烤烟活动箱式装烟框及提升装置的设计与应用

付继刚，陈杰，张辉全，唐椿林，潘凤江，张继

贵州省烟草公司黔东南州公司，贵州省凯里市清江路33号 556000

烤烟活动箱式装烟框及提升装置的设计与应用

付继刚，陈杰*，张辉全，唐椿林，潘凤江，张继

贵州省烟草公司黔东南州公司，贵州省凯里市清江路33号 556000

为解决烟叶采收烘烤过程中劳动强度大、用工成本高等问题，设计了一种新型烤烟活动箱式装烟框以及配套使用的烟叶运输、上炕提升装卸装置。利用活动箱式装烟框装烟烘烤，可以在烟叶采收后直接装框，无编捆烟叶过程，避免鲜烟叶因编捆、反复装卸等造成破损、残伤。采用半自动化提升装置，可以简化烟叶上炕流程，降低劳动强度，减少劳动用工成本。采用该设备与常规挂竿烘烤、散叶堆烤方式进行了对比试验。结果表明：利用该装置可实现烟叶成熟采收、上炕烘烤等操作，每烘烤出1 kg干烟叶劳动用工成本分别比挂竿烘烤、散叶堆烤降低56.95%和23.81%。与挂竿烘烤相比，减少能耗成本0.38元/kg干烟叶，减少劳动用工成本1.27元/kg干烟叶，总成本降低1.65元/kg干烟叶；与散叶堆烤相比，总成本降低0.28元/kg干烟叶。该设备操作简便，实现了烟叶运输、上炕过程的半自动化，有效提升了烟叶烘烤机械化作业水平。

烤烟；活动箱式装烟框；提升装置；用工成本；能耗成本

随着我国烤烟生产规模化和现代烟草农业的不断发展，烟叶烘烤的劳动强度和技术难度已成为制约烤烟生产水平提升的重要因素。近年来，我国烟草行业倡导使用先进的生产方式组织烟叶规模化种植，以实现烟叶生产“减工降本、提质增效”。但烟草种植和调制依然是劳动密集型农业活动，从而制约了现代烟草农业的可持续发展。随着科技发展和研究的深入，烟叶烘烤设备不断演变，由单个的自然通风气流上升式烤房发展到密集式烤房群，由人工观测烟叶变化调整烟叶烘烤过程的温湿度到自动化精准控温、控湿，烟叶烘烤能源也是由煤变电、由电变太阳能的综合利用［1-3］。同时对不同的装烟烘烤设备也进行了研究，文献［4-8］表明，利用烟夹、散叶堆放、插签、烟筐等方式，将烟叶夹持、码放或堆积到密集烤房内，与常规的挂杆绑烟相比，减少了前期绑杆上炕、烤后解绳等环节，提高了烟叶烘烤品质，降低了烘烤环节用工成本、劳动强度、能耗费用等［9-10］。但目前所使用的烘烤装烟方式尚不够成熟，由于操作技术难度大，烟叶装车、上下炕仍然由人工操作，劳动强度大，限制了其发展。同时随着农村产业结构的调整，农村劳动力向城市转移，劳动力减少，农民对烟叶机械化生产需求日益迫切［11］。为此，针对黔东南州烟叶采收烘烤过程劳动强度大、投入成本高等问题，设计了一种活动箱式烘烤装烟框，以及配套使用的烟叶运输、上炕提升装卸装置，以简化烟叶上炕流程，避免人工多次接触烟叶，造成烟叶残伤、破损，降低劳动强度，减少劳动投入成本，进一步提高烟叶烘烤机械化作业水平。

1 系统组成

1.1 系统结构

1.1.1 活动箱式烘烤装烟框

活动箱式烘烤装烟框主要由转动钢管、金属网、钢筋连接杆、铰接螺母等材料制作而成，见图1。其中，前框架2与后框架3分别铰接在底部网架1的两平行侧。左连接杆4和左网格6的一端铰接在后框架3上，另一端与前框架2卡接。右连接杆5和右网格7的一端铰接在前框架2上，另一端与后框架3卡接。中间格架8为三层以上，第一层的一侧铰接在前框架2右柱上，另一侧卡接在前框架2左柱上；第二层的一侧铰接在右网格7上，另一侧卡接在左网格6上；第三层的一侧铰接在右网格7上，另一侧卡接在左网格6上；最后一层固定连接在后框架3上。将矩形装烟框的各面采用铰链和锁扣固定的方式进行连接，不使用时可将其折叠，便于存储和运输。在烟农收烟季节，将装烟框运送到田边发放给烟农，直接将采摘的烟叶有序地放入烟框，实现田间烟叶采收、装框一体化，减少烟叶输送及打捆上炕流程对烟叶造成的损伤［12］。

图1 活动箱式烘烤装烟框示意图

1.1.2 车载鲜烟叶装卸装置

车载鲜烟叶装卸装置主要由4根固定支架、2根横向钢制轨道、1根竖向轨道、移动滚轮、移动小车、升降电动葫芦等部分组成，见图2。在4根固定支架1底端设有固定架8，固定架8卡接在车厢侧挡板上，通过螺栓固定。固定支架1上安装有两根与车厢侧挡板垂直的横向轨道2，横向轨道2上分别安装有移动滚轮3，移动滚轮3上安装有竖向轨道4，竖向轨道4上连接有移动小车5和限位卡9，移动小车5上连接有升降电动葫芦6和推动手柄7。将该装置安装在货车车厢内，钩挂活动箱式烘烤装烟框，直接利用车载电源，实现烟叶装载机械化操作，操作简便，适用性强，可实现鲜烟叶采收、运输和装卸一体化［13］。

图2 车载鲜烟叶装卸装置示意图

1.1.3 内置提升装置的烟叶烤房

内置提升装置的烟叶烤房主要由烤房顶端钢制轨道、行车、吊运电动葫芦及挂架组成，见图3。在烤烟房1的顶部安装有轨道2，轨道2上连接有行车和电动葫芦3，电动葫芦3的挂钩上连接有挂架4。在装箱烟叶上炕时通过吊运控制器控制电动葫芦完成搬运工作，能够提高工作效率，减少人员配备。轨道端部延伸出烤烟房门1～2 m，可以使电动葫芦移出烤烟房，增加行车的吊物行程，也可防止烤烟时高温对电动葫芦造成损坏［14］。

图3 内置提升装置的烟叶烤房示意图

1.2 工作流程

利用烤烟活动箱式装烟框、提升装置完成成熟烟叶采收、上炕烘烤等工作需要5个步骤，见图4。第1步：在烟田边选择平坦的地面，将折叠存放的活动箱式装烟框撑开，竖直摆放。第2步：将采摘的鲜烟叶直接平放入烟框内，叶柄朝向烟框底网，按照田间采摘鲜烟叶的素质（成熟度、病残伤程度等）及天气状况，合理控制装烟密度，保持烟叶摆放整齐。第3步：将装满烟叶的烟框利用车载烟叶装卸装置提升装车，烟框间用木板隔开，防止烟叶出现损伤。第4步：将烟叶运输至密集烤房群，利用烤房内置的提升装置将烟框装载上炕，每层烟框之间用木板间隔。第5步：烟叶烘烤结束后，人工将装烟框搬运下炕，取出烟叶，将烟框折叠存放。

图4 烟叶装框运载、上炕烘烤流程图

2 应用效果

2.1 试验设计

试验于2012—2014年分别在贵州省黔东南州麻江、施秉、镇远3县进行。供试烤烟品种为云烟87，试验田土壤肥力中等，按当地优质烟叶生产技术规程进行栽培管理，适时成熟采收。

在临近各试验点的烤房群中选择规格一致的气流上升式密集烤房。设3个不同烘烤处理，T1：普通烟杆绑烟挂烤；T2：散叶打捆堆烤；T3：活动箱式装烟框装烟堆烤。每个处理重复3次，各处理根据试验设备自身的特点合理控制烤房内的装烟容量，按照三段式烘烤工艺进行调制，并根据烘烤过程中烟叶实际变化情况控制各阶段的温湿度及时间。

2.2 测定项目

调查记录3个不同处理鲜烟叶上炕量（kg）、烤后烟叶下炕量（kg）、烟叶从采收到烘烤完下炕的整个过程劳动用工成本，统计3种处理烘烤过程中的耗煤量（kg）和耗电量（kW·h）。

2.3 结果与分析

2.3.1 不同处理装烟容量及能耗分析

在烘烤环节中，通过增加装烟容量，提高装烟密度，能够有效降低烟叶烘烤能耗成本。由表1可见，3种不同装烟方式中，单炕鲜烟叶装载量以T1最低，为3 269.7 kg/炕，T2、T3两种烘烤方式的装烟容量基本一致，T2装烟容量比T1高48.33%，T3装烟容量比T1高50.14%。在3个不同处理中，烟叶烘烤能耗成本随着烟叶部位的升高而降低，T2、T3间能耗成本差别不大，仅差0.02元/kg干烟叶；而与T1相比，T2和T3能耗成本分别降低0.40和0.38元/kg干烟叶，节约能耗成本超过24.52%。

2.3.2 不同处理劳动用工成本对比

3种不同装烟方式中，随着装烟容量的增大，烟叶采收烘烤过程中劳动用工成本明显降低，见表2。与T1相比，T2用工成本为1.26元/kg干烟叶，降低了43.50%。T2在烟叶打捆过程节约人工2个/炕，在烟叶上炕、下炕过程节约人工2个/炕，由于T2装烟容量比T1大，在烟叶采摘过程中多用人工2个/炕，总的人工投入少2个/炕。T3采用了半自动化的机械设备，其单炕烟人工成本最低，为10个/炕，比T1少5个人工，比T2少3个人工，劳动用工成本仅为0.96元/kg干烟叶，分别比T1、T2降低56.95%和23.81%。在烟叶烘烤过程中，由于T3装烟容量大，且在烟叶采摘后直接装箱，因此采摘人工投入比T1、T2都高，但其在采摘过程中完成了烟叶编捆环节，不需要再投入人工编捆烟叶，烟叶采摘后直接从田间运回并且利用提升装置进行烟叶上炕，从而降低了上下炕的用工成本。

表1 不同装烟方式装烟容量及能耗

表2 不同装烟方式每炕烟用工成本对比①

3 结语

在烤烟生产过程中，烟叶采收烘烤环节的用工较多，约占整个烟草生产过程用工量的2/3。近年来，我国烟草机械发展较快，但是烟叶烘烤机械（采收机、编烟机、烟夹和烟框、箱、装载装置等）的发展相对滞后。我国自20世纪末期从国外引进了烟夹夹烟技术，但国内密集烘烤工艺技术并没有因此得到突破，烘烤效果不理想。传统的手工绑烟、挂竿烘烤等方式仍然被密集烤房所采用，烟农的劳动强度没有得到根本改变［15-16］。随着我国引进、借鉴巴西散叶堆烤技术，简化了烟叶编装和上下炕工序，减少了用工投入和烟叶损失，该技术逐渐成为国内研究热点。但受多种因素制约，我国烟叶生产机械化生产总体水平仍较低，实现编烟、烟叶装载运输、上下炕机械化仍将是科技人员关注和研究的重点［17］。

新型烤烟活动箱式装烟框及半自动化提升装置，利用活动箱式装烟框装烟烘烤，增加了单炕烟烘烤量，降低了能耗成本，可以在烟叶采收后直接装框，省去了编捆烟叶过程，避免了鲜烟叶反复上下车装卸、编捆等操作造成烟叶破损、残伤。采用半自动化的提升装置，降低了烟叶运输过程中烟叶上车、上炕的劳动强度，减少了劳动用工成本，每烘烤1 kg干烟叶劳动用工成本分别比挂竿烘烤、散叶堆烤降低56.95%和23.81%。利用该装置进行烟叶烘烤，比常规挂竿烘烤减少能耗成本0.38元/kg干烟叶，减少劳动用工成本1.27元/kg干烟叶，总成本降低1.65元/kg干烟叶；与散叶堆烤相比，总成本降低0.28元/kg干烟叶。该装置操作简单，使用方便，有效提升了烟叶烘烤机械化作业水平。

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责任编辑 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

黔东南州科学技术项目“烤烟活动箱式装烟烘烤技术研究与应用”（201128）。

付继刚（1968—），硕士，农艺师，主要从事烟叶生产及科技管理工作。E-mail：jigang_fu@163.com；*

陈杰，E-mail：hnchenjie002@126.com

付继刚，陈杰，张辉全，等.烤烟活动箱式装烟框及提升装置的设计与应用［J］.烟草科技，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.