烤煙活動箱式裝煙框及提升裝置的設計與應用

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計與應用

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度大、用工成本高等問題，設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，降低勞動強度，減少勞動用工成本。采用該設備與常規掛竿烘烤、散葉堆烤方式進行了對比試驗。結果表明：利用該裝置可實現煙葉成熟采收、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。該設備操作簡便，實現了煙葉運輸、上炕過程的半自動化，有效提升了煙葉烘烤機械化作業水平。

烤煙；活動箱式裝煙框；提升裝置；用工成本；能耗成本

隨著我國烤煙生產規?；同F代煙草農業的不斷發展，煙葉烘烤的勞動強度和技術難度已成為制約烤煙生產水平提升的重要因素。近年來，我國煙草行業倡導使用先進的生產方式組織煙葉規?；N植，以實現煙葉生產“減工降本、提質增效”。但煙草種植和調制依然是勞動密集型農業活動，從而制約了現代煙草農業的可持續發展。隨著科技發展和研究的深入，煙葉烘烤設備不斷演變，由單個的自然通風氣流上升式烤房發展到密集式烤房群，由人工觀測煙葉變化調整煙葉烘烤過程的溫濕度到自動化精準控溫、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備也進行了研究，文獻［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，與常規的掛桿綁煙相比，減少了前期綁桿上炕、烤后解繩等環節，提高了煙葉烘烤品質，降低了烘烤環節用工成本、勞動強度、能耗費用等［9-10］。但目前所使用的烘烤裝煙方式尚不夠成熟，由于操作技術難度大，煙葉裝車、上下炕仍然由人工操作，勞動強度大，限制了其發展。同時隨著農村產業結構的調整，農村勞動力向城市轉移，勞動力減少，農民對煙葉機械化生產需求日益迫切［11］。為此，針對黔東南州煙葉采收烘烤過程勞動強度大、投入成本高等問題，設計了一種活動箱式烘烤裝煙框，以及配套使用的煙葉運輸、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，降低勞動強度，減少勞動投入成本，進一步提高煙葉烘烤機械化作業水平。

1 系統組成

1.1 系統結構

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動鋼管、金屬網、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分別鉸接在底部網架1的兩平行側。左連接桿4和左網格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，第一層的一側鉸接在前框架2右柱上，另一側卡接在前框架2左柱上；第二層的一側鉸接在右網格7上，另一側卡接在左網格6上；第三層的一側鉸接在右網格7上，另一側卡接在左網格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行連接，不使用時可將其折疊，便于存儲和運輸。在煙農收煙季節，將裝煙框運送到田邊發放給煙農，直接將采摘的煙葉有序地放入煙框，實現田間煙葉采收、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底端設有固定架8，固定架8卡接在車廂側擋板上，通過螺栓固定。固定支架1上安裝有兩根與車廂側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，鉤掛活動箱式烘烤裝煙框，直接利用車載電源，實現煙葉裝載機械化操作，操作簡便，適用性強，可實現鮮煙葉采收、運輸和裝卸一體化［13］。

圖2 車載鮮煙葉裝卸裝置示意圖

1.1.3 內置提升裝置的煙葉烤房

內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控制器控制電動葫蘆完成搬運工作，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，葉柄朝向煙框底網，按照田間采摘鮮煙葉的素質（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，防止煙葉出現損傷。第4步：將煙葉運輸至密集烤房群，利用烤房內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：煙葉烘烤結束后，人工將裝煙框搬運下炕，取出煙葉，將煙框折疊存放。

圖4 煙葉裝框運載、上炕烘烤流程圖

2 應用效果

2.1 試驗設計

試驗于2012—2014年分別在貴州省黔東南州麻江、施秉、鎮遠3縣進行。供試烤煙品種為云煙87，試驗田土壤肥力中等，按當地優質煙葉生產技術規程進行栽培管理，適時成熟采收。

在臨近各試驗點的烤房群中選擇規格一致的氣流上升式密集烤房。設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3次，各處理根據試驗設備自身的特點合理控制烤房內的裝煙容量，按照三段式烘烤工藝進行調制，并根據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，統計3種處理烘烤過程中的耗煤量（kg）和耗電量（kW·h）。

2.3 結果與分析

2.3.1 不同處理裝煙容量及能耗分析

在烘烤環節中，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在煙葉打捆過程節約人工2個/炕，在煙葉上炕、下炕過程節約人工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械設備，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節，不需要再投入人工編捆煙葉，煙葉采摘后直接從田間運回并且利用提升裝置進行煙葉上炕，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 結語

在烤煙生產過程中，煙葉采收烘烤環節的用工較多，約占整個煙草生產過程用工量的2/3。近年來，我國煙草機械發展較快，但是煙葉烘烤機械（采收機、編煙機、煙夾和煙框、箱、裝載裝置等）的發展相對滯后。我國自20世紀末期從國外引進了煙夾夾煙技術，但國內密集烘烤工藝技術并沒有因此得到突破，烘烤效果不理想。傳統的手工綁煙、掛竿烘烤等方式仍然被密集烤房所采用，煙農的勞動強度沒有得到根本改變［15-16］。隨著我國引進、借鑒巴西散葉堆烤技術，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，該技術逐漸成為國內研究熱點。但受多種因素制約，我國煙葉生產機械化生產總體水平仍較低，實現編煙、煙葉裝載運輸、上下炕機械化仍將是科技人員關注和研究的重點［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，降低了煙葉運輸過程中煙葉上車、上炕的勞動強度，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%。利用該裝置進行煙葉烘烤，比常規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械化作業水平。

［1］宮長榮，潘建斌，宋朝鵬.我國煙葉烘烤設備的演變與研究進展［J］.煙草科技，2005（11）：34-37.

［2］上官克攀，董旭華，林桂華，等.步進型烤房在煙葉烘烤中的應用［J］.煙草科技，2003（1）：41-43.

［3］謝德平，蔡憲杰，肖建國，等.步進式烤房的技術改進［J］.煙草科技，2010（6）：18-21.

［4］周初躍，姚忠達，王傳義，等.煙夾密集烤房配套烘烤工藝研究［J］.安徽農業科學，2011，39（32）：20041-20043，20046.

［5］陳勇華，代光明，周興華，等.印江縣2012年密集烤房散葉堆積裝煙烘烤示范效益分析［J］.耕作與栽培，2012（5）：42-45.

［6］齊飛，馮小虎，韓延，等.氣流下降式散葉插簽烘烤與常規烘烤對比研究［J］.農學學報，2013，3（3）：75-78.

［7］徐秀紅，王林立，王傳義，等.密集烤房不同裝煙方式對煙葉質量及效益的影響［J］.中國煙草科學，2010，31（6）：72-74.

［8］王建安，宋朝鵬，宋文峰，等.格盤套裝針插式煙框制作及對烘烤環境的影響［J］.中國農業科學，2011，44（2）：432-438.

［9］謝已書，鄒焱，李國彬.密集烤房不同裝煙方式的烘烤效果［J］.中國煙草科學，2010，31（3）：67-69.

［10］羅勇，李明海，李智勇，等.烤煙散葉堆積氣流上升式烤房結構研究［J］.中國煙草科學，2005，26（1）：47-48.

［11］王麗芳.產業結構調整過程中的農村勞動力轉移問題研究［D］.重慶：重慶大學，2007.

［12］付繼剛，唐椿林，張輝全，等.活動箱式烘烤裝煙箱：中國，CN202932021U［P］.2013-05-15.

［13］付繼剛，張輝全，潘鳳江，等.車載鮮煙葉裝卸裝置：中國，CN203543763U［P］.2014-04-16.

［14］付繼剛，唐椿林，薛小平，等.內置提升裝置的煙葉烤房：中國，CN202206868U［P］.2012-05-02.

［15］楊鵬，宋朝鵬，馮長春，等.煙葉烘烤方法和設備［J］.河北農業科學，2008，12（10）：162-163，166.

［16］岳倫勇，朱列書，廖雪芳，等.煙葉烘烤研究進展［J］.作物研究，2013，27（4）：411-455.

［17］馬嘯，王戰義，郭瑞.烤煙編煙機的研究現狀及展望［J］.河北農業科學，2009，13（5）：148-149，160.

責任編輯 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

黔東南州科學技術項目“烤煙活動箱式裝煙烘烤技術研究與應用”（201128）。

付繼剛（1968—），碩士，農藝師，主要從事煙葉生產及科技管理工作。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計與應用［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.