基本信息
- 项目名称：
- 竹蔸旋切机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 为科学环保的解决竹蔸清理的问题及实现竹蔸清除的高效率、低劳动强度，本设计的竹蔸旋切机依据山区电力缺乏的实际情况及毛竹负重力性生长的生理特性提出了以汽油机为动力及基于旋转切割原理的竹蔸旋切机，其通过汽油机驱动筒形刀具对竹蔸进行由地表至地下进行旋转切除。 本设计是实现竹蔸清除机械化的有效设备，其动力充沛，重量轻，适合山区使用。
- 详细介绍：
- 本项目提出了一种基于旋切分离清除竹蔸的机械装置的设计方案，采用垂直轴汽油机作为动力，以适应野外作业的需要；根据试验数据设计了专用减速器，以降低汽油机转速，增加竹蔸旋切机的切割力矩；针对竹蔸的结构特点和物理特性设计了筒形刀具，可快速切除竹蔸；为便于操作和适应山地坡度需要，还设计了旋切机支撑架和角度调节装置等。 本旋切机的产品样机在XX省XX市XX县完成多次现场试验，并根据试验结果对样机进行了优化和改进，改进后的竹蔸旋切机完全满足平原和山地两种林地条件的竹蔸清除的作业要求，且清除效率高，对竹鞭损伤小，清除效果良好。样机测试和现场试验结果显示，本竹蔸旋切机具有清除效率高，操作简单便捷，维护方便，重量轻，满足单人携带、操作和野外作业的要求，且制造成本低，便于推广和普及，市场前景广阔。
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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
- 1.设计目的 研制一种便携式小型竹蔸旋切机，提高竹蔸清除效率，节省劳动力，降低生产成本。 2.基本思路 本项目所述的竹蔸旋切机是专门针对山区竹林电力缺乏和地形复杂等实际情况及毛竹负重力性生长的生理特性，提出的以垂直轴汽油机为动力及基于旋转切割分离原理的竹蔸旋切机械，其通过汽油机驱动筒形刀具对竹蔸进行由地表至地下的旋转切除。该设计方案经过了计算机软件仿真分析、优化和初步样机试验、改进，结果表明最终选定的设计方案切实合理、有效，完全满足复杂地形环境下的竹蔸清除作业的需要。 3.创新点 (1) 采用“垂直轴汽油机+专用减速器”的动力优化配置方案 (2) 采用独特的筒形刀具设计 (3) 方便快捷的角度调节装置和抓钉设计 4.技术关键 (1)动力的选择和优化配置技术 (2)传动系统的最优方案设计 (3)竹蔸切割刀具的设计 (4)支撑架结构和自平衡支架等辅助支撑装置的设计 5.主要技术指标 (1)竹蔸旋切机整机重量：15kg (2)蔸旋切机最高转速：1000r/min (3)竹蔸旋切机功率：4.3KW (4)竹蔸旋切机可清除最大竹蔸直径：300mm (5)清除竹蔸平均用时：4min/个 (6)平均油耗：1.5L/亩
科学性、先进性
- 1.现有技术简介 目前对竹蔸的清理，还没有一种科学有效的处理方法，现有的人工清除法清除效率低、劳动强度大，还经常挖伤、挖断其它地下鞭，减少了产量；化学腐蚀法费用高，而且污染环境；爆破法成本高且具有相当危险性。 2.本设计的实质性技术特点及显著进步 本设计依据山区电力缺乏的实际情况及毛竹负重力性生长的生理特性提出了以汽油机为动力、基于旋转切割原理的竹蔸旋切机、通过汽油机驱动筒形刀具对竹蔸进行由地表至地下的旋转切除，提高了清除效率、降低了劳动强度，其携带方便，适用于广大山区。其显著进步为： (1) 其效率高，约是人工清除效率的6倍； (2)对竹蔸和竹鞭损伤减少到最小，不影响竹林产量，同时可疏松土壤，提高土壤的通透性，提高笋产量； (3)设备结构紧凑操作简单，总机重量约15公斤，可一人携带操作； 该设计实现了竹蔸清除的机械化，更为国内外清除竹蔸提供了一种科学、高效、环保的方法。
获奖情况及鉴定结果
- 1.基于本产品的大学生自主创业项目《XX源创农林机械设备有限责任公司》在XXXX大学2010年大学生优秀创业计划项目遴选中被评为“较有市场价值”项目。 2. 2011年4月在XXXX大学第X届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获得特等奖。 3.2011年5月提出发明专利和实用新型专利申请，获受理通知书。 4.2011年5月在第X届“挑战杯”XXX省大学生课外学术科技作品竞赛中获得一等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段：该作品一共经过三次重大改进，在XX省XX市XXX竹林地现场使用测试，测试效果很好。
技术转让方式
- 独家全权转让或技术入股
作品可展示的形式
- 实物、产品、图纸、磁盘、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
- 1.使用说明 将刀具对准竹蔸，调节自平衡支架，将抓钉插入土壤中，启动汽油机，调节转速，向下按压扶手刀具便向下进给切割，待竹鞭被切断后便可取出竹蔸。 2.技术特点和优势 成本较低，效率高；对竹蔸和竹鞭损伤小，可疏松土壤；结构紧凑，可单人携带操作；地形适应性强满足多种地形竹蔸清除需求。 3.适用范围 本作品用于竹蔸的清除，弥补现有设备不足，适用于平地和丘陵地区竹林地竹蔸清除。 4.推广前景的技术性说明 本设计降低了劳动强度提高了效率；结构紧凑，操作维护方便，适合单人野外作业；采用独特的筒形刀具，能有效保护竹蔸周围的活蔸、活芽；能适用于多种复杂地形环境。 5.市场分析和经济效益预测 我国是竹子大国，每年母竹更新残留大量竹蔸，严重影响竹林产量，本作品针对现有难题，提出一种便携式竹蔸清除装置，响应十二五规划号召，有很好的市场价值和巨大的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 国内外对竹蔸的清理，至今还没有一种切实可行的方法，现有的清除方法大体分为：人工清除法、化学腐蚀法、爆破法。 人工清除法主要是用锄头等工具将残留的老竹蔸的周围的沙土掏空，再铲断竹根将竹蔸取出，该方法挖掘面积大，对活蔸、活芽损伤严重，据测定每667平方米竹林需投入100多个工时。该方法的主要缺点是清除效率低、劳动强度大，对活蔸、活芽损伤大。 化学腐蚀法主要是将纤维素酶和半纤维素酶罐入竹蔸中来加速竹蔸腐烂，该方法成本高，污染环境，破坏土壤酸碱平衡。例如《浙江林业科技》第18卷第2期第26-29页的文章“毛竹竹蔸促腐技术研究初探”，提出的一种利用草甘膦涂抹竹蔸先促使竹蔸死亡的方法，由于此类方法存在问题很多而未能得到推广。 爆破法爆破法主要是将竹蔸从上至下节隔打孔，并在最后被打孔的节隔下的空间内腔放入炸药雷管，而后引爆竹蔸。专利号200910097975.X 就介绍了一种用爆破法清除竹篼方法，爆破法的主要缺点是成本较高且具有相当危险性，技术要求高，所以难以推广。 关于运用机械挖竹蔸，中国专利号位ZL94248579.3公开的“自动扭断式除根机”采用根须犁把竹根顺翻上地面并不实际，且破坏了竹蔸的完整性，破损严重的竹蔸不能作为工艺品或竹地板的原材料，降低了竹农的收入；又如中国专利号为ZL200720113632.4公开的“一种竹根挖掘机”对于大的竹蔸至少要绕着竹蔸四周经过5至6次挖掘才能将竹蔸与其周围土壤分离，很难将竹蔸四周完全掏空。该设备效率低，劳动强度大，一些挖掘不完全的竹蔸很难从土壤中取出，挖掘的成功率也不高。 如今市场上还没有一种用于挖竹蔸的机械。为有效解决现有竹蔸清除的技术难题，本设计率先提出了一种高效便捷的基于旋转切割原理的竹蔸旋切机。本机设备结构紧凑，重量轻，可单人携带操作，劳动强度小；采用旋转切割，可一次性清除竹蔸周围的土壤，除蔸效率高，且作业空间紧贴竹蔸四周，减小了除蔸的工作量，将对周围竹林地破坏减少到最小，能有效保护竹蔸周围的其他活蔸、竹鞭、活芽；清理出的竹蔸的完整性好，竹蔸可用于工艺品或竹地板的原材料，节约资源，增加竹林产值。 本竹蔸清理的方案得到XX林业大学竹类研究所专家的认同，现已成功设计了一套竹蔸旋切机，该设计方案经过了计算机仿真研究分析并在XXX竹林地进行了3次样机试验，试验效果良好。
