徐立青 崔永杰

摘要：目前，我國食用菌裝袋機大多為半自動化設(shè)備，其中進料、攪拌、出料等工序均可實現(xiàn)機械化，但是套袋工序至少需要2名工人完成，在人工套袋過程中存在工人勞動強度大、工作性質(zhì)危險、生產(chǎn)效率低、菌棒污染嚴重等問題，為了解決以上問題，對食用菌菌棒自動套袋器進行了研究，利用自動套袋器可實現(xiàn)套袋工序全自動化，減少人工，節(jié)約成本，提高菌棒生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：食用菌菌棒;自動套袋器;結(jié)構(gòu)設(shè)計

0 引言

近幾年來，我國食用菌生產(chǎn)發(fā)展較快，其總產(chǎn)值在種植業(yè)中排在糧、棉、油、菜和果之后，位居第6位，且出口量不斷增多[1]。食用菌生產(chǎn)工藝過程是：備料→攪拌→裝袋→打眼→滅菌→接種→培養(yǎng)→采收→干燥→包裝貯藏和深加工。在此工藝過程中，培養(yǎng)料裝袋是一項用工量最大、最易使料感染細菌的一道工序，直接關(guān)系到食用菌生產(chǎn)的產(chǎn)量和品質(zhì)。手工小作坊生產(chǎn)菌棒，易造成菌種污染，且產(chǎn)量低、效益差，已滿足不了市場發(fā)展需求，而食用菌機械化生產(chǎn)專業(yè)化程度高，生產(chǎn)穩(wěn)定，凈化條件優(yōu)越，管理制度嚴格，同時可以提高勞動生產(chǎn)率，及時生產(chǎn)出所需的菌種和培養(yǎng)料，在減輕勞動強度的同時保證了生產(chǎn)質(zhì)量，而且還可進一步擴大生產(chǎn)規(guī)模，有利于形成機械化規(guī)模經(jīng)營[2]。

1 研究現(xiàn)狀

目前食用菌培養(yǎng)料出料機構(gòu)有臥式螺旋出料和立式?jīng)_壓出料兩種機型，由于食用菌生產(chǎn)原材料主要是木屑顆粒，而立式?jīng)_壓出料容易劃破菌袋，形成微孔，造成污染，因此，臥式螺旋出料機構(gòu)更適合食用菌菌棒生產(chǎn)[3]。劉恩宏、李肖存[4]利用螺旋推進器的擠壓原理，設(shè)計了一款食用菌裝袋機，物料可由輸送帶送入喂料口經(jīng)由攪拌軸與主軸進入護套內(nèi)，用腳控制電機開關(guān)，隨著電機轉(zhuǎn)動，物料不斷進入到菌袋內(nèi)，最后完成裝袋過程，該機的裝袋效率可達到600袋/h，但是該裝袋機需要人工事先將菌袋套在出料口的套筒上，不能實現(xiàn)食用菌棒的全自動化生產(chǎn)。市場上還有電動式食用菌抱筒裝袋機[5]，為抱筒攪龍結(jié)構(gòu)，組合式設(shè)計，是傳統(tǒng)裝袋機和沖壓式自動裝袋機的結(jié)合物，生產(chǎn)效率達到600～900袋/h，可滿足不同長度的菌棒裝袋作業(yè)，但是該抱筒裝袋機也屬于半自動化機械設(shè)備。吳小春[6]設(shè)計了一種新型食用菌菌棒自動套袋裝袋機，該套袋裝袋機是由套袋機、裝袋機、扎口機和接種機組成的生產(chǎn)流水線，可實現(xiàn)套袋、裝袋、扎口等工序的全自動化生產(chǎn)作業(yè)。

綜上所述，目前國內(nèi)使用的食用菌裝袋機大多為半自動化機械設(shè)備，工作過程為進料、攪拌、套袋、出料，其中進料、攪拌、出料等工序均可實現(xiàn)機械化，但是自動套袋技術(shù)較難實現(xiàn)，一般由人工完成，因此在實際生產(chǎn)中，還需要2名套袋工人進行手動套袋，工作效率低下，勞動強度大，工作危險性較大;并且在套袋過程中，菌棒與外界空氣、工作人員直接接觸，導(dǎo)致細菌感染菌棒，尤其是滅菌后的菌種細菌感染率非常高，降低了食用菌的經(jīng)濟效益。

2 食用菌菌棒自動套袋器的設(shè)計

2.1? ? 功能要求

為了解決菌棒實際生產(chǎn)中存在的工人勞動強度大、工作性質(zhì)危險、生產(chǎn)效率低、菌棒污染嚴重等問題，本文的研究內(nèi)容如下：實現(xiàn)在無人操作下，利用食用菌菌棒自動套袋器完成套袋工序，減少人工，節(jié)約成本。

基于此，對食用菌菌棒自動套袋器的功能提出了以下3點要求：（1）長時間套袋作業(yè)下末端執(zhí)行器能夠與出料筒保持同軸度;（2）在保證塑料膜不破損的前提下完成套袋操作;（3）保證自動套袋效率達到并高于人工套袋效率。

2.2? ? 關(guān)鍵技術(shù)

本文設(shè)計的新型食用菌菌棒自動套袋器，在全自動化套袋作業(yè)中，利用氣吸式末端執(zhí)行器將菌袋自動吸附并撐開后套在出料套筒上，因此，食用菌菌棒自動套袋器的關(guān)鍵技術(shù)是氣吸式末端執(zhí)行器的設(shè)計。

2.3? ? 工作原理

氣吸式食用菌菌棒自動套袋器主要包括套筒、氣吸式末端執(zhí)行器、取袋裝置、氣壓傳動裝置、機架等結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

傳動系統(tǒng)由兩個滑道、兩個氣缸以及末端執(zhí)行器組成，可分為水平橫向往復(fù)運動裝置、水平縱向往復(fù)運動裝置以及吸盤氣壓控制裝置三部分。水平橫向往復(fù)運動裝置可在機架上進行水平橫向的往復(fù)運動，其作用是控制末端執(zhí)行器到達套筒同軸度位置，為后續(xù)套袋作業(yè)做準備;水平縱向往復(fù)運動裝置可在機架上進行縱向水平往復(fù)運動，其工作原理與水平橫向往復(fù)運動裝置相同，其作用是完成已張開塑料膜的套袋動作;吸盤氣壓控制裝置由氣泵、真空發(fā)生器、吸盤組成，氣泵與真空發(fā)生器為吸盤提供吸氣氣壓，吸盤位于末端執(zhí)行器上，其作用是吸附塑料膜，用來完成對成疊塑料膜的分離以及單個塑料膜的張開。

末端執(zhí)行器外形為環(huán)形，尺寸比套筒稍大，在末端執(zhí)行器下端有一個吸盤，用于吸附套袋的下層薄膜;在環(huán)狀裝置上分布有6個吸盤，用于套袋袋口的張開并擴至圓形，有利于保障后續(xù)套袋的質(zhì)量及效率。

氣吸式食用菌菌棒套袋器的工作原理為：取袋裝置通過吸盤將袋盒內(nèi)的保水膜或筒袋吸起，通過氣壓傳動至末端執(zhí)行器處，末端執(zhí)行器下方的吸盤產(chǎn)生吸力吸附住下層的薄膜，取袋裝置中的吸盤吸附著上層薄膜移動至末端執(zhí)行器上端，實現(xiàn)開口作業(yè);末端執(zhí)行器環(huán)狀裝置上的吸盤開始工作使薄膜袋口呈圓形展開;取袋裝置吸盤停止作業(yè)并復(fù)位至初始位置，等待下一次取袋作業(yè);吸附著圓形袋口的末端執(zhí)行器通過氣壓傳動裝置水平橫向平移至與套筒同軸度的位置，隨后水平縱向平移完成套袋作業(yè);當末端執(zhí)行器到達終點位置后，末端執(zhí)行器上的吸盤全部停止工作，薄膜袋即可留在套筒上，末端執(zhí)行器原路返回至初始位置，等待下一個薄膜袋的開口吸附工作;當末端執(zhí)行器復(fù)位后，原有機器上的紅色套筒開始作業(yè)，完成裝料、卸料工作。

3 結(jié)語

采用新型食用菌菌棒自動套袋器，極大地降低了人工成本，生產(chǎn)效率大幅度提高。全自動化控制避免了人工操作失誤情況的發(fā)生，提高了機器的安全使用性能，保證了工作人員的人身安全，并且提高了加工質(zhì)量，達到菌棒裝袋的均勻一致性;同時減少了菌棒與人工、外界空氣的接觸，使菌棒的細菌達到無污染的標準，提高了食用菌的生產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益的最大化。

[參考文獻]

[1] 智研咨詢集團.2016—2022年中國食用菌市場運營態(tài)勢與投資戰(zhàn)略研究報告[R/OL].[2016-06-28].http：//www.chyxx.com/research/201606/426643.html.

[2] 林靜，白雪衛(wèi)，李寶筏.食用菌培養(yǎng)料仿生裝袋機的設(shè)計[J].農(nóng)機化研究，2008（2）：72-75.

[3] 李玉，張振宇，尚曉冬，等.香菇菌棒工廠化生產(chǎn)及其問題淺析[J].食用菌，2017，39（3）：3-4.

[4] 劉恩宏，李孝存.蘑菇菌裝袋機的初步研究[J].農(nóng)機使用與維修，2004（4）：9.

[5] 王軍.介紹一款電動式食用菌抱筒裝袋機[J].農(nóng)村百事通，2016（16）：51.

[6] 吳小春.新型食用菌菌棒自動套袋裝袋機的設(shè)計與應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（11）：39-40.

收稿日期：2020-07-23

作者簡介：徐立青（1989—），女，山東聊城人，碩士研究生，講師，研究方向：機電一體化技術(shù)。