烤煙活動箱式裝煙框及提升裝置的設(shè)計與應(yīng)用

付繼剛，陳杰，張輝全，唐椿林，潘鳳江，張繼

貴州省煙草公司黔東南州公司，貴州省凱里市清江路33號 556000

烤煙活動箱式裝煙框及提升裝置的設(shè)計與應(yīng)用

付繼剛，陳杰*，張輝全，唐椿林，潘鳳江，張繼

貴州省煙草公司黔東南州公司，貴州省凱里市清江路33號 556000

為解決煙葉采收烘烤過程中勞動強(qiáng)度大、用工成本高等問題，設(shè)計了一種新型烤煙活動箱式裝煙框以及配套使用的煙葉運(yùn)輸、上炕提升裝卸裝置。利用活動箱式裝煙框裝煙烘烤，可以在煙葉采收后直接裝框，無編捆煙葉過程，避免鮮煙葉因編捆、反復(fù)裝卸等造成破損、殘傷。采用半自動化提升裝置，可以簡化煙葉上炕流程，降低勞動強(qiáng)度，減少勞動用工成本。采用該設(shè)備與常規(guī)掛竿烘烤、散葉堆烤方式進(jìn)行了對比試驗。結(jié)果表明：利用該裝置可實現(xiàn)煙葉成熟采收、上炕烘烤等操作，每烘烤出1 kg干煙葉勞動用工成本分別比掛竿烘烤、散葉堆烤降低56.95%和23.81%。與掛竿烘烤相比，減少能耗成本0.38元/kg干煙葉，減少勞動用工成本1.27元/kg干煙葉，總成本降低1.65元/kg干煙葉；與散葉堆烤相比，總成本降低0.28元/kg干煙葉。該設(shè)備操作簡便，實現(xiàn)了煙葉運(yùn)輸、上炕過程的半自動化，有效提升了煙葉烘烤機(jī)械化作業(yè)水平。

烤煙；活動箱式裝煙框；提升裝置；用工成本；能耗成本

隨著我國烤煙生產(chǎn)規(guī)?；同F(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，煙葉烘烤的勞動強(qiáng)度和技術(shù)難度已成為制約烤煙生產(chǎn)水平提升的重要因素。近年來，我國煙草行業(yè)倡導(dǎo)使用先進(jìn)的生產(chǎn)方式組織煙葉規(guī)?；N植，以實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)“減工降本、提質(zhì)增效”。但煙草種植和調(diào)制依然是勞動密集型農(nóng)業(yè)活動，從而制約了現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著科技發(fā)展和研究的深入，煙葉烘烤設(shè)備不斷演變，由單個的自然通風(fēng)氣流上升式烤房發(fā)展到密集式烤房群，由人工觀測煙葉變化調(diào)整煙葉烘烤過程的溫濕度到自動化精準(zhǔn)控溫、控濕，煙葉烘烤能源也是由煤變電、由電變太陽能的綜合利用［1-3］。同時對不同的裝煙烘烤設(shè)備也進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)［4-8］表明，利用煙夾、散葉堆放、插簽、煙筐等方式，將煙葉夾持、碼放或堆積到密集烤房內(nèi)，與常規(guī)的掛桿綁煙相比，減少了前期綁桿上炕、烤后解繩等環(huán)節(jié)，提高了煙葉烘烤品質(zhì)，降低了烘烤環(huán)節(jié)用工成本、勞動強(qiáng)度、能耗費(fèi)用等［9-10］。但目前所使用的烘烤裝煙方式尚不夠成熟，由于操作技術(shù)難度大，煙葉裝車、上下炕仍然由人工操作，勞動強(qiáng)度大，限制了其發(fā)展。同時隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移，勞動力減少，農(nóng)民對煙葉機(jī)械化生產(chǎn)需求日益迫切［11］。為此，針對黔東南州煙葉采收烘烤過程勞動強(qiáng)度大、投入成本高等問題，設(shè)計了一種活動箱式烘烤裝煙框，以及配套使用的煙葉運(yùn)輸、上炕提升裝卸裝置，以簡化煙葉上炕流程，避免人工多次接觸煙葉，造成煙葉殘傷、破損，降低勞動強(qiáng)度，減少勞動投入成本，進(jìn)一步提高煙葉烘烤機(jī)械化作業(yè)水平。

1 系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1.1 活動箱式烘烤裝煙框

活動箱式烘烤裝煙框主要由轉(zhuǎn)動鋼管、金屬網(wǎng)、鋼筋連接桿、鉸接螺母等材料制作而成，見圖1。其中，前框架2與后框架3分別鉸接在底部網(wǎng)架1的兩平行側(cè)。左連接桿4和左網(wǎng)格6的一端鉸接在后框架3上，另一端與前框架2卡接。右連接桿5和右網(wǎng)格7的一端鉸接在前框架2上，另一端與后框架3卡接。中間格架8為三層以上，第一層的一側(cè)鉸接在前框架2右柱上，另一側(cè)卡接在前框架2左柱上；第二層的一側(cè)鉸接在右網(wǎng)格7上，另一側(cè)卡接在左網(wǎng)格6上；第三層的一側(cè)鉸接在右網(wǎng)格7上，另一側(cè)卡接在左網(wǎng)格6上；最后一層固定連接在后框架3上。將矩形裝煙框的各面采用鉸鏈和鎖扣固定的方式進(jìn)行連接，不使用時可將其折疊，便于存儲和運(yùn)輸。在煙農(nóng)收煙季節(jié)，將裝煙框運(yùn)送到田邊發(fā)放給煙農(nóng)，直接將采摘的煙葉有序地放入煙框，實現(xiàn)田間煙葉采收、裝框一體化，減少煙葉輸送及打捆上炕流程對煙葉造成的損傷［12］。

圖1 活動箱式烘烤裝煙框示意圖

1.1.2 車載鮮煙葉裝卸裝置

車載鮮煙葉裝卸裝置主要由4根固定支架、2根橫向鋼制軌道、1根豎向軌道、移動滾輪、移動小車、升降電動葫蘆等部分組成，見圖2。在4根固定支架1底端設(shè)有固定架8，固定架8卡接在車廂側(cè)擋板上，通過螺栓固定。固定支架1上安裝有兩根與車廂側(cè)擋板垂直的橫向軌道2，橫向軌道2上分別安裝有移動滾輪3，移動滾輪3上安裝有豎向軌道4，豎向軌道4上連接有移動小車5和限位卡9，移動小車5上連接有升降電動葫蘆6和推動手柄7。將該裝置安裝在貨車車廂內(nèi)，鉤掛活動箱式烘烤裝煙框，直接利用車載電源，實現(xiàn)煙葉裝載機(jī)械化操作，操作簡便，適用性強(qiáng)，可實現(xiàn)鮮煙葉采收、運(yùn)輸和裝卸一體化［13］。

圖2 車載鮮煙葉裝卸裝置示意圖

1.1.3 內(nèi)置提升裝置的煙葉烤房

內(nèi)置提升裝置的煙葉烤房主要由烤房頂端鋼制軌道、行車、吊運(yùn)電動葫蘆及掛架組成，見圖3。在烤煙房1的頂部安裝有軌道2，軌道2上連接有行車和電動葫蘆3，電動葫蘆3的掛鉤上連接有掛架4。在裝箱煙葉上炕時通過吊運(yùn)控制器控制電動葫蘆完成搬運(yùn)工作，能夠提高工作效率，減少人員配備。軌道端部延伸出烤煙房門1～2 m，可以使電動葫蘆移出烤煙房，增加行車的吊物行程，也可防止烤煙時高溫對電動葫蘆造成損壞［14］。

圖3 內(nèi)置提升裝置的煙葉烤房示意圖

1.2 工作流程

利用烤煙活動箱式裝煙框、提升裝置完成成熟煙葉采收、上炕烘烤等工作需要5個步驟，見圖4。第1步：在煙田邊選擇平坦的地面，將折疊存放的活動箱式裝煙框撐開，豎直擺放。第2步：將采摘的鮮煙葉直接平放入煙框內(nèi)，葉柄朝向煙框底網(wǎng)，按照田間采摘鮮煙葉的素質(zhì)（成熟度、病殘傷程度等）及天氣狀況，合理控制裝煙密度，保持煙葉擺放整齊。第3步：將裝滿煙葉的煙框利用車載煙葉裝卸裝置提升裝車，煙框間用木板隔開，防止煙葉出現(xiàn)損傷。第4步：將煙葉運(yùn)輸至密集烤房群，利用烤房內(nèi)置的提升裝置將煙框裝載上炕，每層煙框之間用木板間隔。第5步：煙葉烘烤結(jié)束后，人工將裝煙框搬運(yùn)下炕，取出煙葉，將煙框折疊存放。

圖4 煙葉裝框運(yùn)載、上炕烘烤流程圖

2 應(yīng)用效果

2.1 試驗設(shè)計

試驗于2012—2014年分別在貴州省黔東南州麻江、施秉、鎮(zhèn)遠(yuǎn)3縣進(jìn)行。供試烤煙品種為云煙87，試驗田土壤肥力中等，按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行栽培管理，適時成熟采收。

在臨近各試驗點(diǎn)的烤房群中選擇規(guī)格一致的氣流上升式密集烤房。設(shè)3個不同烘烤處理，T1：普通煙桿綁煙掛烤；T2：散葉打捆堆烤；T3：活動箱式裝煙框裝煙堆烤。每個處理重復(fù)3次，各處理根據(jù)試驗設(shè)備自身的特點(diǎn)合理控制烤房內(nèi)的裝煙容量，按照三段式烘烤工藝進(jìn)行調(diào)制，并根據(jù)烘烤過程中煙葉實際變化情況控制各階段的溫濕度及時間。

2.2 測定項目

調(diào)查記錄3個不同處理鮮煙葉上炕量（kg）、烤后煙葉下炕量（kg）、煙葉從采收到烘烤完下炕的整個過程勞動用工成本，統(tǒng)計3種處理烘烤過程中的耗煤量（kg）和耗電量（kW·h）。

2.3 結(jié)果與分析

2.3.1 不同處理裝煙容量及能耗分析

在烘烤環(huán)節(jié)中，通過增加裝煙容量，提高裝煙密度，能夠有效降低煙葉烘烤能耗成本。由表1可見，3種不同裝煙方式中，單炕鮮煙葉裝載量以T1最低，為3 269.7 kg/炕，T2、T3兩種烘烤方式的裝煙容量基本一致，T2裝煙容量比T1高48.33%，T3裝煙容量比T1高50.14%。在3個不同處理中，煙葉烘烤能耗成本隨著煙葉部位的升高而降低，T2、T3間能耗成本差別不大，僅差0.02元/kg干煙葉；而與T1相比，T2和T3能耗成本分別降低0.40和0.38元/kg干煙葉，節(jié)約能耗成本超過24.52%。

2.3.2 不同處理勞動用工成本對比

3種不同裝煙方式中，隨著裝煙容量的增大，煙葉采收烘烤過程中勞動用工成本明顯降低，見表2。與T1相比，T2用工成本為1.26元/kg干煙葉，降低了43.50%。T2在煙葉打捆過程節(jié)約人工2個/炕，在煙葉上炕、下炕過程節(jié)約人工2個/炕，由于T2裝煙容量比T1大，在煙葉采摘過程中多用人工2個/炕，總的人工投入少2個/炕。T3采用了半自動化的機(jī)械設(shè)備，其單炕煙人工成本最低，為10個/炕，比T1少5個人工，比T2少3個人工，勞動用工成本僅為0.96元/kg干煙葉，分別比T1、T2降低56.95%和23.81%。在煙葉烘烤過程中，由于T3裝煙容量大，且在煙葉采摘后直接裝箱，因此采摘人工投入比T1、T2都高，但其在采摘過程中完成了煙葉編捆環(huán)節(jié)，不需要再投入人工編捆煙葉，煙葉采摘后直接從田間運(yùn)回并且利用提升裝置進(jìn)行煙葉上炕，從而降低了上下炕的用工成本。

表1 不同裝煙方式裝煙容量及能耗

表2 不同裝煙方式每炕煙用工成本對比①

3 結(jié)語

在烤煙生產(chǎn)過程中，煙葉采收烘烤環(huán)節(jié)的用工較多，約占整個煙草生產(chǎn)過程用工量的2/3。近年來，我國煙草機(jī)械發(fā)展較快，但是煙葉烘烤機(jī)械（采收機(jī)、編煙機(jī)、煙夾和煙框、箱、裝載裝置等）的發(fā)展相對滯后。我國自20世紀(jì)末期從國外引進(jìn)了煙夾夾煙技術(shù)，但國內(nèi)密集烘烤工藝技術(shù)并沒有因此得到突破，烘烤效果不理想。傳統(tǒng)的手工綁煙、掛竿烘烤等方式仍然被密集烤房所采用，煙農(nóng)的勞動強(qiáng)度沒有得到根本改變［15-16］。隨著我國引進(jìn)、借鑒巴西散葉堆烤技術(shù)，簡化了煙葉編裝和上下炕工序，減少了用工投入和煙葉損失，該技術(shù)逐漸成為國內(nèi)研究熱點(diǎn)。但受多種因素制約，我國煙葉生產(chǎn)機(jī)械化生產(chǎn)總體水平仍較低，實現(xiàn)編煙、煙葉裝載運(yùn)輸、上下炕機(jī)械化仍將是科技人員關(guān)注和研究的重點(diǎn)［17］。

新型烤煙活動箱式裝煙框及半自動化提升裝置，利用活動箱式裝煙框裝煙烘烤，增加了單炕煙烘烤量，降低了能耗成本，可以在煙葉采收后直接裝框，省去了編捆煙葉過程，避免了鮮煙葉反復(fù)上下車裝卸、編捆等操作造成煙葉破損、殘傷。采用半自動化的提升裝置，降低了煙葉運(yùn)輸過程中煙葉上車、上炕的勞動強(qiáng)度，減少了勞動用工成本，每烘烤1 kg干煙葉勞動用工成本分別比掛竿烘烤、散葉堆烤降低56.95%和23.81%。利用該裝置進(jìn)行煙葉烘烤，比常規(guī)掛竿烘烤減少能耗成本0.38元/kg干煙葉，減少勞動用工成本1.27元/kg干煙葉，總成本降低1.65元/kg干煙葉；與散葉堆烤相比，總成本降低0.28元/kg干煙葉。該裝置操作簡單，使用方便，有效提升了煙葉烘烤機(jī)械化作業(yè)水平。

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責(zé)任編輯 曹娟

Design and Application of Movable Box-like Fresh Leaf Frame and Elevator

FU Jigang,CHEN Jie*,ZHANG Huiquan,TANG Chunlin,PAN Fengjiang,and ZHANG Ji
Qiandongnan Branch of Guizhou Tobacco Company,Kaili 556000,Guizhou,China

For reducing the labor intensity and cost in tobacco harvesting and curing,a new movable boxlike frame for holding tobacco and accompanied leaf transportation,elevating,curing barn loading and unloading devices were designed.The harvested tobacco leaves were loaded into the frame and cured directly dispense with tying,so that leaf breakage or damage caused by leaf tying and repeated loading/ unloading was avoided.The semi-automatic elevator simplified curing barn loading operation and reduced labor intensity and cost.Experiments were conducted to compare this system with conventional stick curing and bulk curing,the results showed that:the system was able to accomplish efficient harvesting, loading and curing,the labor cost for 1 kg dried leaves decreased by 56.95%and 23.81%comparing with stick curing and bulk curing,respectively.Comparing with stick curing,the energy cost and labor cost reduced by 0.38 and 1.27 RMB yuan/kg dried leaves,overall cost reduced by 1.65 RMB yuan/kg; comparing with bulk curing,overall cost decreased by 0.28 RMB yuan/kg.This system is convenient in operation and realizes the semi-automation of leaf transportation and curing barn loading.

Flue-cured tobacco;Movable box-like tobacco frame;Elevator;Labor cost;Energy cost

TS441

B

1002-0861（2015）11-0079-05

10.16135/j.issn1002-0861.20151115

2014-12-31

2015-06-09

黔東南州科學(xué)技術(shù)項目“烤煙活動箱式裝煙烘烤技術(shù)研究與應(yīng)用”（201128）。

付繼剛（1968—），碩士，農(nóng)藝師，主要從事煙葉生產(chǎn)及科技管理工作。E-mail：jigang_fu@163.com；*

陳杰，E-mail：hnchenjie002@126.com

付繼剛，陳杰，張輝全，等.烤煙活動箱式裝煙框及提升裝置的設(shè)計與應(yīng)用［J］.煙草科技，2015，48（11）：79-82，90.

FU Jigang,CHEN Jie,ZHANG Huiquan,et al.Design and application of movable box-like fresh leaf frame and elevator［J］.Tobacco Science&Technology，2015，48（11）：79-82，90.