自走式黑茶翻堆机的设计与试验研究-杨光.pdf
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1、 I _ II _ III 自走式 黑茶翻 堆机的 设计与 试验研 究 摘 要 茶叶原产于中国,是中国的特殊食品之一,我国是探索并食用茶叶最早的国家, 也是当前茶种类最丰富的国家之一, 时至今日 我国的茶园面积仍然处在世界第一的位 置,每年的产量也处在世界第一的位置,出口处在世界第二的位置。 拿产自云南的普洱茶来说,其渥堆发酵的时间大约需要一个半月左右,每隔 5 天左右要进行一次翻堆作业, 把结成团的茶叶打散解块, 可以让中间和四周的茶叶混 合均匀, 提高渥堆里面的供氧情况, 以此来适应各种微生物的好氧需求, 最终让整堆 的茶叶上下、 左右都发酵的很均匀, 获得 较好的质量效果, 眼下这种翻堆
2、作业几乎全 部由人工来实现,机械化生产的程度普遍非常低,生产的工具大多是钉耙、铁铲等。 因此探索黑茶翻堆技术, 研制新型的翻堆设备, 提高黑茶的生产效率和质量显得迫在 眉睫。 本研究通过对大量的文献进行检索和研究调查, 针对翻堆 作业过程中存在劳动强 度大, 劳动条件差, 清洁卫生不规范等问题, 在对国内外翻抛设备和技术进行比较的 基础上,并通过与黑茶渥堆发酵的各项工艺参数相结合,运用 PROE 和 CAXA 对黑 茶翻堆机进行了三维和二维造型, 并在 ADAMS 中形成了翻堆装置的仿真模型, 进而 对辊筒进行运动仿真。 仿 真结果与理论模型计算相吻合, 理论模型得到仿真结果的印 证与支持,
3、说明理论模型的条件假设合理, 并 利用 MATLAB 对螺距 S 和翻堆装置 的 输送效率 0 进行了优选。 为了探寻较理想的翻堆作业效果, 深入分析了辊筒的翻堆原理与翻堆质量影响因 素, 选取翻堆装置外圆线速度、 机器前进速度和两者的速比作为翻堆质量的主要影响 因素; 设计并加工了翻堆转速和高度、 机器前进速度可调的样机, 以两个主要影响因 素为因子, 进行了翻堆的正交试验研究。 通过极差分析, 得出了影响翻堆质量评价指 标 ( 翻 堆 前 后 的 温 差 、 含 水 率 变 化 、 蓬 松 率 ) 较 优 的 组 合 : 翻 堆 装 置 外 圆 线 速度 400m/min , 机器前进速度
4、 3.33m/min , 速比 120。 试验结果为翻堆前后温差变化 10.5, 含水率变化 0.68% , 蓬松率 123.58% , 对翻堆作业起到了很好的促进作用。 翻堆试验 证明了黑茶翻堆机设计的正确性, 并很好的展示了工作性能。 本设计成功填补了我国 自走式黑茶翻堆机设计的空白,为我国黑茶的发展起到了促进作用。 关键词:黑茶 翻堆机 设计分析 试验研究 _ IV Abstract As the original country of tea, china is the first one to discover and utilize tea; As well, it possess
5、es the richest types of tea. With the largest tea garden area in the world, the tea production of china ranks the first and its exports ranks the second. Since the discovery of wild tea from the birth of loose leaf as well as cakes of compacted tea and to the boiled water, from the green tea to the
6、various tea types, from manual operation to the mechanization of tea, china has experienced complicated change during its long history. As one of the most important links in tea fermentation, the turning heap process mainly relies on manual operation. Take Pu-erh for example, its fermentation proces
7、s takes about half and one month which determines the puer teas unique taste and aroma. It need a turning head every 5 days by which the sticky blocking will be turned into the loose tea. The process enables the surrounding tea mix well with the tea in center which improves he ventilation conditions
8、 in pile to satisfy the needs of aerobic microorganisms. So they could ferment well and reach the expected effect finally. So far, the operating process is done completely by human beings which results in the low mechanization degree, such as rake and shovel. Therefore, exploration of tea fermentati
9、on technology is urgent and imminent. Based on considerable literature research as well as investigation, and comparison of domestic and foreign turning head technology, the study makes use of PROE and CAXA to achieve the two and three dimensional modeling about the dark tea turns heaps, at the same
10、 time, it established the dynamics simulation model of turning device in the ADAMS to carry out kinematics and dynamics simulation on the roller. If the simulation results consistent with the theoretical model calculation, and the calculation be confirmed and supported by the simulation results, it
11、can prove that the conditions of the theoretical model assumption is reasonable and be able to use the distance of MATLAB to pitch S as well as the efficiency of the turning head conveying device to achieve the optimization. In order to explore the ideal effect of the turning head and analyze the tu
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