作者:张晴丹 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/7/18 21:26:35
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毫米级电动胶刀的“傻瓜型”作业

 

当前,我国天然橡胶种植面积超过1700万亩,人工割胶成本占生产成本的60%以上。采胶机械是世界性难题,虽然研究了近40年,但关键技术难题仍未突破,大面积植胶几十年来,生产上仍完全依赖人工割胶。

近日,这一世界性难题得到了解决,中国热带农业科学院橡胶研究所科研人员经过近3年的科研攻关,成功突破机械采胶“伤树、产量、效率、劳动强度、技术难度、商业化生产”等多项关键技术难题,研发出第一代4GXJ-1型便携式电动胶刀,给割胶带来了新的体验,有助于产业转型升级。

采胶机械化难以实现

近年来,受世界金融危机及国际石油价格大幅下降的影响,天然橡胶价格远低于成本价格,农垦胶园和植胶种植户连续亏本经营,胶工收入大幅降低难以维持生计,胶园弃割、弃管现象严重,产业损失巨大,迫切需要实现机械采胶、解决产业用工荒难题。

如何实现机械化割胶?这个问题早在40多年前就开始在科学家脑海中翻腾,然而关键技术始终难以突破。

“由于采胶的特殊性,对机械要求非常高。这与水稻、小麦等全株收获作物不同,橡胶是一种多年生、长周期经济作物,收获过程中不能伤树,这对采胶机械提出了非常高的要求,需要达到毫米级别的精准控制。”电动胶刀技术攻关负责人、中国热带农业科学院橡胶研究所研究员曹建华在接受《中国科学报》记者采访时说。

不仅如此,以前机械、电子及电池技术达不到精巧化要求,限于当时的科技与加工工艺制造水平,以前试制出来的样机又大又笨重,胶工不愿意接受。而橡胶园工况环境太复杂,地形起伏不平、胶树生长不规则,也给实现机械采胶蒙上了一层阴影。

此外,天然橡胶的比较效益相对较低,昂贵的机械设备生产上用不起,所以使得采胶机械陷入两难的境地,即要精度高、微小型化,又要成本便宜,极大地限制了采胶机械的研发。

联合攻关破解难题

面对企业的困境和产业的急迫需求,中国热带农业科学院院长王庆煌亲自抓落实,成立了以副院长张以山为组长的智能割胶机械攻关领导小组,从全院抽调精兵强将组建了“橡胶研究所智能化采胶设备研究室”,院(所)举全力支持,在人、财、物方面优先给予保障,组织申报并获批科技部2016重点研发专项“天然橡胶收获技术与装备研究”,热科院和橡胶所在基本业务费方面给予重点专项支持。

“我们以研发电动胶刀为突破口,并适时开展全自动智能化采胶机械研发,以缓解植胶企业用工荒难题,推动割胶由劳动密集型向技术密集型转变,实现节本增效,保障产业可持续发展。”曹建华说。

经过近3年的攻关,科研团队成功突破机械采胶的多项关键技术难题,先后设计了17款电动胶刀,经生产试验试割、筛选、优化并定型第一代4GXJ-1型电动胶刀。随即,他们与专业电动工具生产大型企业——宁波汉浦工具有限公司合作,建立了我国第一条电动胶刀生产线,以加快成果转化应用。

经大田试验试割表明,这款胶刀具备诸多优点。“这款产品轻巧简便,整体按人机工程学设计,外形美观、手感舒适,仅350克,相当于一个苹果的重量。如果配套两个2000mAh高能锂电池,满电一次可完成2~3个树位割胶。”曹建华表示。

易学好用效益显著

这款胶刀简单易学,新手正常情况下3~5天能学会,即可上岗割胶,较传统胶刀培训时间减少20天以上,节约了大量培训成本,使割胶作业“由专业型转变为大众型、傻瓜型”,割胶不再是专业胶工的特有工作。熟练使用电动胶刀可比传统胶刀效率提升15%~30%。

在割胶效果方面,割胶深度和耗皮厚度由机械控制,并可根据树龄和生产需要由胶工自行调节,不再时时依赖胶工的技术经验,割胶技术难度大幅降低。胶工只要按技术规程操作,几乎不伤树,割线平顺,胶树耗皮量可控制在传统胶工的80%~90%,让胶树割得更长久,延长了橡胶树经济寿命。

不仅如此,电动胶刀割胶有效皮高、重刀回刀少,刀片对割线乳管压迫少,排胶初速度加快,有效皮含量高,有利于获得稳定产量。

由于此款产品成本低廉,逐渐受到了胶农的喜爱。按一个胶工管理40亩计算,加上中间更换一些易损部件和刀片费用,每亩胶园每年使用成本在20~30元,胶农用得起。

“下一步,我们会收集胶农使用反馈意见,来改进和优化胶刀,让胶刀的工艺越来越完善,割胶效果越来越好。我们还将往无人化方向去研究,因为今后人工会越来越贵,割胶的成本会更高。尽管将面临重重困难,但我们有信心去攻克各项技术难关。”曹建华说。

 
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