太陽(yáng)能式防雨水自動(dòng)晾曬設(shè)備研究意義分析

周 漢

（海口科技學(xué)院，海南海口 571126）

0 引言

在果實(shí)收獲方面使用的機(jī)械設(shè)備種類繁多，而豐收后的干燥儲(chǔ)存設(shè)備則相對(duì)比較單一。目前普遍采用的干燥技術(shù)是加熱、減壓等方式，使物料的水分在產(chǎn)生揮發(fā)、升華等相互變化的過程中與物料分離以達(dá)到干燥的目的[1]。

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視干燥技術(shù)，干燥設(shè)備技術(shù)水平較高，國(guó)外的干燥實(shí)驗(yàn)設(shè)備每隔10 a就徹底更新一次，發(fā)展趨勢(shì)向著更加有效利用能源，強(qiáng)化干燥操作，設(shè)備更加緊湊，改善生產(chǎn)環(huán)境和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)提高干燥速度的方向發(fā)展。在日本，干燥設(shè)備主要以循環(huán)式小型烘干機(jī)和連續(xù)移動(dòng)式大型烘干設(shè)備為主[2]；在美國(guó)，作為世界上唯一規(guī)模化種植花生的發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)花生的干燥過程已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化，并且收獲、存儲(chǔ)和加工的各個(gè)環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接[3]。

我國(guó)干燥技術(shù)及設(shè)備方面的發(fā)展也取得了驚人的成果，但與國(guó)外相比還有一段距離。影響我國(guó)干燥技術(shù)發(fā)展的因素，主要有國(guó)情、地域、人員分布、氣候差異等。現(xiàn)在農(nóng)戶采用的干燥方式主要分為2種：一種是江浙一帶的種糧大區(qū)多采用烘干機(jī)進(jìn)行干燥，鄉(xiāng)或鎮(zhèn)建立烘干站，采用集體干燥的方式。特點(diǎn)是周期短，干燥后產(chǎn)品質(zhì)量高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，但一次性投資大，收益較小，不適合個(gè)體農(nóng)戶[4]。另一種仍然采用的是最原始的人工翻曬的干燥方式，將果實(shí)鋪攤在地面上，利用太陽(yáng)光的直射，以達(dá)到干燥的目的。干燥過程中需要大量勞動(dòng)力和場(chǎng)地，而且受氣候因素影響很大。

個(gè)體農(nóng)戶常用的水稻干燥機(jī)有轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)、通風(fēng)箱式低溫干燥機(jī)、低溫循環(huán)烘干機(jī)[5]等，目前在發(fā)展中國(guó)家主要推廣的谷物干燥機(jī)，是將循環(huán)式與櫥柜式進(jìn)行組合的干燥機(jī)，具有熱效率高、耗能低、成本低等特點(diǎn)。在我國(guó)南方廣泛使用的中小型谷物干燥機(jī)，主要是循環(huán)式谷物干燥機(jī)[6]。

1 針對(duì)晾曬設(shè)備的調(diào)研

（1）基于地域的氣候條件，部分地區(qū)多雨潮濕，收獲果實(shí)的除濕問題一直困擾著廣大農(nóng)戶，不及時(shí)晾曬果實(shí)易發(fā)霉腐爛，晾曬又愁于晾曬場(chǎng)地投資大、利用率低、耗時(shí)長(zhǎng)等問題。目前方便快捷、低成本的干燥除濕設(shè)備在市場(chǎng)上幾乎沒有，部分農(nóng)戶仍然采用最原始的場(chǎng)地或是公路邊進(jìn)行晾曬，即影響城鄉(xiāng)環(huán)境又不利于交通安全。因此，防雨水的晾曬設(shè)備就顯得尤為重要。

（2）太陽(yáng)能式防雨水自動(dòng)晾曬設(shè)備是急需研發(fā)的一套農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，用以幫助農(nóng)戶在果實(shí)豐收后的干燥除濕處理。目前個(gè)體農(nóng)戶多是采用晾曬的方式進(jìn)行除濕，而后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)藏。該產(chǎn)品研發(fā)能幫助農(nóng)戶在雨天或霧天里實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遮擋、覆蓋果實(shí),以防止果實(shí)受雨水、露水的浸濕，同時(shí)操作簡(jiǎn)便，老、弱、幼人群均可實(shí)現(xiàn)操作，可解放強(qiáng)壯勞動(dòng)力，為農(nóng)戶提供極大的便利。

（3）通過市場(chǎng)調(diào)研得知，農(nóng)戶在完成稻谷或花生的收獲后，需要進(jìn)行干燥和存儲(chǔ)，一般的干燥手段就是直接晾曬去濕，晾曬過程時(shí)間長(zhǎng)，又要有足夠大的晾曬場(chǎng)地，晾曬場(chǎng)地的投資較大，而利用率又較低。所以農(nóng)戶一般選擇自家院子或公路邊上晾曬，存在諸多交通安全隱患，同時(shí)還要有人蹲守，以防止突如其來的雨水，并且到了晚上必須回收到袋子中，防止夜晚被露水浸濕。這樣的晾曬過程至少需要（5～6）天，可見勞動(dòng)的工作量非常大且效率低，同時(shí)需要青壯勞動(dòng)力蹲守，而且受場(chǎng)地的限制，沒有及時(shí)干燥的花生，為避免發(fā)芽需要盡快便宜出售，農(nóng)戶收入減少。因此，研發(fā)晾曬設(shè)備可以幫助農(nóng)戶解決上述問題。

（4）晾曬設(shè)備需要滿足的要求。淤針對(duì)多變的氣候環(huán)境，能夠防雨水防露水，這樣可以消除農(nóng)戶晾曬期間一有雨水就得裝袋回收的問題。于不受晾曬場(chǎng)地條件的限制。盂晾曬過程中不用反復(fù)回收，減輕晾曬期間的勞動(dòng)強(qiáng)度。榆晾曬時(shí)間短，提高效率。虞操作簡(jiǎn)便，老、弱、幼人群均可完成覆蓋工作，解放強(qiáng)壯勞動(dòng)力。

2 晾曬設(shè)備研發(fā)的可行性

（1）以晾曬設(shè)備設(shè)計(jì)為例，探討機(jī)械正向設(shè)計(jì)中機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法。在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案的確定是關(guān)鍵的問題。產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以分為正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)。所謂逆向設(shè)計(jì)是對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行重新創(chuàng)新或是改造，是一個(gè)從“有”到“有”的過程。正向設(shè)計(jì)是根據(jù)市場(chǎng)需求設(shè)計(jì)產(chǎn)品，是一個(gè)從“無”到“有”的過程。所研究的防雨水晾曬設(shè)備在市場(chǎng)上并無銷售，研發(fā)過程是一個(gè)從“無”到“有”的過程。在研究中，晾曬設(shè)備需要具備防雨水的功能，則需要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的果實(shí)覆蓋動(dòng)作，還需要考慮到晾曬設(shè)備的存放問題，晾曬設(shè)備總體占地面積較大，不方便整體設(shè)備的直接存放，因此需要考慮將設(shè)備拆分、折疊存放。另外還需考慮制造成本、農(nóng)戶購(gòu)買力的問題，設(shè)備的研究是為了能夠幫助農(nóng)戶在果實(shí)的干燥過程中提供便利，具有一定的市場(chǎng)價(jià)值和空間。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮的因素比較多，同時(shí)也加大了設(shè)計(jì)的難度。

因此可將研究設(shè)計(jì)工作作為設(shè)備產(chǎn)品研究開發(fā)的范例，分析設(shè)計(jì)過程中市場(chǎng)需求與機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的聯(lián)系，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究的方法、步驟及需要考慮的具體問題，為后續(xù)設(shè)備產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一種方法和參照。

（2）太陽(yáng)能技術(shù)在晾曬設(shè)備中的應(yīng)用。太陽(yáng)能資源豐富，對(duì)環(huán)境無任何污染。對(duì)太陽(yáng)能應(yīng)用主要有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換2種方式，但由于成本高和轉(zhuǎn)換效率低的問題，應(yīng)用并不是很普及。

太陽(yáng)能技術(shù)的推廣和普及需要以機(jī)械設(shè)備或電氣設(shè)備作為載體，而且多應(yīng)用于太陽(yáng)光充足的室外場(chǎng)合。因此在晾曬設(shè)備的設(shè)計(jì)中，可采用太陽(yáng)能作為自動(dòng)控制的能量來源。但在應(yīng)用中將會(huì)面臨一系列的難題，需要考慮如何將太陽(yáng)能技術(shù)很好地引入到機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)中來，使其與機(jī)電設(shè)計(jì)很好地契合為一個(gè)整體。另外要考慮，太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換的效率能否滿足電氣控制的需要等。

（3）設(shè)備的成功研發(fā)，有助于幫助農(nóng)戶解決果實(shí)在晾曬過程中天天裝袋、特別是雨天的回收問題，縮短晾曬時(shí)間，減少農(nóng)戶的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)提高收入。

（4）市場(chǎng)上并沒有此類似的產(chǎn)品，該產(chǎn)品投資小、成本低、使用操作方便，因此該產(chǎn)品的研發(fā)具有非常大的市場(chǎng)前景和推廣意義。

3 研究目標(biāo)和內(nèi)容

研究目標(biāo)是根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研的功能需求，解決晾曬設(shè)備中主要的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及電氣控制設(shè)計(jì)，完成樣機(jī)模型的制造。目的是為農(nóng)戶在晾曬果實(shí)（花生、稻谷等）工作中提供便利，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高收入，為后期設(shè)備制造和市場(chǎng)銷售奠定基礎(chǔ)。

主要研究?jī)?nèi)容有5個(gè)方面。淤對(duì)多雨地區(qū)農(nóng)戶進(jìn)行問卷式市場(chǎng)調(diào)研，以農(nóng)戶對(duì)晾曬設(shè)備的功能需求，結(jié)構(gòu)要求，成本等問題為主要內(nèi)容，分析整理得到其功能需求報(bào)告。于以完成農(nóng)戶對(duì)晾曬設(shè)備的功能需求為目標(biāo)，分析研究實(shí)現(xiàn)晾曬設(shè)備的機(jī)械原理設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的零件和部件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，完成晾曬設(shè)備的總裝配設(shè)計(jì)，利用3D仿真軟件完成晾曬設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)畫仿真。盂分析研究太陽(yáng)能在晾曬設(shè)備中的應(yīng)用，完成晾曬設(shè)備的電氣控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。榆為提高晾曬設(shè)備效率，縮短晾曬周期，對(duì)多種平鋪晾曬材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析總結(jié)確定材料的選擇。虞按照比例完成太陽(yáng)能式防雨水自動(dòng)晾曬設(shè)備的樣機(jī)模型。

4 技術(shù)路線

（1）從市場(chǎng)調(diào)研到最后利用仿真軟件完成設(shè)計(jì)的動(dòng)畫仿真，完成機(jī)械部分的設(shè)計(jì)工作。

（2）結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，設(shè)計(jì)晾曬設(shè)備的電氣原理圖和電路布置圖，完成既定動(dòng)作。

（3）為提高晾曬設(shè)備的工作效率，選擇多種平鋪晾曬材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)先選擇，完成晾曬設(shè)備的樣機(jī)模型。

5 總結(jié)

設(shè)備的研發(fā)能夠幫助農(nóng)戶解決花生、稻谷等果實(shí)收獲后的晾曬難題，解決晾曬過程中出現(xiàn)的雨水、露水導(dǎo)致果實(shí)潮濕及勞動(dòng)強(qiáng)度高的問題，同時(shí)可解放勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)戶的增收，具有實(shí)際的實(shí)用價(jià)值和市場(chǎng)空間。