農學報導
大豆初級選別機
刊登日:106/02/06
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前 言
行政院農業委員會自102 年起積極推動「調整耕作制度活化農地計畫」,雜糧作物栽種面積自此不斷的增加,但因農村人口結構老化及勞動力不足等因素,對於農業機械的需求及依賴也不斷的提高。聚焦花蓮地區,104 年有機大豆推廣種植面積已突破100 公頃,產品售價為全國最高,每公斤達300 元以上,而且供不應求。
但在推動輔導過程中,得知農友雖有意願擴大種植,但苦於無法負荷龐大的選別人力而卻步。深入調查後得知,在有機大豆產業鏈中,尚無價格合宜、處理量恰當的選別設備可供選購使用。對於每日供應量僅數百甚至數十公斤的小農而言,除了將作物載送至貿易商或糧商進行代選之外,只能以人工挑選,因此抑制了雜糧復耕和有機大豆擴大種植的能量。為此花蓮區農業改良場以低設備成本作為目標,積極開發適用轄內有機大豆產業之小型選別機。在蒐集與參考眾多的選別原理及設備後,從有限的技術選擇中,成功開發大豆初級選別機。
大豆初級選別機之原理與構造
大豆初級選別機的主要設計原理,是在物料輸送的過程中,設計可調整傾斜角度的結構,使物料在輸送表面受重力滾動。良、劣物料因為滾動磨擦力的差異,產生不同的滾動方向,藉由滾動路徑不同,達到選別分級的目的。圓潤、飽滿的大豆將滾動集中至側邊的良品收集槽;而扁皺、蟲蛀的劣質大豆和豆莢等雜質,則因為滾動性較差,將經由輸送帶輸送至尾端收集。
本機主要機構包括直流馬達、減速機、輸送帶、傳動皮帶、皮帶輪、儲料桶、螺旋出料器、毛刷、良( 劣) 品收集槽、鼓風機、水平儀、角度調整結構等。作業時馬達動力經減速機依齒數比減速,轉動傳動軸使輸送皮帶行進。大豆裝入儲料桶後,經由螺旋出料器均勻落在輸送帶上,在輸送過程同時滾動。因良、劣大豆表面特性差異,自然因顆粒分流與而選別分級。機構中的干擾毛刷,可避免物料因彼此碰撞而降低滾動性,可提高選別準確性。
機械設計概念
選別機採用工業輸送帶做為核心平台,其具有生產技術成熟,品質穩定、容易取得等優點。更重要的是,工業輸送帶因大量生產而價格便宜,可大幅降低選別機的生產成本,以達到低成本生產的目標。由於大豆收穫後常夾雜枯枝、枯梗、豆莢、沙土等雜物,本機於劣品收集槽設置鼓風機及狹縫風口,可將輕質地的雜物吹除,具有風選的功能。
本機選別準確與否的關鍵,是輸送帶的傾斜角度。因此設計輸送帶與腳座分離,並裝設水平儀於腳座上。當腳座調整至水平後,上層的輸送帶傾角才能發揮最佳的選別功能。計概念方面,為了避免大量的良品大豆重覆選別耗時,在試驗最佳參數的時候,我們選擇良品區的正確率趨近完美,而劣品區的正確率則妥協至9 成。等到第一次選別作業完成後,再將劣品區的物料進行第二次選別,挑出原本誤判的良品大豆。
機械性能與經濟效益分析
已開發的大豆初級選別機,作業能力每小時超過50 公斤,相較於人力效率提高七倍以上,可大幅節省作業時間。而且操作簡單方便,可免去人力挑選的辛勞。若以時薪120 元計算,每公噸產量可節省人力成本約一萬五千元,大約2 至4 期作即可回收設備成本,是符合公頃級以下農田規模的新型農機。本機之效能介於人力選別與進口大型選別設備之間,可有效解決人力選別缺口,且快速回收設備成本。三者效能比較整理如表。
本機經過傾角最佳化調校後,選別精度超過95%。已取得新型專利( 專利證號:第M498630 號) 及技術報告的保護,並技術授權予統農機械有限公司量產*,每臺售價約六萬
元( 確切售價依廠商報價為準)。除了適用於大豆選別,本機也可應用於黑豆、豌豆及紅豆等圓粒狀農作物的選別作業。
結 語
大豆初級選別機以簡易的物理原理與低成本的機械平台完成開發,在研發過程充分與農友對談,以了解使用者需求,適時改良與擴充設備功能。經轄內多位農友協助試驗,評估本機可有效解決小農在選別作業的人力缺口。
大豆初級選別機的推廣時程,適逢行政院提出「消費提振措施」。在農糧署東區分署的推薦下,本機榮獲納入農委會「補助購置小型農機具實施計畫」的補助機型。每臺最高補助金額為2 萬元,可大大減輕農友的購置負擔。而為了讓農友購買到物美價廉的機器,本機經申請且通過由農試所把關的「農機性能測定」,以保障補助農機的品質。期待本機的研發能藉由補助方案及性能測定的推升,真正落實於我國雜糧產業,協助農友提高國產有機大豆品質,增加農民總收益,進而強化有機大豆產業鏈及擴大活化農地面積。
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* 統農機械有限公司。
電話:(04)2278-7119。
地址:台中市太平區鵬儀路364 號
張光華 簡宏諭 余德發 施清田
行政院農業委員會自102 年起積極推動「調整耕作制度活化農地計畫」,雜糧作物栽種面積自此不斷的增加,但因農村人口結構老化及勞動力不足等因素,對於農業機械的需求及依賴也不斷的提高。聚焦花蓮地區,104 年有機大豆推廣種植面積已突破100 公頃,產品售價為全國最高,每公斤達300 元以上,而且供不應求。
但在推動輔導過程中,得知農友雖有意願擴大種植,但苦於無法負荷龐大的選別人力而卻步。深入調查後得知,在有機大豆產業鏈中,尚無價格合宜、處理量恰當的選別設備可供選購使用。對於每日供應量僅數百甚至數十公斤的小農而言,除了將作物載送至貿易商或糧商進行代選之外,只能以人工挑選,因此抑制了雜糧復耕和有機大豆擴大種植的能量。為此花蓮區農業改良場以低設備成本作為目標,積極開發適用轄內有機大豆產業之小型選別機。在蒐集與參考眾多的選別原理及設備後,從有限的技術選擇中,成功開發大豆初級選別機。
大豆初級選別機之原理與構造
大豆初級選別機的主要設計原理,是在物料輸送的過程中,設計可調整傾斜角度的結構,使物料在輸送表面受重力滾動。良、劣物料因為滾動磨擦力的差異,產生不同的滾動方向,藉由滾動路徑不同,達到選別分級的目的。圓潤、飽滿的大豆將滾動集中至側邊的良品收集槽;而扁皺、蟲蛀的劣質大豆和豆莢等雜質,則因為滾動性較差,將經由輸送帶輸送至尾端收集。
本機主要機構包括直流馬達、減速機、輸送帶、傳動皮帶、皮帶輪、儲料桶、螺旋出料器、毛刷、良( 劣) 品收集槽、鼓風機、水平儀、角度調整結構等。作業時馬達動力經減速機依齒數比減速,轉動傳動軸使輸送皮帶行進。大豆裝入儲料桶後,經由螺旋出料器均勻落在輸送帶上,在輸送過程同時滾動。因良、劣大豆表面特性差異,自然因顆粒分流與而選別分級。機構中的干擾毛刷,可避免物料因彼此碰撞而降低滾動性,可提高選別準確性。
機械設計概念
選別機採用工業輸送帶做為核心平台,其具有生產技術成熟,品質穩定、容易取得等優點。更重要的是,工業輸送帶因大量生產而價格便宜,可大幅降低選別機的生產成本,以達到低成本生產的目標。由於大豆收穫後常夾雜枯枝、枯梗、豆莢、沙土等雜物,本機於劣品收集槽設置鼓風機及狹縫風口,可將輕質地的雜物吹除,具有風選的功能。
本機選別準確與否的關鍵,是輸送帶的傾斜角度。因此設計輸送帶與腳座分離,並裝設水平儀於腳座上。當腳座調整至水平後,上層的輸送帶傾角才能發揮最佳的選別功能。計概念方面,為了避免大量的良品大豆重覆選別耗時,在試驗最佳參數的時候,我們選擇良品區的正確率趨近完美,而劣品區的正確率則妥協至9 成。等到第一次選別作業完成後,再將劣品區的物料進行第二次選別,挑出原本誤判的良品大豆。
機械性能與經濟效益分析
已開發的大豆初級選別機,作業能力每小時超過50 公斤,相較於人力效率提高七倍以上,可大幅節省作業時間。而且操作簡單方便,可免去人力挑選的辛勞。若以時薪120 元計算,每公噸產量可節省人力成本約一萬五千元,大約2 至4 期作即可回收設備成本,是符合公頃級以下農田規模的新型農機。本機之效能介於人力選別與進口大型選別設備之間,可有效解決人力選別缺口,且快速回收設備成本。三者效能比較整理如表。
本機經過傾角最佳化調校後,選別精度超過95%。已取得新型專利( 專利證號:第M498630 號) 及技術報告的保護,並技術授權予統農機械有限公司量產*,每臺售價約六萬
元( 確切售價依廠商報價為準)。除了適用於大豆選別,本機也可應用於黑豆、豌豆及紅豆等圓粒狀農作物的選別作業。
結 語
大豆初級選別機以簡易的物理原理與低成本的機械平台完成開發,在研發過程充分與農友對談,以了解使用者需求,適時改良與擴充設備功能。經轄內多位農友協助試驗,評估本機可有效解決小農在選別作業的人力缺口。
大豆初級選別機的推廣時程,適逢行政院提出「消費提振措施」。在農糧署東區分署的推薦下,本機榮獲納入農委會「補助購置小型農機具實施計畫」的補助機型。每臺最高補助金額為2 萬元,可大大減輕農友的購置負擔。而為了讓農友購買到物美價廉的機器,本機經申請且通過由農試所把關的「農機性能測定」,以保障補助農機的品質。期待本機的研發能藉由補助方案及性能測定的推升,真正落實於我國雜糧產業,協助農友提高國產有機大豆品質,增加農民總收益,進而強化有機大豆產業鏈及擴大活化農地面積。
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菁菁(達人級會員)發表於 106/11/15
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