農(nóng)機大全網(wǎng)（www.97661a.com）最新農(nóng)機信息：割膠設備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，農(nóng)機新產(chǎn)品,二手農(nóng)機,農(nóng)機補貼目錄,農(nóng)機價格查詢,農(nóng)機報價大全，更多農(nóng)機資訊請查看：農(nóng)機資訊

　　割膠設備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

種植橡膠樹就是為了獲得天然橡膠，而獲得天然橡膠的唯一方法就是割膠。從人工栽培橡膠樹開始，如何獲得較高的橡膠產(chǎn)量是人們一直追求的目標。

橡膠樹是通過割膠來獲取經(jīng)濟產(chǎn)量的，橡膠樹投產(chǎn)后，可割膠30～40年，相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段割膠勞動投入占整個橡膠生產(chǎn)勞動總投入的70%以上，由此可見，割膠生產(chǎn)是橡膠生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)。

割膠同時是一項對技術要求較高的手工工作，割膠技術和割膠制度的好壞，不僅影響當前的產(chǎn)量，還會影響整個生產(chǎn)周期的產(chǎn)量，甚至還會影響橡膠樹的壽命，因此，割膠技術也是橡膠生產(chǎn)的關鍵技術。

為了提高橡膠產(chǎn)量，近些年橡膠生產(chǎn)主要是通過改變割膠生產(chǎn)頻率和割膠長度制度以及生產(chǎn)工藝路線實現(xiàn)，而割膠的工具以及割膠的方式并沒有改變，仍然使用人工割膠，割膠生產(chǎn)勞動依然投入很大，為減少膠工投入勞力，有必要采用機械化割膠方式。

1  天然橡膠概況

天然橡膠是關系國計民生的重要戰(zhàn)略物資，它與鋼鐵、石油和煤炭并列為現(xiàn)代社會4大工業(yè)原料，天然橡膠兼具農(nóng)業(yè)屬性與資源屬性，是4大基礎工業(yè)原料中唯一的可再生資源，被廣泛應用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防等領域，因此，世界各國都十分關注天然橡膠的發(fā)展。我國植膠業(yè)是從20世紀70年代開始的，是在被世界橡膠權威機構列為“植膠禁區(qū)”的北緯18°～24°地區(qū)發(fā)展起來的，經(jīng)過幾十年的不懈努力，國產(chǎn)橡膠為我國國民經(jīng)濟發(fā)展和現(xiàn)代國防建設作出了重大貢獻。

1.1  全球供需格局

天然橡膠的產(chǎn)量受種植面積、單產(chǎn)、割膠經(jīng)濟性和天氣等因素影響。全球范圍來看，天然橡膠主要產(chǎn)區(qū)在東南亞國家，需求地主要在亞太地區(qū)。2010年全球天然橡膠產(chǎn)量為1 042.8萬t，消費量為1 080.6萬t，供需短缺37.8萬t，2016年全球天然橡膠產(chǎn)量為1 160萬t，消費量為1 250萬t，供需短缺90萬t，天然橡膠產(chǎn)量年平均增長率為3.15%，消費量年平均增長率為2.76%。

橡膠的需求主要為輪胎生產(chǎn)，中國、日本、韓國、印度、泰國和澳大利亞等地的輪胎產(chǎn)能占據(jù)全球總產(chǎn)能的50%左右，這些地區(qū)人口密度大，對乳膠制品的需求也較大。

1.2  生產(chǎn)和進出口概況

天然橡膠的主產(chǎn)國主要有泰國、印度尼西亞、馬來西亞、印度、越南和中國，產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的84%。IRSG最新數(shù)據(jù)顯示，2017年全球天然橡膠產(chǎn)量為1 385.5萬t，同比增長5.6%，亞太地區(qū)產(chǎn)量增長5.3%，其中泰國、印度尼西亞、越南和馬來西亞產(chǎn)量分別為446.4萬t、304萬t、113萬t和88.8萬t，同比分別增長2.9%、3.1%、12.4%和-0.6%，中國產(chǎn)量為118.9萬t，同比增長9.2%。2017年非洲和南美洲地區(qū)產(chǎn)量分別為67.1萬t和36.4萬t，同比分別增長11.5%和4.3%。

1.3  下游消費

天然橡膠的需求主要為輪胎、橡膠制品和乳膠制品等，輪胎占據(jù)橡膠需求的70%左右。2016年全球輪胎產(chǎn)能達到4.4億條，輪胎產(chǎn)能增速為4%。全球范圍來看，輪胎產(chǎn)能主要集中在中國、北美和西歐，國家上來看，中國、美國、韓國、日本和德國是主要的輪胎產(chǎn)地和需求地，這些國家的汽車產(chǎn)量也位居前位。

2  割膠技術對比

圖1所示為傳統(tǒng)割膠方式，傳統(tǒng)割膠方式是一種精細的技術性很強的手工操作。工具的優(yōu)劣程度、操作的熟練水平都會直接影響到橡膠樹的產(chǎn)量和橡膠樹的健康狀況。隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，越來越多青年外出務工，新老人員斷檔，割膠從業(yè)人數(shù)下降。

每天凌晨兩三點是一天中排膠量最多的時候，為了獲得質(zhì)量上乘的膠乳，割膠工往往選擇在深夜出門工作，膠林里唯一的光源就是膠工頭頂?shù)哪z燈，為了防止隱藏在黑夜的蚊蟲、蛇和蜈蚣等的叮咬，膠工都會穿上長袖長褲和雨鞋，平均割膠季的溫度超過30℃，人工割膠環(huán)境惡劣，勞動強度大。

機械化割膠問題迫切需要解決，隨著割膠技術和相關科研工作的進展，已有割膠設備投入使用，機械化割膠提高了橡膠產(chǎn)量，降低了對膠工的技術要求，圖2所示為機械化割膠方式。

圖1  傳統(tǒng)割膠方式

割膠設備刀具材質(zhì)選用8Cr18MoV，材料碳含量0.8％，鉻含量13％，鉬含量＜1％，釩含量＜1％，是一種高碳不銹鋼，晶粒細，耐磨，適合空冷的熱處理方法，是割膠設備刀具首選材料。

電動割膠和全自動割膠機技術與傳統(tǒng)割膠比較，能夠降低膠工勞動強度和割膠技術難度，緩解了割膠勞動力短缺問題，同時能夠提高橡膠產(chǎn)量，橡膠樹的壽命也得以增加。

圖2  機械化割膠方式

3  割膠工具

傳統(tǒng)割膠工具有膠刀、磨刀石和膠刮等，其中最主要的為膠刀。目前不僅我國，東南亞地區(qū)的很多國家采用的也都是較為傳統(tǒng)的膠刀，以人工割膠為主。膠工需求量大，割膠速度慢，對膠工技術要求高。我國對割膠制度的研究較多，對割膠工具的研究較少。

近年來，為了降低工人割膠的參與程度和勞動強度，一些企業(yè)和科研院所單位，正努力研究開發(fā)機械化、自動化和智能化的割膠設備來替代人工割膠，以使膠工可以從辛苦的割膠勞作中解放出來，大幅度減少橡膠生產(chǎn)成本，推進橡膠事業(yè)的良好發(fā)展。

3.1  割膠刀結構與特點

割膠道具要求使用小圓口推刀或拉刀，禁用三角刀，在走刀方式上，割膠技術要求下刀收刀夠深且整齊，行刀穩(wěn)準輕陜，割線平順，深度均勻等。工具的優(yōu)劣程度，操作的熟練水平都會直接影響到橡膠樹的產(chǎn)量和橡膠樹的健康狀況。

在膠園生產(chǎn)中，雖然其他撫管措施相同，但由于割膠工具和割膠技術的不同，橡膠樹的產(chǎn)量也會有很大差異。通常，技術嫻熟優(yōu)良的膠工相同時間可以比技術一般的膠工多產(chǎn)20％～30％的橡膠，并且傷樹少，耗皮少，樹皮再生速度快，今后的橡膠產(chǎn)量也高，橡膠樹的壽命也長。圖3所示為割膠刀。

圖3  割膠刀

3.2  電動割膠刀結構與特點

電動割膠刀由切割器、電源、控制器和變速箱等構成，集成了電子與電路信號控制，一鍵式操作讓割膠更簡便，電動代替手動，可以提高割膠勞動效率，降低膠工勞動強度和割膠技術難度，特殊的限位裝置能很好的調(diào)控割膠深度和厚度，可以將耗皮量控制在1.5～1.8 mm，減輕了膠刀對橡膠樹乳管的壓迫，增加乳膠排放量。

電動割膠刀刀片鋒利、耐用、震動小，同時膠刀具有體積小、質(zhì)量適中、轉速均勻和切割效率高等特點，改進電機轉速及扭矩輸出控制等，可以使割膠更平穩(wěn)，具有良好發(fā)展?jié)摿ΑＯ嚓P試驗表明，電動割膠刀與傳統(tǒng)膠刀相比，割完200株橡膠，電動膠刀可節(jié)約0.5 h，熟練使用電動割膠刀可比傳統(tǒng)膠刀效率提升15%~30%。

電動割膠刀使用簡單易學，新手正常3～5 d能學會，培訓成本低，使用電動割膠刀，可減少割膠傷樹現(xiàn)象的發(fā)生，有利于延長膠園的經(jīng)濟壽命，電動割膠刀輕巧，便于攜帶，能夠減輕割膠工人野外作業(yè)負重，降低勞動強度。

電動割膠刀價格低廉，按一個膠工管理2.67 hm²計算，購機成本加上易損部件維修費用，膠園每年使用成本在300～450元/hm²，膠農(nóng)可以負擔，電動割膠刀逐漸受到了膠農(nóng)的喜愛。圖4所示為電動割膠刀。

3.3  全自動割膠機結構與特點

全自動割膠機主要由綁樹固定架和分別安裝于綁樹固定架上下兩端的兩個環(huán)形行星齒輪外殼組成。兩行星齒輪外殼之間設置矢量移動刀架總成，矢量移動刀架總成上設置齒輪軸，矢量移動刀架總成內(nèi)設置電機和帶齒輪齒條的割膠刀架，割膠刀架內(nèi)設置割膠刀總成，割膠刀總成的頂端連接絲杠，轉動絲杠可使割膠刀總成在割膠刀架內(nèi)上下移動。

全自動割膠機無需人工操作，可由自動控制系統(tǒng)按照設定程序控制電機的啟動和正反轉，噴涂催化劑總成的啟停、噴涂時間和噴涂量。自動控制系統(tǒng)還可以通過輸入輸出模塊與外界進行通信，接收上位機指令，更新內(nèi)部程序設定，將割膠機的各項工作狀態(tài)隨時向外傳輸。

設備使用1 200 mA·h的鉛酸電池，平均使用周期為60～90 d，全自動割膠機采用是模塊化設計，機械部件通用，拆裝簡單，機構穩(wěn)定，同時全自動割膠機為全日制自動運行，一次設定無需更改，相對人工割膠，成本大幅降低，全自動割膠機為半封閉式結構，能夠防腐蝕、防雨，保持局部干燥，可解決雨天不能割膠的問題，全自動割膠機可解放勞動力，大幅降低人工數(shù)量和工作強度。

圖4  電動割膠刀

使用全自動割膠機需要在每棵樹上安裝1臺，每周換刀，每月對刀頭進行一次微調(diào)整，每年維護1次，一定程度上提高了生產(chǎn)成本。不規(guī)則或異形樹干不能保證順利完成割膠任務，有些膠林是開放式的，可能會出現(xiàn)全自動割膠機丟失的情況。圖5所示為全自動割膠機。

圖5全自動割膠機

4  發(fā)展趨勢

隨著勞動力成本提高和技術的發(fā)展，機械化割膠技術會越來越成熟。目前來看，割膠設備會向以下2個方面發(fā)展。

4.1  電動割膠機（半自動）

電動割膠機是基于經(jīng)濟性、便攜式理念設計的，在人工輔助下實現(xiàn)半機械化高效割膠，割膠效率≤15 s/株，有效降低了割膠難度和作業(yè)強度，提高了效率，電動割膠機是目前主要的發(fā)展趨勢，也是實現(xiàn)全自動機械化的過渡階段。電動割膠機設計應注重改進切割刀片、限位保護裝置、電子控制器集成、動力傳輸方式和小型一體化等關鍵核心技術。

4.2  全自動割膠機

針對天然橡膠人力割膠技術難度大、膠工勞動強度大和人力成本高等問題，開發(fā)全自動割膠機，全自動割膠機在膠園輔助設施作用下，可實現(xiàn)完全替代人工的機械割膠，割膠效率≤30 s/株，全自動割膠機是未來割膠技術的主要發(fā)展趨勢。全自動割膠機創(chuàng)新應注重改進割膠機械手自動控制和割膠刀頭與限位保護等關鍵核心技術，努力實現(xiàn)信息感知智能化，割膠控制精準化，割膠作業(yè)自動化。

5  結束語

機械化割膠技術需要科研單位與企業(yè)單位合作，完善、制定一系列的標準和操作規(guī)程，協(xié)同創(chuàng)新，生產(chǎn)出效果更好的可用于實際生產(chǎn)的割膠設備，降低膠工勞動強度，減少橡膠生產(chǎn)成本，從而增加我國橡膠產(chǎn)品應用競爭能力。

本文來源于2018年6期《農(nóng)業(yè)工程》雜志（中國科技核心期刊），作者：黃華，魏博，張迪，高玉平

雜志訂閱：進入農(nóng)業(yè)機械微店

論文投稿：www.d1ae.com（在線投稿）

nygc_2011@163.com（郵箱投稿）