第一篇：一種適用于戶外蜂場(chǎng)的電動(dòng)搖蜜機(jī)的研究

一種適用于流動(dòng)蜂場(chǎng)的電動(dòng)搖蜜機(jī)的研究

（1.云南x(chóng)xxx學(xué)院，云南 昆明 650201）

摘要：我國(guó)戶外流動(dòng)蜂場(chǎng)仍停留在傳統(tǒng)養(yǎng)蜂模式，不僅養(yǎng)蜂的生產(chǎn)生活條件惡劣，而且蜂機(jī)具的機(jī)械化、自動(dòng)化程度不高，基礎(chǔ)還比較薄弱，基本靠手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大。對(duì)此，本文在進(jìn)行了兩批次搖蜜實(shí)驗(yàn)之后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了在手搖脫蜜機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種由直流減速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)搖蜜機(jī)的構(gòu)想。從而實(shí)現(xiàn)在戶外流動(dòng)蜂場(chǎng)也能使用電氣化的養(yǎng)蜂生產(chǎn)工具。這種直流電動(dòng)搖蜜機(jī)經(jīng)過(guò)了實(shí)地?fù)u蜜測(cè)試，性能與試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本吻合，在一定程度上減輕了蜂農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度，為提高蜜脾的利用率，增加蜂蜜產(chǎn)量并提高蜂農(nóng)收入創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：戶外流動(dòng)蜂場(chǎng)；直流電機(jī)；搖蜜機(jī)

0引言

養(yǎng)蜂業(yè)是現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的一個(gè)有機(jī)組成部分，在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有較重要的地位。養(yǎng)蜂機(jī)具機(jī)械化、電氣化的研究對(duì)于向社會(huì)提供豐富的蜜蜂產(chǎn)品，幫助農(nóng)民脫貧致富，尤其是加快養(yǎng)蜂業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推進(jìn)養(yǎng)蜂機(jī)械化、自動(dòng)化具有重要的意義。目前我國(guó)養(yǎng)蜂生產(chǎn)極不穩(wěn)定。其主要原因首先是養(yǎng)蜂是野外流動(dòng)作業(yè)，機(jī)械裝備設(shè)施差，基本靠手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大。其二是運(yùn)輸蜂群受交通條件的制約，偏遠(yuǎn)地區(qū)的蜜源沒(méi)有得

【1】到充分利用。利用養(yǎng)蜂車進(jìn)行長(zhǎng)途轉(zhuǎn)地放蜂，可大大降低養(yǎng)蜂人的勞動(dòng)強(qiáng)度。可根據(jù)蜜

源情況，隨時(shí)轉(zhuǎn)入最合適的場(chǎng)地，最大限度的利用蜜源，提高蜂產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蜂蜜。

【2】由于養(yǎng)殖管理大部分實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，150個(gè)以上的生產(chǎn)群只需2人精細(xì)管理，輕松自如。

此外，惡劣的戶外養(yǎng)蜂生產(chǎn)生活環(huán)境也是制約流動(dòng)蜂場(chǎng)發(fā)展壯大的一大難題。針對(duì)這些現(xiàn)狀，本文適時(shí)提出了用電拖動(dòng)的技術(shù)方案。研究的基礎(chǔ)是普通兩框手搖脫蜜機(jī)，經(jīng)過(guò)初步的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)和功率換算，選定合適的直流減速電機(jī)，用電機(jī)帶動(dòng)搖蜜機(jī)以實(shí)現(xiàn)戶外搖蜜的自動(dòng)化。

1.研究基礎(chǔ)

搖蜜機(jī)分離蜂蜜是利用離心力的原理。搖蜜機(jī)的蜜脾轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)籃中蜜脾上的蜂蜜一起作圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)維持蜂蜜作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由蜜滴之間、蜜滴與巢脾之間相互作用力（粘滯力和附著力）的合力提供的。當(dāng)蜜脾轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定高速時(shí)，即當(dāng)蜜滴所受的離心力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，在離心力的作用下，這種蜜滴之間、蜜滴與巢脾之間的相互作用力（粘滯力和附著力）的合力不足以維持蜜滴繼續(xù)與巢脾一道作圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)蜜滴由于慣性沿著切向飛離巢脾，即從巢脾上分離出來(lái)。蜂蜜分離時(shí)所受的離心力大小與蜜滴的質(zhì)量和蜜滴作離心運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度的平方成正比，與蜜脾至搖蜜機(jī)中軸的半徑成反比，即

mv

2f?gr 式中：f──作用于質(zhì)量為m的蜜滴的離心力（千克）；m── 蜜滴的質(zhì)量（千克）；

v ── 蜜滴作圓周運(yùn)動(dòng)的線速度（米／秒）；g── 重力加速度（9.81米／秒2）； r── 蜜脾至轉(zhuǎn)籃中軸的半徑（米）。

v?

因?yàn)??rn60式中 n──搖蜜機(jī)的轉(zhuǎn)速（rpm）

m(2?60)2m?2rn2f??

grg?900

所以

從離心力公式可以看出，選定蜜脾和搖蜜機(jī)型號(hào)以后，可變因子只有轉(zhuǎn)速。在保證蜂蜜能夠取出并且轉(zhuǎn)速可取的范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)兩批次--大理橡膠蜜和香格里拉百花蜜的手搖采蜜試驗(yàn)，得到初步的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1（部分）。

表1搖蜜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2 3 4 5 6 7 8 9 10

3.36 3.27 3.37 2.94 3.67 3.01 3.21 3.41 3.25 3.17

3.23 2.8 3.42 3.4 3.22 3.45 3.22 4.2 3.2 3.8

13.295 3.035 3.395 3.17 3.445 3.23 3.215 3.805 3.225 3.49

169 182 198 149 155 187 151 152

276 283 286 309 319 268 247 275 242 238

56 60 62 56 62 72 49 67 62

0.865 0.8 0.955 0.84 0.775 0.85 1.145 1.025 0.97 0.95

573.75 73.64 71.87 73.5 77.5 73.68 64.39 73.06 69.03 72.6

4電機(jī)功率和扭矩之間的換算公式是功率(w)＝2π×扭矩(Nm)×轉(zhuǎn)速(rpm)/60。根據(jù)實(shí)際

搖蜜情況和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，初步估算，可取脾重3.5Kg，轉(zhuǎn)速240rpm，力臂由測(cè)量可取0.1m，于是，起動(dòng)力矩M=3.5Kg×9.8N/Kg×0.1m=3.43N﹒m 起動(dòng)功率P=2π×3.43×240/60=86.2W

選取12V150W250rpm可調(diào)減速直流電機(jī)是可以滿足本試驗(yàn)條件的。此類電機(jī)在電子市場(chǎng)上容易買到。

2.設(shè)計(jì)思路

采用直流電機(jī)帶動(dòng)搖蜜機(jī)的構(gòu)想，完全是根據(jù)實(shí)際情況作出的。首先，戶外養(yǎng)蜂大多采用兩框換面式搖蜜機(jī)，所需啟動(dòng)功率??；其次，戶外養(yǎng)蜂流動(dòng)性大，場(chǎng)所多在荒山遠(yuǎn)郊，電源難取。基于此，決定采用小型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，不僅提供動(dòng)力也解決了照明問(wèn)題。此外，用鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能設(shè)備，一方面可以做到即用即取，另一方面也可以持續(xù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在電池中。改進(jìn)后由直流電機(jī)帶動(dòng)的搖蜜機(jī)不僅要在電氣參數(shù)上符合預(yù)期，也要在實(shí)際功能上與實(shí)驗(yàn)效果一致。具體表現(xiàn)在出蜜率要相一致。出蜜率定義為：出蜜率%=1-（搖蜜后蜜脾的質(zhì)量/搖蜜前蜜脾的質(zhì)量）。

2.1實(shí)驗(yàn)材料

直流減速電機(jī)1個(gè)；兩框搖蜜機(jī)1個(gè)，高度和內(nèi)徑分別為120mm、18mm，齒數(shù)比為33:13。

2.2基本步驟

將直流減速電機(jī)的轉(zhuǎn)軸和搖蜜機(jī)的中心軸用聯(lián)軸器或用其他方法連接起來(lái)，并把電機(jī)安裝在搖蜜機(jī)框架上與之成為一個(gè)整體。鉛酸蓄電池為電動(dòng)搖蜜機(jī)提供動(dòng)力，用時(shí)間繼電器和中間繼電器以及調(diào)速器組成的控制裝置，則實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)搖蜜機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制和搖蜜機(jī)完成后電源的自動(dòng)退出。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中低速段指的是蜜脾在搖蜜機(jī)中開(kāi)始有蜜滴被分離時(shí)，用轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x測(cè)得的搖蜜機(jī)中心軸的最低轉(zhuǎn)速；高速段是指隨著蜜脾質(zhì)量的減小，搖蜜機(jī)中心軸在對(duì)蜜脾損壞程度最小的情況下達(dá)到的比較高的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。作者擬對(duì)實(shí)驗(yàn)中的轉(zhuǎn)速和搖蜜時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到以時(shí)間為橫軸、轉(zhuǎn)速為縱軸的轉(zhuǎn)速曲線。根據(jù)起動(dòng)階段、低速階段、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定階段和失電階段的轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)電機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)小功率電動(dòng)搖蜜機(jī)的自動(dòng)控制。具體的講，是通過(guò)計(jì)算由時(shí)間繼電器來(lái)投入或退出阻值恒定的電阻，用調(diào)速器控制直流電機(jī)使電機(jī)能夠正常啟動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速的逐步上升直至達(dá)到預(yù)設(shè)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間斷電。

我們于2011年11月20日上午10時(shí)30分至下午16時(shí)在姚安縣小寒沖，使用長(zhǎng)為27cm、寬為22cm的中蜂小蜜脾對(duì)該電動(dòng)搖蜜機(jī)的性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)搖蜜測(cè)試，結(jié)果表明搖蜜機(jī)在啟動(dòng)性能、電氣參數(shù)等方面完全符合設(shè)計(jì)要求。與此同時(shí)也發(fā)現(xiàn)一些新問(wèn)題，比如中蜂蜜的濃度較西蜂蜜高得多，隨著溫度逐漸升高，出蜜率越來(lái)越接近手搖操作。這說(shuō)明溫度和轉(zhuǎn)速越高，取蜜過(guò)程持續(xù)的時(shí)間越短，出蜜率越高；但也從另外一個(gè)方面說(shuō)明，在相同的條件下，這種搖蜜機(jī)完全適合飼養(yǎng)西蜂的流動(dòng)蜂場(chǎng)。此外，搖蜜機(jī)的蜜脾籃架結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)一步改進(jìn)，用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)代替柵欄結(jié)構(gòu)，可以有效的保護(hù)蜜脾，使其均勻貼在籃架上避免造成大面積的損壞。

戶外流動(dòng)蜂場(chǎng)的規(guī)模不是很大，又有采蜜期集中的特點(diǎn)，所以大都采用兩框或四框的輕型搖蜜機(jī)，搖蜜流程如取脾、割脾、搖蜜、換面、搖蜜等是機(jī)械的重復(fù)作業(yè)，這種直流電動(dòng)搖蜜機(jī)具有一定的實(shí)用價(jià)值。養(yǎng)蜂人可以用一臺(tái)普通的搖蜜機(jī)和直流電動(dòng)搖蜜機(jī)交替作業(yè)，使工作效率翻倍，尤其在人手不是很充足的情況下這種優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯。同時(shí)也可以在流蜜期集中的時(shí)候提高蜜脾的使用效率，減少對(duì)蜂群正常生產(chǎn)的干擾。

3.結(jié)束語(yǔ)

與其他養(yǎng)殖業(yè)相比, 養(yǎng)蜂業(yè)不僅投入少、見(jiàn)效快, 而且具有不與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)爭(zhēng)資源的獨(dú)特優(yōu)勢(shì), 尤其是流動(dòng)養(yǎng)蜂，無(wú)需占用土地、建筑廠房, 無(wú)需投入大量勞動(dòng)力。隨著社會(huì)的發(fā)展及人類生活水平提高的需求，養(yǎng)蜂業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化養(yǎng)蜂、科學(xué)化養(yǎng)蜂，從根本上改變養(yǎng)蜂生產(chǎn)落后面貌，逐漸縮小我國(guó)養(yǎng)蜂業(yè)和國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)、國(guó)外養(yǎng)蜂業(yè)的差距。現(xiàn)代化養(yǎng)蜂的標(biāo)志是根據(jù)養(yǎng)蜂生產(chǎn)的特點(diǎn)和規(guī)律用先進(jìn)的工業(yè)機(jī)械配套裝備養(yǎng)蜂業(yè)；用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)密集型武裝養(yǎng)蜂業(yè)，大幅度地提高各種蜂產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效，滿足出口和國(guó)內(nèi)的消費(fèi)需要，增加蜂農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入。

【3】

參考文獻(xiàn)

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Study on Electric Honey Extractor Applied to Outdoor Bee Field

Abstract：Chinese outdoor bee field remains in the traditional bee-keeping mode.Conditions of beekeeping produce and living environment are poor.Less degree of mechanization and automation equipment belongs to the labor-intensive production methods, so this weak foundation does restrict development of the bee-keeping.This paper provides a program that honey extractor driven by DC motor reducer in response to these problems on the basis of two batches of extracting honey experiment, in order to make the electrification of beekeeping tools applied to outdoor bee field.Performance of this honey extractor and experimental design are on the whole close, which can relieve the beekeepers intensity to a certain extent and create the conditions to improve availability of honey spleen so as to increase honey production and therefore increase the income of beekeepers.Key words：outdoor bee field；DC motor；honey extractor