浅析电动切桑机主要结构与工作原理

欧小军

（四川省农业机械鉴定站，四川 成都 610031）

蚕桑生产是一项季节性的劳动密集型产业。目前，养蚕从业者呈现老龄化趋势，劳动力日益紧张，劳动力成本不断上升，养蚕成本不断上涨，推广使用省力化、机械化、自动化先进设施设备是促进蚕桑发展的必由之路。电动切桑机产品的研制和推广使用，为我国桑蚕业的发展起到重要作用。目前蚕桑生产中切桑环节基本实现机械化。

1 切碎桑叶是精细饲育小蚕的标准要求

小蚕生长发育快，对桑叶质量要求高，小蚕需要水分足、蛋白质含量高、糖分富足、老嫩一致、营养丰富的桑叶，采摘桑叶因龄期变化而不同。蚕一般是5 龄四眠，其中1 到3 龄为小蚕期，蚕躯体细小（1 龄蚕约2～7 mm，2 龄蚕约8～12 mm，3 龄蚕约12～19 mm，4 龄蚕约19～25 mm），口器较为娇弱，移动距离和对桑叶的感知距离都较小，每日需按标准切桑叶饲育小蚕。四川省地方标准DB51/T 849—2020《桑蚕小蚕共育技术规程》中规定：桑叶选择要求各龄用叶应清洁，无污染；调桑规格收蚁要求0.5 cm 的方叶、1 龄要求边长为蚕体长的方叶片、2 龄要求边长为蚕体长1.5 倍的方叶片、3 龄要求边长为蚕体长2 倍的方叶片。由此可见，切叶大小因蚕龄而不同，其中1 龄蚕用桑叶要求切成小于等于36 mm2的方形或多边形，2 龄蚕用桑叶要求切成小于等于100 mm2的方形或多边形，3 龄蚕用桑叶要求切成90～400 mm2的方形或多边形，切口均要求保持光滑。目前，市场上在售的几款针对不同龄期的电动切桑机，切叶效果基本能达到用叶要求。按龄期切叶饲育小蚕，有利于小蚕都能均匀食用桑叶，确保小蚕发育整齐和头数，同时能节省用桑量，提高叶丝转换率，提高蚕茧产量。

2 电动切叶机是蚕桑生产省力化、机械化发展的必然选择

自20 世纪70 年代初开始，我国各地相继研发各种各样的切桑机，有手动切桑机、手动电动兼备切桑机、纯电动切桑机3 类。电动切桑机是以单相交流电机为动力，以切刀为工作部件，通过切刀的相对或往复运动产生剪切作用力，将新鲜桑叶切成符合适龄蚕食用叶片要求的切桑机械。电动切桑机是广大蚕农尤其是养蚕大户的理想选择，切叶质量基本能达到标准要求，效率远远高于人工切叶。与熟练工切叶比较，方形叶切桑机的效率，1 龄期较人工提高近9 倍，2 龄期提高近7 倍，3 龄期提高3.4 倍；条形切桑机的效率，1 龄期提高4.5 倍，2 龄期提高2.6 倍，3 龄期提高1 倍。同时，电动切桑机的推广应用有效降低了人工切叶的劳动强度和潜在安全隐患，大大提高了生产效率，是蚕桑生产省力化、机械化发展的必然选择。

3 电动切桑机主要结构和工作原理

3.1 切刀辊筒式切桑机

主要结构如图1a。由喂料口、机架、切刀辊筒、传动机构、电机、出料口等组成，底部设计有轮子，方便机器转运。图1a 所示机型为9QS-200型，整机质量约50 kg，配套功率0.75 kW，工作电压220 V，主轴转速466 r/min，一次切桑叶量≥200 kg/h。其主要工作部件是2 对切刀辊筒，辊筒间的切刀交错排列，见图1b 所示。其工作原理是电机皮带轮带动1 对辊筒主轴运动，通过主轴另一端齿轮传动同时带动另1 对辊筒运动，利用2 对切刀辊筒之间的相对运动产生纵向的剪切力把从喂料口自由落下的桑叶切碎。该结构机型第1 次仅能将桑叶切成条形，可通过调节刀片间隙增减刀片数量，进而调整切叶规格。如需切成方形或多边形，需要将每次切后桑叶多次喂入，反复切碎才能达到给桑标准要求，4 次切碎效果见图1c 所示。饲喂1 龄期或2 龄期小蚕，需反复切碎4～5 次。

图1 切刀辊筒式切桑机

3.2 组合刀片式切桑机

主要结构由进料端、机架、传动装置与电机、喂入装置、组合刀片、输送带、清理毛刷、出料端等组成，底部设计有轮子，方便机器转运，见图2a 所示。所示机型为9QS-450 型，整机质量约180 kg，配套功率1.5 kW，工作电压220 V，主轴转速180 r/min，一次切桑叶量≥450 kg/h。其主要工作部件是组合刀片，由1 片横向主切刀和焊接在主切刀上的多片纵向小刀组成固定刀片，见图2b 所示。其工作原理是电机皮带轮带动组合刀片主轴、喂入装置、输送带运动，进料端投喂桑叶经输送带送至喂入装置，喂入辊压平桑叶后经输送带送至组合刀片处，然后利用1 片横向主切刀和焊接在主切刀上的多片纵向小刀组成固定刀片的上下往复运动同时产生纵向和横向的剪切力把桑叶切碎，切碎桑叶经出料端排出，残留于输送带上的切碎桑叶通过清理毛刷在出料端末端处被清理干净。该结构机型模拟人工切桑原理，能一次性将桑叶切成方形，切碎效果见图2c 所示。通过更换不同规格的组合刀片，可一次性切成7×7、15×15、20×20 mm2的方形桑叶，更换简单方便。但需调整好组合刀片与输送带之间的间隙，若未调整妥当，刀片每次直接切刀输送带上，会加快输送带的损坏。常用于饲喂2 龄期或3 龄期小蚕，亦称方形叶切桑机。

图2 组合刀片式切桑机

3.3 铡切辊筒式切桑机

主要结构由进料端、机架、传动装置与电机、输送带、喂入装置、切刀辊筒、铡刀辊筒、出料端等组成，底部设计有轮子，方便机器转运，见图3a 所示。所示机型为9QS-1000 型，整机质量约143 kg，配套功率1.5 kW，工作电压220 V，切刀辊筒转速380 r/min，铡刀辊筒转速760 r/min，一次切桑叶量≥1000 kg/h。其主要工作部件由1 组切刀辊筒和1 组铡刀辊筒组合而成，分开工作，见图3b 所示。其工作原理是电机皮带轮带动铡刀辊筒主轴、链轮机构带动切刀辊筒主轴、喂入装置、输送带运动，进料端投喂桑叶经输送带送至喂入装置，喂入辊压平桑叶后经输送带送至切刀辊筒，利用切刀辊筒运动产生的纵向剪切力先纵切成条状，再经输送带送至铡刀辊筒，利用4 把铡刀组成的铡刀辊筒运动产生的横向剪切力将条状桑叶进行横切，切碎桑叶在离心力和气流作用下经出料端排出。该结构机型对桑叶先进行纵切再进行横切，能一次性将桑叶切碎成不规格的方形或多边形，切碎效果见图3c 所示。由于铡刀辊筒横切时铡刀之间间隔大，不能进行精细化切碎，切出来的桑叶碎片规格在90～400 mm2之间，能满足养蚕户养殖3 龄期或4 龄期小蚕的用叶要求。

图3 铡切辊筒式切桑机

4 小结

结合蚕桑生产实际分析了养蚕的切叶要求，分析了电动切桑机发展的必要性，总结了3 类电动切桑机的主要结构、工作原理和适用范围，包括切刀辊筒式切桑机、组合刀片式切桑机和铡切辊筒式切桑机等，技术成熟且已经推广应用，有利于广大养蚕户选择合适的电动切桑机。其中切刀辊筒式切桑机适用于1 龄蚕或2 龄蚕，组合刀片式切桑机适用于2 龄蚕或3 龄蚕，铡切辊筒式切桑机适用于3 龄蚕或4 龄蚕，5 龄蚕可直接食用整张新鲜桑叶，无需切叶。

目前电动切桑机暂无国家标准或行业标准可依，市场上的机器质量参差不齐，存在容易卡叶、叶片切口不规则、对叶片损失大、喂料口安全距离短存在安全隐患、安全标志缺失、缺乏维护保养，以及机器价格较高、推广应用范围有限等问题。四川省农业农村主管部门正抓紧制定电动切桑机专项推广鉴定大纲，相信随着大纲的发布与实施，对该类产品提出规范化技术要求，将引导电动切桑机产品的良性发展，促进电动切桑机的推广使用，推动蚕桑生产省力化、机械化的发展。