烟草打顶抑芽机的研究进展

吴志男 荣铭铭 李卫 黄玉祥 杜兴华

1、西北农林科技大学 2、中国烟草总公司陕西省公司

前言

烟草是全球重要的经济作物之一，在其种植过程中，打顶和抑芽是至关重要的环节，直接影响到烟草植株的生长和品质[1]。传统的打顶和抑芽工作由人工进行，不仅费时费力，劳动强度大，而且容易造成烟叶的损伤和浪费[2]。随着农民对烟草产量及质量要求的提高，中国烟草生产急需进入全程、全面机械化[3]。本文旨在根据打顶抑芽装置的结构设计以及动力系统分类，进行分析目前烟草打顶抑芽技术的研究进展，阐述烟草打顶抑芽技术的发展前景，来促进烟草生产的现代化、智能化和机械化水平的提升，以及烟草行业的发展和生产质量的提高。

1 便携式打顶抑芽装备

便携式烟草打顶抑芽是一种利用机械设备辅助对烟叶进行管理和修剪的技术，在烟草种植和稳产增收方面有重要作用。与传统的手工打顶抑芽方式相比，便携式烟草打顶抑芽机械效率更高、效果更佳、成本更低，大大提高了烤烟的生产效益[4]。因此，便携式烟草打顶抑芽机械已经成为打顶抑芽的重要手段之一，得到广泛应用[5]。

1.1 一种轻便式烟草打顶抑芽机

韩小斌等[5]针对解决我国西南地区大面积种植烟草所需的自动化打顶抑芽作业的问题，提出如图1 所示采用轻便式烟草打顶剪切机构，利用电动机驱动的方案，经过计算和试验确定参数和选用电动机的参数。该机构不仅结构简单、容易携带，而且能够可靠的完成相应的打顶抑芽作业。

图1 轻便式烟草打顶抑芽机结构示意图

1.2 一种手持式电动烟草打顶抑芽系统

杜毅鹏等[3]针对我国西南丘陵地区烟草种植中打顶抑芽的需求，设计了一种如图2 所示的手持式电动烟草打顶抑芽系统，该系统通过根据不同的信号对各个零部件进行控制，保证系统正常运行，从而实现打顶抑芽以及消毒等作业。

图2 手持式电动烟草打顶抑芽系统结构示意图

1.3 一种轻简式烟草打顶抑芽机

夏志林等[3]设计了一种适合山地丘陵地区使用烟草打顶抑芽机，其结构如图3 所示，该机器结合烟草秆的结构特点和人工打顶抑芽的步骤研制而成，该机构通过采用无刷直流电机驱动，配合单片机控制药泵喷药的位置和药量，可以稳定、可靠地完成打顶抑芽等烟草种植作业。

图3 轻简式烟草打顶抑芽机控制系统结构示意图

1.4 一种电动烟草打顶抑芽机

针对西南地区地形复杂烟、草的打顶抑芽困难问题，许元珺等[7]设计了一种如图4 所示电动烟草打顶抑芽机。该机器具有体积小、重量轻、便于携带等特点，适合西南丘陵地区的烟草打顶作业。通过将电动机与钢丝绳相结合，实现了对烟株顶端茎秆的剪切和抑芽剂的喷洒。

图4 电动烟草打顶抑芽机结构示意图

2 自走式打顶抑芽装备

随着烟草行业的发展，实现烟草的机械化管理是不可阻挡的趋势，自走式烟草打顶抑芽装置作为一种高效的烟草栽培工具，未来发展潜力非常大[8]。部分自走式打顶抑芽机构如下所示：

2.1 夹持式烟草智能打顶机

范国强[9]设计了一种夹持式智能打顶机，用于解决现有打顶抑芽机难以实现烟花收集的问题，其总体结构如图5 所示。该打顶机结构紧凑，功能丰富，通过识别烟草高度，配合打顶、抑芽、消毒、收集等系统，可以完成烟草收拢、夹持、切割、消毒、喷施和收集等各个环节。

图5 烟草夹持式智能打顶机总体结构示意图

2.2 3YDX- 3 型烟草打顶抑芽机

耿爱军等[10]设计了一种如图6 所示的新型的烟草打顶抑芽机—3YDX-3 型烟草打顶抑芽机，其集吹风、烟草高度识别、打顶抑芽和刀片消毒系统于一体，不仅能够完成烟草打顶抑芽以及刀片消毒作业，还采用了机电一体化技术，对烟草高度进行精确识别、精准喷药。

图6 3YDX- 3 型烟草打顶抑芽机总体结构示意图

2.3 一种上斜式烟草打顶机

李慧等[11]设计了一种烟草打顶机构、装置及打顶机，如图7 所示。这种打顶机由上斜式打顶刀、直线运动模组组成，上斜式打顶刀通过支撑座安装于滑片一侧，滑片另一侧与直线运动模组固定，将切割下来的烟芽通过烟芽收集装置进行回收，避免了打碎的烟芽掉落地表引起的污染问题。

图7 上斜式打顶机

3 发展趋势

烟草打顶抑芽机作为烟草生产中的重要设备，其发展方向应该是：

（1）提高自动化程度

未来的烟草打顶抑芽机应该具有更加智能化的控制系统和更加有效的传感器，更好地感知环境和作物生长状况，以便更好地实现烟草打顶。

（2）优化结构设计，加强可靠性和稳定性

未来的烟草打顶抑芽机应该进行结构设计的优化，采用更加牢固的材料，使装置在作业过程中更加稳定，通过采用更先进的控制技术使装置，使装置在作业过程中更加可靠，使其更加轻便、高效、易于清洁和维护。

（3）推广应用

在未来，应该进一步加强技术的宣传普及，推动烟草打顶抑芽机在更多的烟草种植区推广应用。

4 结语

对于便携式和自走式两种技术，应根据其各自的特点进行革新，根据具体实际情况选择使用。对于便携式打顶抑芽机，它有着便携性强、操作简单、维护容易、适用范围广等优点，可以在丘陵山区小地块的应用。而对于自走式打顶抑芽机，它能够做到操作简单、效率高、自动化程度高、能够减少人工劳动强度，可应用于较大地块的烟田。未来的自走式打顶抑芽机需要朝着自动化、多样化、信息化、智能化的方向发展。