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現代茶園機械裝備研究與設計 版權信息
- ISBN:9787511623911
- 條形碼:9787511623911 ; 978-7-5116-2391-1
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
現代茶園機械裝備研究與設計 內容簡介
本書中主要闡述了關于我國茶園未來機械化發展模式的思考與分析, 現代茶園機械新的研究設計方法的歸納與總結, 包括: 茶園機械化作業技術模式研究 ; 茶園機械現代設計方法 ; 高地隙自走式多功能茶園管理機等。
現代茶園機械裝備研究與設計 目錄
**節引言
第二節國內外茶園生產機械化概述
第三節茶園生產機械化的必要性
第四節茶園生產機械化發展戰略與重點
第五節茶園生產機械化發展措施
本章小結
第二章茶園機械化作業技術模式研究
**節引言
第二節茶園機械化作業模式
第三節作業模式配套機具
第四節標準機械化生產茶園建設
本章小結
第三章茶園機械現代設計方法
**節概述
第二節現代茶園機械常用設計方法
第三節茶園機械創新設計
第四節茶園機械綠色設計
第五節茶園機械智能設計
第六節其他現代設計方法
本章小結
第四章高地隙自走式多功能茶園管理機
**節概述
第二節高地隙自走式多功能茶園管理機結構原理及特點
第三節底盤液壓系統設計
第四節底盤結構設計
第五節機架有限元分析與優化
第六節高地隙茶園管理機田間性能試驗
第七節高地隙自走式多功能茶園管理機的使用與維護
第八節高地隙茶園管理機效益分析
第五章低地隙多功能茶園管理機
**節概述
第二節低地隙多功能茶園管理機的原理與功能特點
第三節撬翻式茶園深耕機分析與評價研究
第四節撬翻式茶園深耕機耕作模型分析
第五節撬翻式茶園深耕機試驗臺的設計
第六節土壤耕作優化試驗研究
第七節低地隙多功能茶園管理機樣機田間試驗
第八節低地隙多功能茶園管理機的使用與維修
第九節低地隙多功能茶園管理機效益分析
本章小結
第六章跨行乘駕型履帶采茶機
**節概述
第二節跨行乘駕型履帶采茶機的原理與功能特點
第三節跨行乘駕型履帶采茶機機架與底盤設計
第四節跨行乘駕型履帶采茶機液壓系統研究
第五節往復雙動式切割器的設計研究
第六節采摘質量影響參數優化試驗研究
第七節有限元分析
第八節樣機田間性能試驗
第九節跨行乘駕型履帶采茶機的使用與維修
第十節跨行乘駕型履帶采茶機效益分析
本章小結
第七章4CZ12采茶機器人
**節概述
第二節4CZ12采茶機器人的原理與功能特點
第三節采摘機械手結構設計
第四節4C-12茶葉采摘機器人的控制系統
第五節復雜背景中的茶葉嫩芽識別與定位
第六節采用數字圖像處理技術的嫩芽識別
第七節基于光柵投影三維測量術的嫩芽空間定位
第八節4CZ12采茶機器人田間試驗
第九節4CZ12采茶機器人的使用和維護
第十節4CZ12采茶機器人的效益分析
本章小結
第八章C-6茶園深耕機
**節概述
第二節C-6茶園深耕機的原理及功能特點
第三節C-6茶園深耕機的田間試驗
第四節C-6茶園深耕機的使用與維護
第五節C-6茶園深耕機效益分析
本章小結
第九章茶園生產機械化技術展望
附錄
主要參考文獻
現代茶園機械裝備研究與設計 節選
**章緒論 我國茶園機械化水平還不高,甚至比較落后,本章從產業發展現狀著手,分析當前茶園機械化發展存在的問題,并就其發展的意義、戰略及措施等分別加以論述。 **節引言 目前我國茶葉產業仍然屬于典型的勞動密集型產業,勞動力成本占生產成本的至少40%,且有不斷提高的趨勢。而隨著經濟社會的快速發展,農業生產結構不斷調整,城市化進程加快,農村勞動力正在加速向城鎮轉移。因此,近年來我國茶葉生產頻頻出現采摘工和茶園管理工季節性短缺的現象,并且逐年加劇,茶葉勞動力價格大幅上漲。據調研,2010年各茶葉主產地全部出現采工短缺,短缺比例達20%~60%,采摘工價也比2009年上漲10%~50%。預計未來會出現更大面積的采摘工荒。另外,產品質量安全控制的要求與生產標準化不足的矛盾也日益凸顯,限制著茶葉產業的發展。就當前茶葉產業發展所面臨的困境來看,依靠先進的機械化生產技術破除以勞動力為代表的資源要素約束是促進茶產業健康發展,實現現代化的必由之路。 第二節國內外茶園生產機械化概述 我國是茶樹的原產地,是世界上發現和利用茶樹*早的國家,種類眾多,歷史悠久,在世界上享有盛譽。全國茶園面積達107萬hm2,居世界首位。但是,相比其他茶葉大國,我國茶葉生產機械裝備比較落后。在茶園管理機械方面,我國遠遠落后于日本、印度、肯尼亞等主要產茶國。 從20世紀60年代開始,我國茶園管理機械的發展經歷了從無到有的歷程。20世紀70年代以前,我國茶園生產管理等田間作業一直沿用人畜作業,不僅工效低,而且經濟效益較差。這樣的局面,給一些大型茶場的生產與管理,造成了嚴重的問題,致使茶園生產管理方式粗放,生產勞動強度極大,茶葉生產年年虧損,經濟和社會效益更是極其低下。 20世紀80年代初,嘉善拖拉機廠生產的C-12型茶園中耕機正式投放市場。該機以S195柴油機為動力,采用履帶行走方式,茶園適應性強,一機多用,通過變換農機具可以實現旋耕、中耕除草、施肥等作業,性能穩定,耕作效果好。由于價格高,其僅在少數國營茶場中推廣使用。 90年代,在引進消化吸收日本小型耕作機的基礎上,浙江新昌東輝機械廠生產了一種ZGJ150型茶園中耕機,可用于部分個體茶農和小型茶場的茶園深耕、中耕除草和施肥作業的問題。該機機身小,運轉靈活,維修方便,價格適中。但是,由于我國茶園普遍多年不進行耕作,土壤板結嚴重,該機機動力不足,不能完全適應我國茶園生產管理的需要。 20世紀末,國外研制出一種乘用式茶葉摘采機,其原理是把類似于雙人采茶機的采摘器懸掛在行走車上。操作人員需一邊操作機器,一邊控制機器前進、后退。該機分輕自走式和自走式兩種。輕自走式是把雙人采茶機裝置動力的一側彈性地懸掛在行走車上,另一側由操作者手抬作業,分別行走于相鄰的兩條茶行內。自走式是兩側分別懸掛在與行走車相連接的機架上,行走車與輔助輪分別行走于相鄰的兩條茶行內。跨行乘駕型履帶采茶機于20世紀70年代中期由日本首先研制,機器型號較多,在茶葉生產機械中約占20%。使用跨行乘駕型履帶采茶機的茶園要求土地平整,坡度小,否則會造成機器行走困難,而且不得不頻繁地調節采茶高度,這樣會嚴重影響采摘質量和生產效率。 近兩年來,農業部南京農業機械化研究所研制的高地隙自走式多功能茶園管理機及配套機具,采用高效柔性液壓傳動方式,實現了橫跨茶蓬駛入狹窄茶行間作業的功能。該機懸掛配置兩組立式旋耕刀輥,用于中耕除草作業;懸掛配置兩組振動式深松作業部件,用于茶樹根部的深松作業;整機后部底盤上方配置兩組施肥機構,在中耕除草或深松作業的同時,完成肥料深施作業;整機后部配置兩組折疊式噴霧噴桿,用于茶園植保治蟲或葉面施肥作業。上述作業功能的實現,均由液壓驅動完成。 從國內外茶園生產機械化的發展歷程不難發現,茶園機械化管理是實現茶葉生產現代化的關鍵。茶園生產機械化包括:新拓茶園的機械化開墾、整地;茶園機械化中耕、除草;茶園機械化噴施農藥;機械化修剪、臺刈和茶葉機械化采摘等。茶園管理是茶葉生產的重要環節,是提高茶葉產量、質量和經濟效益的前提和基礎。中國是產茶大國,茶園面積和年產量均居世界前列;但同其他產茶國相比,茶園管理手段比較落后,水平不高,管理機械化起步遲,普及程度較低。目前,我國茶葉企業的茶園管理生產機械化技術普遍落后,多數單位該技術尚屬空白,這不僅影響了茶園生產現代化水平的提升,同時與中國這個古老的產茶大國也極不相稱。 通過上述發展情況看來,我國茶園生產管理過程主要存在以下幾個方面的問題。 (1)茶園機械化管理勞動力不足。近年來,大多數青壯年不再愿意務農,紛紛進入大城市謀求生計,導致茶季茶工嚴重不足。由于茶業生產缺乏勞動力保障,使得茶葉生產受阻,新茶無法按時進入市場,茶農效益受損嚴重,茶葉產業的發展已經受到嚴重的影響。 (2)科技推廣力度不夠。雖然農業、農機、科技等部門近年來一直致力于科技推廣工作,但先進的茶園管理技術及設備的推廣成效不大。主要原因是政策扶持力度不夠,用于新技術推廣的資金投入不足,不能充分調動茶農學科技、用科技的積極性。 (3)茶園生產機械化程度低。目前,我國茶園生產機械化程度較低,智能化水平基本為零,生產方式粗放,仍屬勞動密集型產業。隨著勞動力等生產要素價格的飆升,使得茶葉生產成本也是一路攀高。當前亟需加快實現機械化管理,以節本增效,推動產業發展。 (4)機械化采茶與加工工藝配套技術的研究不足。機械化采茶由于其自身的復雜性,完全實現機械化采茶難度很大。不同品種、不同機械、不同茶園種植模式,都會影響到機械采摘的效果。故而,實現機械化采茶,必須統一規劃茶園,選育合適的品種,配套適宜的采摘機械;同時,需不斷地探索研究機采對茶樹生育的影響,探索研究肥培管理技術對機采的影響,探索研究加工工藝對機采鮮葉的特性需求,使機采與種植農藝、加工工藝相互融合,協同發展。 (5)茶園機械研究力量薄弱。茶葉作為特色作物經濟,與主要農作物相比,其生產機械化起步晚,水平低,投入少,發展緩慢。這主要表現在:①國家對其科研的投入力度相對較小;②科研人才匱乏;③生產企業規模小,自主研發及投入能力有限;④研究手段落后,研究基礎設施與儀器設備短缺;⑤創新意識不強,思維模式陳舊,新方法、新技術、新工具應用少。這些研發階段的問題,是茶園機械化發展源頭上的問題,是我國茶園機械發展緩慢的根本原因。 第三節茶園生產機械化的必要性 當前我國茶園生產機械化生產技術的應用普及仍處于起步階段,加快開發研制和推廣茶園生產機械化生產技術對我國茶葉產業從傳統產業向現代產業升級具有重要的意義。 一、轉變生產方式,促進產業升級 傳統的茶園生產方式主要是人畜作業,茶園的耕作、施肥、除草、噴藥、灌溉、修剪、采摘等都是依靠人力作業完成,僅有少量的除草、噴藥和修剪使用機械化或半機械化作業。這樣粗放的生產方式作業效率低,勞動強度大,生產成本高,作業效果也不理想,不僅浪費資源,而且對茶園生態系統破壞嚴重。由于勞動力短缺的問題,每年都有大量的茶葉特別是秋茶,因得不到及時采收而被浪費;許多茶農甚至放棄秋茶的生產。化肥、農藥的過量使用污染了水源,化學除草劑的不當使用正侵蝕著茶園生態系統。這些粗放式生產方式所致的嚴重問題,不僅制約了產業的發展,而更重要的是,已經對人類的生存環境構成威脅。因此,迫切需要依靠科技力量,通過轉變生產方式,擺脫產業束縛,保護生態安全。 茶園生產機械化研究將對傳統的作業過程和各個環節的機械作業進行綜合分析,研制高效、智能、精準、精量的耕作、施肥、植保、修剪與采摘等作業機械,形成茶園全程精準智能機械化作業體系,逐漸替代傳統粗放的人工作業方式,使茶園生產更加高效、精準、節能、環保,全面地提升我國茶園生產管理的現代化水平。 二、提高茶葉生產綜合效益,推動產業發展 傳統生產方式耗時、費力、成本高,近幾年,茶葉生產效益出現明顯的下滑趨勢。而實現機械化生產不僅能降低生產成本,而且茶葉質量較高,能有效地提高茶葉生產的綜合效益。 以茶園耕作是比較明顯的例子。傳統人工耕作,勞動強度大,生產效率低,人工成本要占到茶園生產生產總成本的40%左右;而采用耕作機械作業,可以提高生產效率8~10倍,成本大幅降低。并且在機械耕作的同時,還能完成除草、施肥、深翻等作業,這種復式作業方式又進一步降低了作業成本。 另一個實例是茶園生產中的頻率*高的修剪和采摘作業。手工修剪1hm2成年茶園需用工30個,而一臺機械兩人操作,日修剪量為06~1hm2,效率提高10倍以上。機修剪直接成本(人工工資、維修費、油耗等)為150元/hm2左右,是手工修剪的30%。單人采茶機的日采鮮葉量為350kg,雙人手持式采茶機日產量為900~1500kg,作業面積可達105~18畝1畝≈667m2,1hm2=15畝。全書同;而手工采茶60~70kg的日產量不可與其同日而語。 同時,機械化作業還能保證茶葉質量,如機采茶鮮葉外形更均勻,質量更穩定;負壓捕蟲機的使用,能有效減少農藥的使用,進而提升茶葉的品質。這些都有助于高茶葉生產的經濟效益。 總之,機械化生產節本增效的作用是顯而易見的,其在茶葉產業效益提升,推動產業發展方面都具有積極的推動作用。 三、促進綠色生產,提高茶葉質量 在茶葉生產中的各個環節,推廣應用機械化作業技術,對提高茶葉品質可以起到顯著的改善作用。首先,精準機械化作業能減少化肥和農藥的用量,對減少茶葉的農藥污染和重金屬殘留,有顯著的效果。其次,進行肥料深施,包括有機肥的深施,可以減少微生物的滋生源,從而減少茶葉微生物的污染問題,整體提高茶葉的衛生質量與安全水平。而且,機械化深耕、中耕作業,可以提高土壤團粒性、滲透性和保水性,加深有效表土,使茶樹根系發育旺盛,促進茶樹生長,提高茶葉品質與產量。此外,利用物理、生物原理防治茶葉害蟲的植保機械的推廣應用,也可以顯著降低農藥與化肥的殘留污染。因此,茶園生產機械化作業技術的推廣應用,對提高茶葉質量具有積極的作用,特別是對于時下備受青睞的有機茶的生產具有重要的意義。 四、有利于資源整合,擴大產業規模 由于受到傳統生產方式的限制,我國茶葉生產,多為小農式散戶經營,規模小,產量少,抗風險能力差。一方面,茶葉作為飲料的一種,具有嚴格的市場準入制度,應嚴格符合食品衛生質量安全標準,而像這樣的小規模經營,市場監管難度大,標準執行難,新技術推廣難。另一方面,小規模經營由于經濟能力受限,企業或者農戶地域自然和市場風險的能力較弱,制約了茶葉產業的整體發展。規模化經營,則有利于生產要素的合理流動和優化組合、新技術的推廣應用,有利于實施名牌戰略,提高產品的競爭力,這樣不僅僅對茶農,對國家,而且對茶葉產業都是有益的。現如今,茶園生產機械化已經使大規模經營成為可能。未來,茶葉種植將通過土地流轉、資源整合等方式,由小戶經營向大規模種植轉變。大型高效智能的機械化作業方式將使得茶園生產更高效、規范,對產業具有積極的推動作用。 總之,實現茶園機械化生產,不僅是產業自身發展的需求,更是當前社會發展的需求,是實現茶葉現代化生產的基本保障。 第四節茶園生產機械化發展戰略與重點 我國茶園面積大,機械化生產水平低,適用于茶園生產的機械少,發展茶葉生產機械化十分迫切而又任重道遠。發展茶園生產機械化,不可能一蹴而就,需認清現狀,著眼未來,準確把握發展趨勢,堅持“科學發展、合理發展、有序發展”的指導方針,統籌兼顧,做好頂層設計,制定科學、合理的戰略方針。 茶園生產機械化發展應堅持如下指導思想:針對我國茶葉生產現狀和茶葉種植地形地貌實況,結合茶葉生產機械化現有水平,在充分分析影響我國茶園生產機械化發展制約因素的基礎上,以科學發展觀為指導,以經濟效益和社會效益為導向,以探索不同茶區機械化作業技術路線和技術模式為切入點,以提高茶葉種植機械化作業水平和生產率,降低勞動強度為重點,統一規劃和設計我國不同茶區機械化生產方案,研究開發適用于不同茶區生產需要的茶園生產機械化作業新裝備、新機具,推動我國茶葉生產機械化事業的快速發展。根據我國茶園機械化管理的實際情況,可以采取以下戰略。 一、有序發展戰略 茶葉是我國丘陵地區、山區的主要經濟作物,也是當地農民脫貧脫貧致富、經濟收入的主要來源。然而,由于受自然條件的制約,茶葉生產條件相對較差,溝、渠、田、林、路不配套,適宜機械化作業的條件較差。同時,由于茶葉種植行距較窄,以及茶園多年不耕作,土壤嚴重板結,導致現有的農業機械不能滿足茶葉生產的需要,大型機械無法進入茶園作業,而如微耕機等小型機械在茶園業時,顯得動力不足。因此,發展我國茶園生產機械化發展,必須根據實際情況,全盤考慮,統一規劃,有序發展。堅持先發展茶葉生產勞動強度大,用工量多等急需生產環節機械化的原則;堅持先發展自然條件相對較好、茶園坡度相對較小的茶園機械化作業的原則;堅持先發展難度較小的生產環節的機械化的原則;堅持先發展經濟條件相對較好的地區的茶園生產機械化的原則。在統一規劃的基礎上,經過不懈努力和有序的發展,我國的茶園生產機械化事業必將取得更大的發展。 二、優先發展戰略 我國的茶園生產機械化盡管相對其他作物的機械化發展遲緩,相對落后,但也不能急于求成。發展茶園生產機械化,是一項復雜的系統工程,涉及內容多,范圍廣,不僅受自然條件的制約,更受當地經濟水平的制約。因此,必須采取優先發展戰略。優先發展包含三方面的內容。一是將茶葉種植區土地相對平坦、坡度小于20°、經濟條件又相對較好的地區,作為我國茶園生產機械化優先發展的地區。這些地方自然條件與經濟條件都更有利于機械化的發展。二是在茶葉種植面積較大、茶葉產區經濟條件相對較好的地區優先發展生產率高、適宜規模化生產的大中型作業機械,如高地隙跨行作業的大動力作業機、行間作業的低地隙多功能茶園管理機。這類機械配套動力大,適應性好,作業效率高,作業經濟效益高,前期投入相對較大,因此需要在具有一定的經濟基礎的地區優先發展。三是優先發展茶園耕作機械化。我國的茶園土壤極其板結,土壤肥力較差,土壤中的有機質含量低,要改變目前的生產狀況,除了加強相應種植和管理技術的研究外,亟須發展機械化耕作技術。通過耕作改善土壤條件和施肥條件,改善土壤團力結構和土壤透氣性,促進茶葉的生長,改善茶葉品質。 三、重點發展戰略 茶園管理需要機械化作業的環節較多,需求迫切,如果要全面發展茶園生產機械化,有兩方面的困難:一是沒有完全適用的機械可供選擇;二是沒有完全與應用機械相適應的標準化茶園(要推廣應用茶園管理作業機械,必須要有相適應的機械行走道路、適宜的農藝等)。因此,發展茶園生產機械化必須采取重點發展戰略。現階段,茶園生產機械化的發展重點應該考慮以下幾方面。 一是加強茶園生產機械化技術路線和技術模式的研究。在確定了不同茶區機械化技術路線和模式的基礎上,才能確保發展的重點符合茶園管理的需要,有針對性地解決*緊迫的問題。 二是重點發展茶園管理耕作機械化。茶園管理過程中耕作是重要環節,勞動強度特別大。以往茶園的耕作大多數是靠人工勞動,不僅強度大,而且效率低,而當前農村勞動力日益短缺,茶園耕作不能有效進行,進而嚴重影響茶樹的生長與茶葉產量。因此,現階段重點發展茶園管理耕作機械化更為迫切。 三是重點發展茶葉采摘機械化。近年來,我國茶園管理中采摘工和茶園管理工季節性短缺逐年加劇,茶葉勞動力價格大幅上漲。據調研,2010年各茶葉主產地均不同程度地出現采摘工短缺現象,短缺比例高達20%~60%,采摘工價也比2009年上漲10%~50%。預計未來會出現更大面積的采摘工荒。因此,重點發展機械化采茶,是目前的重中之重。 四是加強茶園生產機械化技術與茶葉種植農藝和管理配套技術的研究。任何農機具只有與相應的農藝相配合才能取得*佳效果。因此,機械性能改進、試驗示范與配套農藝技術研究要貫穿整個茶園生產機械化的全過程。現階段,要加大對茶樹栽培技術的研究,使茶樹適用機耕條件,同時機械設計也要考慮農藝要求,這樣才能使茶園生產機械化發展取得事半功倍的效果。 五是加強茶園的標準化建設,提高茶園硬件設施水平,走規模化經營之路。規模化經營才能有效地提高機械的使用效率,規模化經營是茶園機械化的**條件。今后5~10年內,在加強相關茶園生產機械化生產**機具研究開發的同時,更重要的是加強茶園的標準化建設,新建茶園的基本建設要滿足機械化作業,對一些老茶園要進行必要的改造,以適應機械化作業要求。只有兩者有機地結合在一起,才能真正實現茶園生產機械化。
現代茶園機械裝備研究與設計 作者簡介
肖宏儒,男,農業部南京農業機械化研究所研究員,特色經濟作物生產與加工裝備研究中心主任。研究領域:農業廢棄物綜合利用、農副產品加工、經濟作物生產與加工裝備、農業機械化工程。肖宏儒,男,農業部南京農業機械化研究所研究員,特色經濟作物生產與加工裝備研究中心主任。研究領域:農業廢棄物綜合利用、農副產品加工、經濟作物生產與加工裝備、農業機械化工程。
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