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行政院農業委員會臺中區農業改良場

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臺中區農業技術專刊

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154近年來台中場噴藥機械研發成果

台中區農業技術專刊 154 期         中華民國八十八年六月發行

台中區農業技術專刊154期封面

近年來台中場噴藥機械研發成果

台中區農業改良場/ 何榮祥、龍國維、田雲生

台中區農業技術專刊154期封底

  小型履帶式噴藥機研製  單棟溫室型懸吊桿式噴霧設施  自動換棟型懸吊桿式噴霧設施

小型履帶式噴藥機研製

台中區農業改良場/何榮祥

一、前言

小型履帶式噴藥機於田間操作噴霧情形   隨著經濟的發展與生活水準的提升,台灣農村面臨著人工成本昂貴、農業人口外移,以及勞動力不足等問題,所以各類作物栽培,極迫切需要適用之機械或自動化 設備以取代人工,而噴藥作業就是其中之一項。由於病蟲害防治工作為農業生產過程中不可或缺的一環,因此有必要開發新的病蟲害防除管理機械,目前市面上已有 多種噴藥機械可供選用,但在土地高度集約利用的花卉、蔬菜等築畦栽培之作物田區,農民仍以高壓動力噴霧機,配合人力拖曳管線進行噴藥,每次作業最少需三人 一組。過去台中區農業改良場發展有小型畦間噴藥車,但由於輪胎抓地力不足,遇到田間稍有積水則易打滑。且輪距稍寬較不為農民所接受等問題,故另行發展以小 型汽油引擎驅動之履帶式噴藥機,利用履帶之大接地面積特色,改善機體行走特性,特別是在下雨過後,農民亟需噴藥時,履帶式噴藥機仍可於泥濘濕滑之田間操 作,作業時機體循畦溝自行前進,操作者只需於轉彎時做必要簡單之操作,大幅簡化了工作之繁複性。並減少操作者之勞力需求 。

二、機械構造

小型履帶式噴藥機構造示意圖

三、結果與討論

召開示範操作觀摩會表演,農友反應熱烈  研製發展完成之小型履帶式噴藥機係以 6Hp/l , 800rpm 汽油引擎驅動,採雙履帶式底盤 ,行走於畦溝或行列作物田間,動力可分別離合,操作及轉向相當靈活方便。其機體尺寸 ( 長×寬×高 ) 為 140 × 36 × 110cm ,履帶外緣寬度 36cm 左右,藥桶容量 150 公 升,而噴桿型式、長度可做實際作物需求而設計調整,是一台機動性高且富彈性的噴藥機具。本機主要適合於唐菖蒲、百合、玫瑰等花卉,以及豆類、瓜果作畦栽培 之作物,操作時機械行走於畦溝間,並利用畦溝為導引自行前進,此外考慮噴藥時會有順風與逆風兩種狀況,特將噴藥機之行走與噴藥控制桿設計成雙向均可操作, 操作人員可根據當時之風向,選擇於機體前方或後方配合前進或倒退檔進行操作,使操作者隨時保持於上風位置,以避免藥劑隨風吹向操作人員,影響人體安全,而 機體具有沿畦溝行走之自我導向行走特性,操作者只需於田區兩端進行必要之操作,勿需隨時伴隨機械前進,更可提高噴藥作業之安全性。本機經初步測試結果性能 相當良好,單人即可操作進行噴藥工作,行走速度約為 25m/min ,較人工牽管噴藥需往復擺動噴桿之平均走速 20m/min ,效率上快約 25% ,並可省二名協助牽管之人工。總體而言,約可節省噴藥工資達 60~70% 以上。因機械行走速度穩定,噴藥效果亦較人工為均勻。

※性能規格

項目

說明

引擎型式

6Hp/l, 800rpm 汽油引擎

傳動檔位

前進二速,後退一速

驅動方式

雙履帶驅動

刹車方式

機械內張式

履帶寬度

10cm

履帶外緣寬

36cm

機體尺寸

長 140cm 、寬 36cm 、高 110cm

藥桶容量

150 公升

噴霧機型式

W-25A( 進水口徑 1 ” )

作業速度

25m/min

單棟溫室型懸吊桿式噴霧設施

台中區農業改良場/龍國維、田雲生

新開發之新式懸吊式自走頭,構造簡潔,免調整彈簧   設施栽培近年來蔚為風行,增加快速。但因設施內栽培密集,環境封閉,因此作業上的考量與開放田間大不相同,尤其噴藥作業時,藥霧聚積溫室內,對人員安全 形成極大的威脅。懸吊桿式噴霧裝置結合了自動控制與高壓噴霧,自動於溫室內噴藥,人員不必進入且噴霧均勻,因此可說是一極佳的溫室內輔助管理設備,故有愈 來愈多的溫室裝設了此項設備。其形式有相當多種,構造則大同小異。一般而言,其組成元件包括:噴管、噴架、噴頭、高壓動力噴霧機、藥液桶、電磁閥 ( 或電動閥 ) 、噴架驅動元件、軌道、電控箱及電控開關與線材等。原理則是噴架在溫室內做前後移動,均勻地將藥霧噴灑到每個角落。此處所介紹之設備是採用方型 1" 單 軌方式懸於溫室正中,噴架與管路電線均懸吊於此軌道上。較為特殊的是使用台中農改場改良開發成功的倒吊式自走頭,此自走頭具馬達及兩個對轉的錐型行走輪, 卡在方管軌道的兩個斜面上,完全利用本身加上噴架的重量壓於斜面提供行走的摩擦力。此點改良了以往自走輪以彈簧壓力往上頂住軌道來行走但需要隔段時間便調 整彈簧壓力,否則會發生打滑的缺點。此新型自走頭可說機構簡潔耐用且免調彈簧,因而節省維修調整時間,施工裝設均較容易,節省了部份成本。控制箱設計為多 棟共用,並可調整行進速度,以配合施不同藥劑時之不同需求。噴桿部份有兩種選擇,一為平噴桿式,另一篇針對直立作物需求設計之垂直噴桿。平噴桿裝設若干個 微霧噴頭一字排開於噴桿上,全部向下噴出,使微粒藥霧均勻分佈於整個溫室中,達成施藥目的。垂直噴桿則於行列作物的每二行中間垂直向下一噴桿,噴頭則向兩 側噴出,最下噴頭則向上噴出,可以達成葉面葉背均能噴到藥液。但垂直噴桿雖有好處,但亦有缺點,即有時會受到橫伸出來植株枝條勾絆致噴架行走受阻,仍需設 法改善。此套設施施藥時,人員不必進入溫室,安全無虞,是最大的優點;其次噴藥快速約為人工作業的 3~5 倍,節省時間。長期使用則可固定調配剛好的使用液量,減少多餘藥液需丟棄或再噴掉之浪費,相對的提升施藥效果及減少環境污染。對於設施栽培提供為一極佳的輔助設備。未來則對其施工簡化、再降低設置成本,與及提升噴霧效果上仍需再進一步的努力。

※性能規格

項目

說明

行走動力

110V 、 65W 、 DC 馬達之自走頭

控制箱動力源

220V

噴霧機型式

三缸柱塞式, 2hp

噴頭數量及型式

6 個 ( 水平噴桿 ) 或 18 個 ( 垂直噴桿 ) 扇形噴頭

管路規格

1 吋高壓軟管

噴頭壓力

25~30kg/cm 2

流量

40L/min

行走速度

縱向: ~1.2km/hr

調速方式

可變電阻調速

控制箱型式

電子式

噴桿寬度

6 公尺 ( 可依溫室實際寬度定製 )

作業方式

自走頭承載噴桿,往復、單程噴灑,自動或手動選擇

使用新式懸吊自走頭之自動化溫室內噴霧系統適於行列作物使用之垂直式噴桿系統,可噴達葉背適於一般作物使用之水平式噴桿系統,噴霧均勻

自動換棟型懸吊桿式噴霧設施

台中區農業改良場/龍國維、田雲生

裝設並試驗自動換棟型噴霧設施之雙連棟溫室外觀   台灣近年來農業生產逐漸流行設施栽培,各種不同型式的溫網室年年急劇增加。由於設施內環境較為封閉,且通常栽培較密集。因此極需能在設施內達成自動化施 藥、灌溉,可以省工並使操作人員安全之自動化往復行走的懸吊桿式噴霧設備。目前該技術已臻成熟,且逐漸有部份農友採用。但基本上仍屬單棟設計,若於多連動 裝設時期裝設成本仍過高,尤其農友動輒設置多棟溫室的情形下。施藥、灌溉等管理工作愈趨繁重,較低成本之多棟溫室自動噴霧裝置需要性便非常急迫。本自動換 棟型桿式噴霧裝置的研究,即是期望能達到更低成本之自動噴霧設施,以期對設施栽培有所助益 。

   新設計試製完成之系統構造以台中場開發之特殊倒吊式懸吊自走頭為基礎,組裝完成自動換棟設施之試驗機構,其設計原理係於連棟溫室入口處之橫向通道上空, 加裝一組橫向移行的自走頭。其下方則懸吊一組可與縱向懸軌相銜之短軌道,該軌道上有另一組承載噴桿噴架之縱向移動的自走頭,藉由這兩組自走頭的相互匹配。 使同一組噴桿藉由橫向軌道 " 揹負 " 而橫移換棟至 全組自動換棟型懸吊式噴霧設施換棟機構與噴架不 同溫室中去噴霧;當噴架橫移至溫室正中時,藉由光電感應器偵測確實已到達短軌與該溫室中懸軌之正確接合位置後停車,然後啟動電磁作動器將銜接裝置之插銷推 入懸軌中固定長短兩條軌道,即可動作噴架行進入溫室中開始第二棟之噴霧作業。經測試結果顯示,該自動換棟機構之縱橫向行走與軌道銜接等,可如預期般順利完 成換棟動作;目前已將全組換棟機構裝設在實際溫室中,並搭配自動噴藥與噴灌作業,進行各項性能與效益的測試調,結果顯示能達成預期效果,詳細測試與觀察仍 持續進行中。效益上初步估計若以六連棟溫室計算,因為減少每棟之馬達與噴霧桿架及控制箱等設備的設置,整體結構成本即降低,約可節省裝設成本達 45~50% , 連棟數愈多則可節省愈多成本。目前除試驗其長期操作穩定性外,對於銜接換軌時之安全偵測控制,研究再予加強。對於噴桿架之美觀強化部份亦研究加以提升;由 於成本節省,噴架僅一組及十個噴頭而已,因此相對不必擔心太多噴頭之高成本,可採用高品質噴頭以保證噴霧效果即耐用性等。未來則估計因不同溫室結構與地形 變化,會有現場裝設與施工等種種困難需要克服,仍有待進一步之設計、測試與努力。

※性能規格

項目

說明

行走動力

220V 、 99W 、 AC 馬達之自走頭

控制箱動力源

220V 交流電源

噴霧機型式

三缸柱塞式, 2hp

噴頭數量及型式

10 個,流量 2 、 4 、 8L/min 三頭可旋轉更換式噴頭

管路規格

1 吋高壓軟管

噴頭壓力

2~4kg/cm 2

流量

40L/min

行走速度

縱向: ~1.2km/hr ,橫向: ~0.6km/hr

調速方式

變頻器調整

控制箱型式

PLC 順序作動控制,至少可控制六連棟溫室

噴桿寬度

6 公尺 ( 可依溫室實際寬度定製 )

作業方式

自走頭承載噴桿,往復、單程噴灑,自動或手動選擇

換棟定位裝置

光電感應器偵測定位,電磁鐵作動之連結插銷方式固結軌道

自動換棟裝置進行換棟作業情況換棟型噴霧設施採用高品質噴頭,噴霧均勻良好

 

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