一种适用于户外蜂场的电动摇蜜机的研究

第一篇：一种适用于户外蜂场的电动摇蜜机的研究

一种适用于流动蜂场的电动摇蜜机的研究

（1.云南xxxx学院，云南 昆明 650201）

摘要：我国户外流动蜂场仍停留在传统养蜂模式，不仅养蜂的生产生活条件恶劣，而且蜂机具的机械化、自动化程度不高，基础还比较薄弱，基本靠手工操作，劳动强度大。对此，本文在进行了两批次摇蜜实验之后，根据实验数据，提出了在手摇脱蜜机的基础上，设计一种由直流减速电动机带动摇蜜机的构想。从而实现在户外流动蜂场也能使用电气化的养蜂生产工具。这种直流电动摇蜜机经过了实地摇蜜测试，性能与试验设计基本吻合，在一定程度上减轻了蜂农的劳动强度，为提高蜜脾的利用率，增加蜂蜜产量并提高蜂农收入创造了条件。

关键词：户外流动蜂场；直流电机；摇蜜机

0引言

养蜂业是现代化大农业的一个有机组成部分，在我国的国民经济中占有较重要的地位。养蜂机具机械化、电气化的研究对于向社会提供丰富的蜜蜂产品，帮助农民脱贫致富，尤其是加快养蜂业产业结构调整，推进养蜂机械化、自动化具有重要的意义。目前我国养蜂生产极不稳定。其主要原因首先是养蜂是野外流动作业，机械装备设施差，基本靠手工操作，劳动强度大。其二是运输蜂群受交通条件的制约，偏远地区的蜜源没有得

【1】到充分利用。利用养蜂车进行长途转地放蜂，可大大降低养蜂人的劳动强度。可根据蜜

源情况，随时转入最合适的场地，最大限度的利用蜜源，提高蜂产品质量，生产优质蜂蜜。

【2】由于养殖管理大部分实现了机械化，150个以上的生产群只需2人精细管理，轻松自如。

此外，恶劣的户外养蜂生产生活环境也是制约流动蜂场发展壮大的一大难题。针对这些现状，本文适时提出了用电拖动的技术方案。研究的基础是普通两框手摇脱蜜机，经过初步的转速测量实验和功率换算，选定合适的直流减速电机，用电机带动摇蜜机以实现户外摇蜜的自动化。

1.研究基础

摇蜜机分离蜂蜜是利用离心力的原理。摇蜜机的蜜脾转架转动时，带动篮中蜜脾上的蜂蜜一起作圆周运动，这时维持蜂蜜作圆周运动的向心力是由蜜滴之间、蜜滴与巢脾之间相互作用力（粘滞力和附着力）的合力提供的。当蜜脾转架的转速达到一定高速时，即当蜜滴所受的离心力达到一定数值时，在离心力的作用下，这种蜜滴之间、蜜滴与巢脾之间的相互作用力（粘滞力和附着力）的合力不足以维持蜜滴继续与巢脾一道作圆周运动，这时蜜滴由于惯性沿着切向飞离巢脾，即从巢脾上分离出来。蜂蜜分离时所受的离心力大小与蜜滴的质量和蜜滴作离心运动时的线速度的平方成正比，与蜜脾至摇蜜机中轴的半径成反比，即

mv

2fgr 式中：f──作用于质量为m的蜜滴的离心力（千克）；m── 蜜滴的质量（千克）；

v ── 蜜滴作圆周运动的线速度（米／秒）；g── 重力加速度（9.81米／秒2）； r── 蜜脾至转篮中轴的半径（米）。

v

因为2rn60式中 n──摇蜜机的转速（rpm）

m(260)2m2rn2f

grg900

所以

从离心力公式可以看出，选定蜜脾和摇蜜机型号以后，可变因子只有转速。在保证蜂蜜能够取出并且转速可取的范围内，经过两批次--大理橡胶蜜和香格里拉百花蜜的手摇采蜜试验，得到初步的数据见表1（部分）。

表1摇蜜实验数据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电机功率和扭矩之间的换算公式是功率(w)＝2π×扭矩(Nm)×转速(rpm)/60。根据实际

摇蜜情况和对数据进行处理，初步估算，可取脾重3.5Kg，转速240rpm，力臂由测量可取0.1m，于是，起动力矩M=3.5Kg×9.8N/Kg×0.1m=3.43N﹒m 起动功率P=2π×3.43×240/60=86.2W

选取12V150W250rpm可调减速直流电机是可以满足本试验条件的。此类电机在电子市场上容易买到。

2.设计思路

采用直流电机带动摇蜜机的构想，完全是根据实际情况作出的。首先，户外养蜂大多采用两框换面式摇蜜机，所需启动功率小；其次，户外养蜂流动性大，场所多在荒山远郊，电源难取。基于此，决定采用小型太阳能光伏发电系统，不仅提供动力也解决了照明问题。此外，用铅酸蓄电池作为储能设备，一方面可以做到即用即取，另一方面也可以持续将太阳能转化为电能存储在电池中。改进后由直流电机带动的摇蜜机不仅要在电气参数上符合预期，也要在实际功能上与实验效果一致。具体表现在出蜜率要相一致。出蜜率定义为：出蜜率%=1-（摇蜜后蜜脾的质量/摇蜜前蜜脾的质量）。

2.1实验材料

直流减速电机1个；两框摇蜜机1个，高度和内径分别为120mm、18mm，齿数比为33:13。

2.2基本步骤

将直流减速电机的转轴和摇蜜机的中心轴用联轴器或用其他方法连接起来，并把电机安装在摇蜜机框架上与之成为一个整体。铅酸蓄电池为电动摇蜜机提供动力，用时间继电器和中间继电器以及调速器组成的控制装置，则实现了电动摇蜜机转速的自动控制和摇蜜机完成后电源的自动退出。

实验数据中低速段指的是蜜脾在摇蜜机中开始有蜜滴被分离时，用转速测量仪测得的摇蜜机中心轴的最低转速；高速段是指随着蜜脾质量的减小，摇蜜机中心轴在对蜜脾损坏程度最小的情况下达到的比较高的稳定转速。作者拟对实验中的转速和摇蜜时间进行数据分析，得到以时间为横轴、转速为纵轴的转速曲线。根据起动阶段、低速阶段、转速稳定阶段和失电阶段的转速，设计电机控制电路，实现小功率电动摇蜜机的自动控制。具体的讲，是通过计算由时间继电器来投入或退出阻值恒定的电阻，用调速器控制直流电机使电机能够正常启动，随着转速的逐步上升直至达到预设的稳定转速，经过一段时间断电。

我们于2011年11月20日上午10时30分至下午16时在姚安县小寒冲，使用长为27cm、宽为22cm的中蜂小蜜脾对该电动摇蜜机的性能进行现场摇蜜测试，结果表明摇蜜机在启动性能、电气参数等方面完全符合设计要求。与此同时也发现一些新问题，比如中蜂蜜的浓度较西蜂蜜高得多，随着温度逐渐升高，出蜜率越来越接近手摇操作。这说明温度和转速越高，取蜜过程持续的时间越短，出蜜率越高；但也从另外一个方面说明，在相同的条件下，这种摇蜜机完全适合饲养西蜂的流动蜂场。此外，摇蜜机的蜜脾篮架结构也需要进一步改进，用网状结构代替栅栏结构，可以有效的保护蜜脾，使其均匀贴在篮架上避免造成大面积的损坏。

户外流动蜂场的规模不是很大，又有采蜜期集中的特点，所以大都采用两框或四框的轻型摇蜜机，摇蜜流程如取脾、割脾、摇蜜、换面、摇蜜等是机械的重复作业，这种直流电动摇蜜机具有一定的实用价值。养蜂人可以用一台普通的摇蜜机和直流电动摇蜜机交替作业，使工作效率翻倍，尤其在人手不是很充足的情况下这种优势会更加明显。同时也可以在流蜜期集中的时候提高蜜脾的使用效率，减少对蜂群正常生产的干扰。

3.结束语

与其他养殖业相比, 养蜂业不仅投入少、见效快, 而且具有不与农业生产争资源的独特优势, 尤其是流动养蜂，无需占用土地、建筑厂房, 无需投入大量劳动力。随着社会的发展及人类生活水平提高的需求，养蜂业发展的必然趋势是实现现代化养蜂、科学化养蜂，从根本上改变养蜂生产落后面貌，逐渐缩小我国养蜂业和国内农业、国外养蜂业的差距。现代化养蜂的标志是根据养蜂生产的特点和规律用先进的工业机械配套装备养蜂业；用先进的科学技术密集型武装养蜂业，大幅度地提高各种蜂产品的产量和质量，实现高产、优质、高效，满足出口和国内的消费需要，增加蜂农的经济收入。

【3】

参考文献

[1] 李易谷．专用养蜂车效益好[J] ．中国蜂业，2010,61（7）：27

[2] 刘自强．不是梦想—把养蜂生产纳入工程化轨道[J] ．中国养蜂，2005,56（9）：37 [3] 孔常兴．蜜蜂及其作用[J] ．西藏科技，2010,209（8）：15—17,19

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