毫米級電動膠刀的“傻瓜型”作業(yè)
發(fā)布時間：2017-07-20 08:52:30 人瀏覽
來源： 橡膠技術(shù)網(wǎng)
當(dāng)前，我國天然橡膠種植面積超過1700萬畝，人工割膠成本占生產(chǎn)成本的60%以上。采膠機械是世界性難題，雖然研究了近40年，但關(guān)鍵技術(shù)難題仍未突破，大面積植膠幾十年來，生產(chǎn)上仍完全依賴人工割膠。
近日，這一世界性難題得到了解決，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所科研人員經(jīng)過近3年的科研攻關(guān)，成功突破機械采膠“傷樹、產(chǎn)量、效率、勞動強度、技術(shù)難度、商業(yè)化生產(chǎn)”等多項關(guān)鍵技術(shù)難題，研發(fā)出第一代4GXJ-1型便攜式電動膠刀，給割膠帶來了新的體驗，有助于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
采膠機械化難以實現(xiàn)
近年來，受世界金融危機及國際石油價格大幅下降的影響，天然橡膠價格遠(yuǎn)低于成本價格，農(nóng)墾膠園和植膠種植戶連續(xù)虧本經(jīng)營，膠工收入大幅降低難以維持生計，膠園棄割、棄管現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)業(yè)損失巨大，迫切需要實現(xiàn)機械采膠、解決產(chǎn)業(yè)用工荒難題。
如何實現(xiàn)機械化割膠？這個問題早在40多年前就開始在科學(xué)家腦海中翻騰，然而關(guān)鍵技術(shù)始終難以突破。
“由于采膠的特殊性，對機械要求非常高。這與水稻、小麥等全株收獲作物不同，橡膠是一種多年生、長周期經(jīng)濟作物，收獲過程中不能傷樹，這對采膠機械提出了非常高的要求，需要達(dá)到毫米級別的精準(zhǔn)控制。”電動膠刀技術(shù)攻關(guān)負(fù)責(zé)人、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所研究員曹建華在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時說。
不僅如此，以前機械、電子及電池技術(shù)達(dá)不到精巧化要求，限于當(dāng)時的科技與加工工藝制造水平，以前試制出來的樣機又大又笨重，膠工不愿意接受。而橡膠園工況環(huán)境太復(fù)雜，地形起伏不平、膠樹生長不規(guī)則，也給實現(xiàn)機械采膠蒙上了一層陰影。
此外，天然橡膠的比較效益相對較低，昂貴的機械設(shè)備生產(chǎn)上用不起，所以使得采膠機械陷入兩難的境地，即要精度高、微小型化，又要成本便宜，極大地限制了采膠機械的研發(fā)。
聯(lián)合攻關(guān)破解難題
面對企業(yè)的困境和產(chǎn)業(yè)的急迫需求，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長王慶煌親自抓落實，成立了以副院長張以山為組長的智能割膠機械攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，從全院抽調(diào)精兵強將組建了“橡膠研究所智能化采膠設(shè)備研究室”，院（所）舉全力支持，在人、財、物方面優(yōu)先給予保障，組織申報并獲批科技部2016重點研發(fā)專項“天然橡膠收獲技術(shù)與裝備研究”，熱科院和橡膠所在基本業(yè)務(wù)費方面給予重點專項支持。
“我們以研發(fā)電動膠刀為突破口，并適時開展全自動智能化采膠機械研發(fā)，以緩解植膠企業(yè)用工荒難題，推動割膠由勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)節(jié)本增效，保障產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。”曹建華說。
經(jīng)過近3年的攻關(guān)，科研團隊成功突破機械采膠的多項關(guān)鍵技術(shù)難題，先后設(shè)計了17款電動膠刀，經(jīng)生產(chǎn)試驗試割、篩選、優(yōu)化并定型第一代4GXJ-1型電動膠刀。隨即，他們與專業(yè)電動工具生產(chǎn)大型企業(yè)——寧波漢浦工具有限公司合作，建立了我國第一條電動膠刀生產(chǎn)線，以加快成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。
經(jīng)大田試驗試割表明，這款膠刀具備諸多優(yōu)點。“這款產(chǎn)品輕巧簡便，整體按人機工程學(xué)設(shè)計，外形美觀、手感舒適，僅350克，相當(dāng)于一個蘋果的重量。如果配套兩個2000mAh高能鋰電池，滿電一次可完成2~3個樹位割膠。”曹建華表示。
易學(xué)好用效益顯著
這款膠刀簡單易學(xué)，新手正常情況下3~5天能學(xué)會，即可上崗割膠，較傳統(tǒng)膠刀培訓(xùn)時間減少20天以上，節(jié)約了大量培訓(xùn)成本，使割膠作業(yè)“由專業(yè)型轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娦�、傻瓜�?rdquo;，割膠不再是專業(yè)膠工的特有工作。熟練使用電動膠刀可比傳統(tǒng)膠刀效率提升15%~30%。
在割膠效果方面，割膠深度和耗皮厚度由機械控制，并可根據(jù)樹齡和生產(chǎn)需要由膠工自行調(diào)節(jié)，不再時時依賴膠工的技術(shù)經(jīng)驗，割膠技術(shù)難度大幅降低。膠工只要按技術(shù)規(guī)程操作，幾乎不傷樹，割線平順，膠樹耗皮量可控制在傳統(tǒng)膠工的80%~90%，讓膠樹割得更長久，延長了橡膠樹經(jīng)濟壽命。
不僅如此，電動膠刀割膠有效皮高、重刀回刀少，刀片對割線乳管壓迫少，排膠初速度加快，有效皮含量高，有利于獲得穩(wěn)定產(chǎn)量。
由于此款產(chǎn)品成本低廉，逐漸受到了膠農(nóng)的喜愛。按一個膠工管理40畝計算，加上中間更換一些易損部件和刀片費用，每畝膠園每年使用成本在20~30元，膠農(nóng)用得起。
“下一步，我們會收集膠農(nóng)使用反饋意見，來改進(jìn)和優(yōu)化膠刀，讓膠刀的工藝越來越完善，割膠效果越來越好。我們還將往無人化方向去研究，因為今后人工會越來越貴，割膠的成本會更高。盡管將面臨重重困難，但我們有信心去攻克各項技術(shù)難關(guān)。”曹建華說。
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