业，以保证烟苗有粗壮的根和茎，无病虫害，使烟苗在移植到大田后茁壮成长，种植出高质量的烟苗。 本项目基于减工增效的目的，运用现代科学技术手段，研发出集约化工厂育苗生产所需的自动化装备。提高烟叶育苗中的自动化程度，提高烟叶育苗效率和育苗质量，缩短成苗时间，有效地防治病虫害，减少人力参与，从而提高劳动效率，减轻农民体力负担，保证农民的身心健康。 本项目开发的基本思路是把育苗过程中的剪叶过程和喷药过程集合到一起，做出剪叶喷药一体机，并开发出完备的控制系统，实现一人按钮式远程控制即可完成烟叶育苗剪叶、喷药的全部过程。
科学性、先进性
- 1.国内外暂无自动剪叶机和自动喷药系统的报道，更无一体机的报道，均为人工或人工辅助剪叶和喷药，劳动效率低、强度大。本项目所开发剪叶喷药一体机对每栋40×8m的温室大棚作业时间短，剪叶时间为30分钟左右，喷药时间为5分钟左右。 2.本项目将剪叶过程和喷药过程一体化，使二者可以同时进行，多个大棚的剪叶喷药作业也可以同时进行，这就大大提高了劳动效率。 3.本项目具有手动和自动两种模式，将自动化控制很好地应用到烟叶育苗中。控制系统支持信号丢失检测和报警，大大提高系统的稳定及其安全性能。 4.本项目实现温室大棚内部无人参与的自动喷药技术，烟农远离作业现场，既保护了烟农的人身安全，又提高了劳动效率。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 不转让
作品可展示的形式
- 模型，图纸，现场演示，图片，录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 进入2l世纪，我国农业机械化水平步入快速发展时期，农田作业机械化水平明显提高。小麦、水稻和玉米三大粮食作物基本实现了生产机械化，但在烟草等经济作物种植中机械化水平却较低，因此，提高烟草农业的机械化水平是发展现代烟草农业的重要任务。 在国内，烟草行业发展非常迅速，集约化育苗正在逐渐实现。自动化智能化技术在其它农机产品中的应用为其在烟草农业装备领域的应用提供了坚实的理论和实践基础。2008年以来，国家烟草局多次强调要确保烟草生产稳定发展，这一方针更需要优质烟苗的稳定供应，更需要关注集约化工厂化育苗相关作业技术的发展。 所以，针对当前集约化工厂化生产过程中的主要问题，运用自动化智能化技术，实现自动化剪叶、自动化喷药具有十分重要的现实意义，同时对推动当前烟草生产领域的科技创新具有重要的推动作用。 另外，本项目成本低，易操作，维护简单，工作效率高，具有非常高的应用价值。
同类课题研究水平概述
- 漂浮育苗技术在发达国家起步较早，自1987年在美国南部烟区出现后在全美烟迅速推广，1997年美国主产烟区推广面积占植烟面积的80%左右，1995年瑞士栽种的40%烟苗都来自漂浮育苗。由于漂浮育苗技术的优越性，在全球迅速推广。根据有关资料报道，目前己采用漂浮育苗技术的国家有美国、巴西、瑞士、法国、匈亚利、意大利、墨西哥等国。我国的漂浮育苗技术起步较晚，研究比较有影响的主要有湖北、河南、福建及云南等省份，目前大都正处于对先进技术的引进、消化、吸收和再创新的阶段。 在发达国家，由于漂浮育苗技术起步较早，与其相配套的播种、剪叶、施药、小气候环境调节等技术都比国内先进，目前多已形成很多的成熟化产品，但是自动化剪叶技术少见报道，将剪叶和喷药结合在一起的机械更是少见。 我国在大棚里所种植的漂浮育苗的剪叶工具有:剪刀、烟草育苗盘剪叶机、(斜滑式)电动剪叶机、(弓式)烟苗弹力剪叶器、云南省南涧县发明的新式剪叶机、重庆市武隆县烟草公司研制开发的PY40011多功能剪叶器等等。 目前剪叶使用的有高吸力旋转剪叶机和卷轴剪叶机，利用吸力去除碎叶，省去清理碎叶的工序，进一步减少劳动力，提高了机械化程度，这些剪叶工具都具有一个共同的特点就是都属于接触式剪切，这种剪切方式很容易使烟叶的伤口感染病毒，剪叶过程必须严格做好剪叶工具的消毒，棚群之间最好固定专用剪叶机，若不得不共享剪叶机，必须进行一次彻底消毒。所以工作人员在剪切前后都要做很多的工具消毒工作，这对工厂化漂浮育苗生产的成本和效益是非常不利的。 为了解决烟苗在剪叶过程中易感染病毒这一个难题，郑州大学提出用高速气体射流来尝试修剪烟苗。气体在空气压缩机中经过压缩后通过管道流入一个特制的喷嘴——“风刀”。风刀使高速气体喷射出后可以具有柱形的喷射形状，凭借其气流冲击力切掉烟叶，这样，与烟苗接触的只是高速气流，这就解决了现今所使用的剪叶机剪叶易感染病毒的难题。 由上所述，烟草集约化漂浮育苗工厂机械化装备具有以下几方面的发展趋势： 1、设计开发自动化剪叶机，实现高效的、无人力参与的剪叶技术； 2、实现温室内部无人参与的自动喷药技术，既保护了烟农的人身安全，又提高了效率。
