太阳能式防雨水自动晾晒设备研究意义分析

周 汉

（海口科技学院，海南海口 571126）

0 引言

在果实收获方面使用的机械设备种类繁多，而丰收后的干燥储存设备则相对比较单一。目前普遍采用的干燥技术是加热、减压等方式，使物料的水分在产生挥发、升华等相互变化的过程中与物料分离以达到干燥的目的[1]。

国外发达国家非常重视干燥技术，干燥设备技术水平较高，国外的干燥实验设备每隔10 a就彻底更新一次，发展趋势向着更加有效利用能源，强化干燥操作，设备更加紧凑，改善生产环境和产品质量，同时提高干燥速度的方向发展。在日本，干燥设备主要以循环式小型烘干机和连续移动式大型烘干设备为主[2]；在美国，作为世界上唯一规模化种植花生的发达国家，对花生的干燥过程已实现了机械化、自动化，并且收获、存储和加工的各个环节可以实现无缝对接[3]。

我国干燥技术及设备方面的发展也取得了惊人的成果，但与国外相比还有一段距离。影响我国干燥技术发展的因素，主要有国情、地域、人员分布、气候差异等。现在农户采用的干燥方式主要分为2种：一种是江浙一带的种粮大区多采用烘干机进行干燥，乡或镇建立烘干站，采用集体干燥的方式。特点是周期短，干燥后产品质量高，工人劳动强度低，但一次性投资大，收益较小，不适合个体农户[4]。另一种仍然采用的是最原始的人工翻晒的干燥方式，将果实铺摊在地面上，利用太阳光的直射，以达到干燥的目的。干燥过程中需要大量劳动力和场地，而且受气候因素影响很大。

个体农户常用的水稻干燥机有转筒干燥机、流化床干燥机、通风箱式低温干燥机、低温循环烘干机[5]等，目前在发展中国家主要推广的谷物干燥机，是将循环式与橱柜式进行组合的干燥机，具有热效率高、耗能低、成本低等特点。在我国南方广泛使用的中小型谷物干燥机，主要是循环式谷物干燥机[6]。

1 针对晾晒设备的调研

（1）基于地域的气候条件，部分地区多雨潮湿，收获果实的除湿问题一直困扰着广大农户，不及时晾晒果实易发霉腐烂，晾晒又愁于晾晒场地投资大、利用率低、耗时长等问题。目前方便快捷、低成本的干燥除湿设备在市场上几乎没有，部分农户仍然采用最原始的场地或是公路边进行晾晒，即影响城乡环境又不利于交通安全。因此，防雨水的晾晒设备就显得尤为重要。

（2）太阳能式防雨水自动晾晒设备是急需研发的一套农机产品，用以帮助农户在果实丰收后的干燥除湿处理。目前个体农户多是采用晾晒的方式进行除湿，而后进行长时间的储藏。该产品研发能帮助农户在雨天或雾天里实现自动遮挡、覆盖果实,以防止果实受雨水、露水的浸湿，同时操作简便，老、弱、幼人群均可实现操作，可解放强壮劳动力，为农户提供极大的便利。

（3）通过市场调研得知，农户在完成稻谷或花生的收获后，需要进行干燥和存储，一般的干燥手段就是直接晾晒去湿，晾晒过程时间长，又要有足够大的晾晒场地，晾晒场地的投资较大，而利用率又较低。所以农户一般选择自家院子或公路边上晾晒，存在诸多交通安全隐患，同时还要有人蹲守，以防止突如其来的雨水，并且到了晚上必须回收到袋子中，防止夜晚被露水浸湿。这样的晾晒过程至少需要（5～6）天，可见劳动的工作量非常大且效率低，同时需要青壮劳动力蹲守，而且受场地的限制，没有及时干燥的花生，为避免发芽需要尽快便宜出售，农户收入减少。因此，研发晾晒设备可以帮助农户解决上述问题。

（4）晾晒设备需要满足的要求。淤针对多变的气候环境，能够防雨水防露水，这样可以消除农户晾晒期间一有雨水就得装袋回收的问题。于不受晾晒场地条件的限制。盂晾晒过程中不用反复回收，减轻晾晒期间的劳动强度。榆晾晒时间短，提高效率。虞操作简便，老、弱、幼人群均可完成覆盖工作，解放强壮劳动力。

2 晾晒设备研发的可行性

（1）以晾晒设备设计为例，探讨机械正向设计中机械结构设计的方法。在机械产品的设计中，设计方案的确定是关键的问题。产品设计可以分为正向设计和逆向设计。所谓逆向设计是对已有产品进行重新创新或是改造，是一个从“有”到“有”的过程。正向设计是根据市场需求设计产品，是一个从“无”到“有”的过程。所研究的防雨水晾晒设备在市场上并无销售，研发过程是一个从“无”到“有”的过程。在研究中，晾晒设备需要具备防雨水的功能，则需要实现设备的果实覆盖动作，还需要考虑到晾晒设备的存放问题，晾晒设备总体占地面积较大，不方便整体设备的直接存放，因此需要考虑将设备拆分、折叠存放。另外还需考虑制造成本、农户购买力的问题，设备的研究是为了能够帮助农户在果实的干燥过程中提供便利，具有一定的市场价值和空间。机械结构的设计需要考虑的因素比较多，同时也加大了设计的难度。

因此可将研究设计工作作为设备产品研究开发的范例，分析设计过程中市场需求与机械结构设计的联系，完成产品设计研究的方法、步骤及需要考虑的具体问题，为后续设备产品的机械结构设计提供一种方法和参照。

（2）太阳能技术在晾晒设备中的应用。太阳能资源丰富，对环境无任何污染。对太阳能应用主要有光热转换和光电转换2种方式，但由于成本高和转换效率低的问题，应用并不是很普及。

太阳能技术的推广和普及需要以机械设备或电气设备作为载体，而且多应用于太阳光充足的室外场合。因此在晾晒设备的设计中，可采用太阳能作为自动控制的能量来源。但在应用中将会面临一系列的难题，需要考虑如何将太阳能技术很好地引入到机械设计和电气设计中来，使其与机电设计很好地契合为一个整体。另外要考虑，太阳能光电转换的效率能否满足电气控制的需要等。

（3）设备的成功研发，有助于帮助农户解决果实在晾晒过程中天天装袋、特别是雨天的回收问题，缩短晾晒时间，减少农户的劳动强度，同时提高收入。

（4）市场上并没有此类似的产品，该产品投资小、成本低、使用操作方便，因此该产品的研发具有非常大的市场前景和推广意义。

3 研究目标和内容

研究目标是根据市场调研的功能需求，解决晾晒设备中主要的机械结构设计及电气控制设计，完成样机模型的制造。目的是为农户在晾晒果实（花生、稻谷等）工作中提供便利，减轻劳动强度，提高收入，为后期设备制造和市场销售奠定基础。

主要研究内容有5个方面。淤对多雨地区农户进行问卷式市场调研，以农户对晾晒设备的功能需求，结构要求，成本等问题为主要内容，分析整理得到其功能需求报告。于以完成农户对晾晒设备的功能需求为目标，分析研究实现晾晒设备的机械原理设计和机械结构设计，并对结构设计中的零件和部件进行总体设计，完成晾晒设备的总装配设计，利用3D仿真软件完成晾晒设备结构设计的动画仿真。盂分析研究太阳能在晾晒设备中的应用，完成晾晒设备的电气控制设计，实现自动化操作。榆为提高晾晒设备效率，缩短晾晒周期，对多种平铺晾晒材料进行实验，分析总结确定材料的选择。虞按照比例完成太阳能式防雨水自动晾晒设备的样机模型。

4 技术路线

（1）从市场调研到最后利用仿真软件完成设计的动画仿真，完成机械部分的设计工作。

（2）结合机械结构及机构的运动情况，设计晾晒设备的电气原理图和电路布置图，完成既定动作。

（3）为提高晾晒设备的工作效率，选择多种平铺晾晒材料进行实验，记录实验数据，优先选择，完成晾晒设备的样机模型。

5 总结

设备的研发能够帮助农户解决花生、稻谷等果实收获后的晾晒难题，解决晾晒过程中出现的雨水、露水导致果实潮湿及劳动强度高的问题，同时可解放劳动力，实现农户的增收，具有实际的实用价值和市场空间。