4GXJ便携式电动割胶刀及配套割胶技术
发布时间：2021-06-15
技术领域：食品加工
技术概述：（一）技术基本情况 经过近100年的发展，我国天然橡胶种植面积超过1700万亩，对热带边疆地区经济发展、繁荣稳定以及满足国家战略需求做出了积极贡献。割胶环节，仍沿用几十年来的人力割胶方式，不仅费工费力、劳动强度大，而且对胶工的体能和技术要求比较高，割胶成本占生产成本的60%以上。生产上培养一名熟练胶工需要1月或数月，需投入大量的技术培训成本。特别是在当前胶价低迷行情下，种胶企业亏本经营，许多青年胶工外流，导致产业工人严重缺乏，随着胶工老龄化，胶园弃管弃割现象日益增加。据不完全统计，全国约有60万亩胶园弃管弃割，每年少产干胶20万吨、损失约20亿元。因此，迫切需要研发一种快速、简便、能降低劳动和技术强度、可部分或全部代替人工的割胶机械，节约大量人力成本，推动割胶由劳动密集型向技术密集型转变，增加产业整体效益，缓解目前产业面临的巨大挑战，从而保障天然橡胶产业健康、有序地发展。 能够解决的问题及技术优势如下： 适应性强：对称刀片结构设计，可阴刀、阳刀、高低线割胶，可开水线和新割线，可推割和拉割。 轻便舒适：人机工程学设计，手感舒适，主机重量约300g。 减少伤树：割胶深度和厚度由机械控制并可调节，有效减少人为操作不当的伤树。 应用面广：无级调速，可根据树龄、割制、耗皮量不同需求，选择合适动力转速，适合8-30龄。 胶水清洁：切割下的树皮呈长条片状，无树皮碎屑污染胶水。 效果良好：下收刀够深、整齐，割线平顺。刀身对割线无挤压，有利排胶。 省工高效：有效减少胶工眼睛和身体疲劳；不撕老胶线，熟练使用单株效率提升50%以上、整体效率提升20-40%。 模块化设计：整机按功能模块化设计，大大降低了维修技术难度，一个模块损坏，快速拆卸更换，大幅节约维修成本与时间。 质量优良：经过了生产上3年多的使用检验，性能稳定。电池、刀片质量优良，耐用。 降低双难：大幅降低割胶技术难度和胶工劳动强度，割胶作业由“专业型转变为大众型”，有效拓展胶工来源。 （二）技术示范推广情况 在海南、云南、广东等植胶区开展电动胶刀技术宣传与培训，在海南儋州、澄迈、陵水等地建立电动胶刀应用示范基地，对电动胶刀及其配套技术进行示范推广，培训国内外电动胶工10000余人次，已在中国、越南、泰国、柬埔寨、印尼、马来西亚等12个世界主要植胶国开展了推广应用，目前两代机已推广9000余台,成为积极服务国家“一带一路”倡议的科技亮点,并在助力海南省白沙县、琼中县扶贫攻坚和疫后复工复产中发挥了良好时效。受到中央电视台、光明日报、新华网、中兴网、农民日报、海南日报、海南电视台及国内数十家网络媒体的报道，引起世界植胶国广泛关注。 （三）提质增效情况 8-10秒完成单株割胶作业；技术难度降低50%、劳动强度降低50%，效率提升30-40%，可节本增效10-15%；较传统胶刀节约培训时间一半以上左右、节约新胶工培训成本1000元/人以上；平均每亩胶园每年机械成本在25元左右，每亩可本增效100-150元左右。 （四）技术获奖情况 （1）获中国热带农业科学院“2020年十大科技转化成果”奖。 （2）2018年，“橡丰”4GXJ型电动胶刀获得第二十届中国国际高新技术成果交易会产品成果奖。 （3）2019年，4GXJ-2型电动割胶刀代表海南热作高科技研究院股份公司参赛，在第八届中国创新创业大赛(海南赛区)暨海南省第五届“科创杯”创新创业大赛决赛中获初创企业组二等奖。
技术要点：
（一）核心技术 1.电动割胶装置高精度切割深度控制技术 本电动割胶刀配备有配合刀片、可上下前后移动调节的专用限位导向器。通过调整导向器和刀片圆弧刃的相对位置、实现了割胶深度毫米级精准控制；通过上下移动导向器、调整其与水平刃的相对位置、实现了耗皮厚度毫米级的精准控制，有效减少了伤树情况的发生。同时，也可有效减少耗皮量，延长橡胶树经济周期。 2.电动割胶装置低损仿形切割技术 本电动割胶刀配备有可前后、上下调节，与刀片配合的限位导向器。通过导向器与树干内侧贴合，对不规则树干实现了仿形，规避了树干不规则、树皮厚度不一对割胶效果的影响，也有效减少了因胶工操作不当导致的伤树情况发生；采用无刷外转子微小型电机带动偏心轮作旋转运动，偏心轮带动与其紧密配合的传动杆和末端切割刀片作前后或偏摆往复运动，切割刀片采用“L” 形，最大程度仿形传统胶刀切割形式，无老胶线缠绕刀片现象，可高效（5-8秒）连皮带老胶线一次完成切割；切下的树皮为长条形、片状、胶水无污染和外流现象；行刀过程中刀身不挤压割线、割线平顺、排胶顺畅。此外，针对不同割龄胶树对动力需求的不同，采用无级调速装置控制电机转速和动力输出，有效减少了对幼龄开割树的损伤。 3.电动割胶装置低振作业及高可靠性技术 本技术通过模拟仿真分析，优级化设计了偏心轴偏心距，实现了输出动力、切割振幅的最优组合。偏心轴连接轴承与驱动叉紧密配合装置，设置了动平衡飞轮，提升了整套动力机构运转的动平衡，大幅减少了传动杆高速往复运动过程中的振动和噪音，机械振动<2.6m/s2，噪声<76dB（A），提高了割胶作业舒适度；研发了专用高能锂电池，开发了专用电路保护板，保障了充放电平衡。最大放电电流可达30A，4000mAh最大空载转速（12000rpm）续航时间4.0h，6000mAh为5.5h。电芯充放电平衡性能优良，500个循环电量仍保持在70%以上，极大的提升了动力电池的可靠性和安全性；刀片采用先进的制造工艺，通过材料配比使其硬度超过55°，耐磨性和锋利度高，原生皮可使用5000刀次、再生皮使用3000刀次后修磨（传统胶刀300次修磨），有效的节省了修磨人工和维护成本；整机连续、高强度疲劳测试400个小时以上无故障。整机性能可靠，割胶效果与传统胶刀几乎无差异。 4.电动割胶装置多用途广适性切割技术 本电动胶刀切割原理，仿形了橡胶树干外形、传统胶刀割胶方式，刀片结构和安装左右对称，作业功能与传统胶刀无差异，可开水线、新开割线，推割或拉割，阴刀、阳刀割胶，使用时无需借助传统胶刀。即使机械故障或电池用完后，可秒变传统胶刀，不耽误割胶作业；动力输出无级调速，限位导向器前后、上下连续可调，可根据胶树年龄、割制耗皮厚度需要自由、快速选择；限位导向器采用拱桥形设计，配合在水平面作切割运动的刀片，使老胶线连同树皮一起切断并呈长条片状、通过特殊拱桥空洞位置输出，无卡滞，胶工割胶前勿需清除老胶线，一气呵成，使单株割胶效率提升50%-80%，且割线平顺、胶乳不外流。是一款多用途、广适性的便携式割胶机械装备。 （二）电动胶刀割胶技术要点 1.操作要领 采用本机割胶的技术要领同传统胶刀：手、脚、眼、身要配合协调，做到“稳、准、轻、快”，即拿刀稳，接刀准，行刀轻，割胶快，达到“三均匀”，即深度均匀，接刀均匀和切片厚薄、长短均匀；割胶操作切忌顿刀、漏刀、重刀、压刀和空刀。 2.阳刀高割线拉割操作技术要领 （1）操作要领。将导向器正向安装，使导向器置于刀片后面。用电动割胶刀右侧刀片割胶。按照“一推、二靠、三拉、四走”动作要领操作。一推，将电动割胶机前端置于橡胶树割线起始端，距离前水线1.5cm处，采用传统割胶方法推割至水线处；二靠，看好接刀位置，将导向器轻轻靠在树干及割线上，启动开关按钮；三拉，由割线起始部开始沿割线方向正常拉割，眼观树皮出皮是否正常；四走，割胶者以橡胶树为中心，顺势绕树干以正常交叉步后退行走，直至割完胶线。 （2）注意事项。拉割割胶深度与耗皮量厚度由导向器控制，适合新老胶工操作。拉割割胶过程中，注意“三个保持、五个放松”。即，保持导向器与未割面和树干时刻贴合，保持刀片与割线平行，保持刀刃与树干垂直；做到手握割胶机放松、双眼放松、双臂放松、腰部放松、腿部放松，顺势引刀即可。 3.阳刀高割线推割操作技术要领 （1）操作要领。用电动割胶刀右侧刀片割胶。方式一，将导向器反向安装，用割胶机切割刀片前端刀刃向前推割。在起刀位置，将切割刀片前端刀刃垂直树干，启动开关，前推切割到合适深度，立即转向90º，沿割线向前推刀直至割完为止。推割过程中，做到“手、眼、身、脚”四配合。方式二，将导向器反向安装，用割胶机切割刀片前端刀刃向前推割。在距起刀位置1.5cm处，将切割刀片后端刀刃垂直树干，启动开关，后拉切割至水线处，再看好接刀位置，用切割刀片前端刀刃、沿割线向前推刀直至割完为止。推割过程中，做到“手、眼、身、脚”四配合。 （2）注意事项。方式一，导向器正向安装推割，割胶深度与耗皮量厚度控制，需由胶工凭经验和技术自行掌握，否则易伤树。适合有经验和技术的熟练胶工操作。不建议新胶工使用推割方式，否则容易伤树。方式二，导向器反向安装推割，割胶深度与耗皮量厚度由导向器控制，新老胶工均可使用。 4.阳刀低割线割胶 用电动胶刀左侧刀片割胶，可采用拉割或推割方式割胶。参照“阳刀拉割或推割技术要领和注意事项”进行操作。 5.阴刀割胶 用割胶机右侧切割刀片立刃进行推割。参照“阳刀推割操作技术要领和注意事项”进行操作。 6.新树开割 根据割面规划，确定好割线倾斜角度，利用切割刀片前端圆角刃（小圆杆）开好前后水线。采用向后拉割或向前推割，或拉割和推割配合割2-4刀，直至割出理想胶线为止。 7.每年第一刀开割 参照新树开割操作即可。
适宜区域：主要应用于天然橡胶机械采胶领域，适用于中国、泰国、柬埔寨、斯里兰卡、印度、缅甸等植胶国家，可解放部分产业劳动力从事其它经营，增加胶工家庭收入。目前已在中国、越南、泰国、印度、斯里兰卡、缅甸、老挝、柬埔寨、马来西亚、印度尼西亚等国开始推广应用。
注意事项：使用前，需要进行电动割胶刀进行技术培训。使用过程中，注意电器安全，锂电池需注意防水、防火、防巨烈撞击。
支撑单位：中国热带农业科学院橡胶研究所
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备注信息：海南省2021年主推技术
