立柱式紧压茶叶机设计

世界上生产的茶叶以条索和片状为主,紧压茶有蒸压后发酵的砖茶和沱茶。为此,介绍了一种立柱式紧压茶叶机来加工成紧压茶块的方法,并就其工作原理及立柱的受力情况进行了初步研究分析。试验证明,利用所设计的紧压茶叶机即可以压砖茶,又可以压小块绿茶,不仅降低了工人的劳动强度,而且提高了生产效率和紧压茶的品质。

偏心滑柱式紧压茶叶机的设计

我国生产的紧压茶大多为发酵砖茶,紧压绿茶是近几年发明的新式紧压茶。目前市场上少有紧压绿茶,即使有也都为手工或简易机械加工,品质差、生产效率低、劳动强度大。为了克服上述不足,本文介绍了笔者设计研制的一种偏心滑柱式紧压茶叶机,并就紧压茶叶机的工作原理及偏心连杆的受力情况进行了初步分析。试验证明利用偏心连杆与凸轮摆杆的协调配合基本解决了紧压绿茶的压紧和退模。不仅提高了生产效率,大大降低了工人的劳动强度,还提高了紧压绿茶品质。

自动化茶叶揉捻机自复位锁紧装置的多目标优化设计

课题组根据茶叶揉捻机工作需求,设计了一款自动化茶叶揉捻机。以自复位锁紧装置的设计参数为变量,以推杆推力最小和自复位锁紧装置推杆行程最小为优化目标,在满足自复位锁紧装置功能需求的前提下,采用多目标优化设计的方法建立自复位锁紧装置的多目标优化数学模型,求解自复位锁紧装置的最佳设计参数。经过目标优化后,自复位锁紧装置的旋转推杆、最大旋转角度等参数得到了优化,节约了自复位锁紧装置的生产成本,为自动化茶叶揉捻机物理样机制造奠定了坚实基础。

一种可实现柔性加压的茶叶揉捻机的设计与试验

揉捻是制茶的关键工序之一,传统的茶叶揉捻机采用机械加压,其在茶叶揉捻过程施加恒定压力易导致茶叶破损率过高影响茶叶品质。因此,设计了一种茶叶数控自动化揉捻机,采用气动加压替代传统的机械加压,采用三个磁环感应开关实现多段调压,使揉捻机具有轻揉,中揉和重揉的功能;并基于PLC设计了一种可实现柔性加压的揉捻机自动控制系统,根据揉桶内揉捻叶的实际承压状况自动调整压盖行程,避免茶叶因压紧,压死而产生过揉捻及条形较差;同时通过茶叶揉捻对试验验证了柔性加压揉捻机可有效降低揉捻过程茶叶破损率,提升茶叶感官评审得分。因此,该揉捻机能够有效提升茶叶揉捻效果,增加茶农获得的经济效益。

连续复式茶叶理条机优化设计与试验

针对绿茶加工杀青理条复式工序中,因茶叶理条动力学机理不明而导致成条效果不理想的问题,研究茶叶在连续复式理条机锅槽内茶叶与锅槽连续碰撞规律,建立茶叶在锅槽内滚动、抛撒、碰撞3个阶段的动力学模型,确定连续复式茶叶理条机的成条机理。根据茶叶在锅槽内的运动成形规律,优化斜U形锅槽,并利用Rocky Dem建立热固耦合下茶叶-锅槽相互作用的仿真模型,通过对茶叶平均速度及受力进行分析,确定了锅槽往复运动速率、锅槽挡板角度和锅槽与水平面夹角的最优工作参数。在最优参数确定的基础上,采用三因素三水平正交试验,确定实际工况下的最优参数组合,试验结果表明,当锅槽挡板角度为114.1°、锅槽往复运动速率为190.9 r/min、锅槽与水平面夹角为3.2°时,成条率为85.89%,碎茶率为1.70%,满足理条农艺要求。验证试验表明,在该最优结构与作业参数组合下,成条率、碎茶率分别为84.26%、1.79%,与优化结果相对误差在5%以内,表明优化结果的可靠性与精度。该研究可为茶叶理条成形机理与理条机关键参数优化提供参考。

基于SolidWorks与西门子PLC控制器的自动化茶叶揉捻机设计与试验研究

针对目前市场上茶叶揉捻机自动化程度低、功能单一、人工操作时存在安全隐患等不足,设计一款用于能自动实现茶叶揉捻、出料等功能的自动化茶叶揉捻机。基于Solidwork软件,设计该设备的传动机构、挤压机构、揉捻机构及出料机构,对设备的电控系统基于西门子PLC控制器进行设计。最后,经试验样机生产验证,证明该设计能实现预设生产目标,设计对其他茶叶加工设备具有参考价值。

基于综合使用成本的链板式茶叶烘干机热源选择

介绍福建省链板式茶叶烘干机常用热源型式、茶叶烘干能耗概况,茶叶烘干成本计算的依据,对采用不同型式热源进行烘干时的成本进行计算,并将年产茶叶量与烘干总成本绘成曲线,找出不同型式热源最低使用成本的临界产量值,为茶叶企业技术改造提供参考。

往复式茶叶振动抖筛机优化设计与试验

抖筛是茶叶精制的重要环节,直接影响茶坯的净度,针对茶叶抖筛过程中抖筛机理(清筛)不清晰而导致抖筛过程中存在茶叶断碎以及挂网等问题,本文研究茶叶在筛床上的抖筛规律,建立茶叶颗粒沿筛床上下运动、离开筛面被抛起运动和落到筛孔后碰撞运动三段筛分过程的动力学模型。结合茶叶在筛床上的抖筛规律,通过EDEM建立茶叶筛床的仿真模型,对茶叶在筛床上的速度与受力进行分析,确定筛床曲柄转速、筛面倾斜角和曲柄半径的最佳参数。最后通过三因素三水平的正交试验,确定实际筛分情况下的最优参数与得出各个因素对误筛率和生产率的影响由大到小为筛面倾斜角、曲柄转速、曲柄半径。试验结果表明,当曲柄转速为247.99 r/min、筛面倾斜角为2.60°、曲柄半径为23.11 mm时,误筛率和生产率分别为5.3%和440 kg/(m~2·h),与优化结果误差在允许范围内。

名优茶连续式理条机参数优化设计与试验

针对传统茶叶理条做形装备主要依靠经验法设计,存在做形质量不佳的问题,该研究运用数值法对连续式茶叶理条机结构与作业参数进行优化,以改善连续式理条机的理条作业性能。通过对连续式理条机进行运动学分析,得到锅槽速度、加速度表达式,并探究锅槽运动与茶叶理条状态之间的关系;通过研究茶叶在连续式理条机锅槽内的运动规律和受力情况,建立茶叶-正U形槽动力学模型,分析了茶叶在锅槽运动周期内各阶段的受力特点及对茶叶成形的作用;运用EDEM软件建立茶叶理条仿真模型,对影响茶叶成形的曲柄转速、锅槽振幅、锅槽倾角、凸棱个数和凸棱高度等关键设计参数进行仿真模拟,得到上述因素作用下茶叶颗粒的平均速度、平均受力与做形时间的关系曲线,并以仿真结果为依据设计三因素三水平正交试验,以成条率、碎茶率为评价指标,利用Design-Expert软件进行数据处理与回归分析,并对优化结果进行验证试验。仿真结果表明:曲柄转速、锅槽振幅和凸棱个数等对理条质量影响较大,茶叶纵向占比率随理条时间增加而升高,促使茶叶主茎脉轴线方向受力形成条状外形;以曲柄转速为195 r/min、锅槽振幅为99 mm、凸棱个数为2的最优参数组合进行验证,成条率为87.39%,碎茶率为1.85%,与优化结果基本一致。研究结果可为连续式茶叶理条机优化设计提供理论参考。

茶叶揉捻机自动加压装置结构优化设计

【目的】解决茶叶揉捻机揉捻压力大小由制茶师凭经验施加,导致加工茶叶质量不稳定,严重影响茶叶品质等问题。【方法】课题组在6CR-55型单柱式揉捻机基础上,改进设计一种轮辐式压力传感自动加压装置。采用理论分析法和ADAMS动力学仿真分析,确定了揉捻压力的大小及方向;选择DYLF-102轮辐式压力传感器,将压力传感器固定在揉捻轴接近底端位置,实时监测揉捻压力大小;利用步进电机通过锥齿轮、丝杆滑块传递动力,实现自动化控制加压;开发揉捻机自动控制系统,并进行样机试验。【结果与结论】1)根据受力分析,得出揉捻盖受到茶叶挤压力时力传导方向是垂直向上的结论。2)仿真结果表明,除去开始力的突变过程,总体上CONTACT_1与SFORCE_1的大小基本接近,由此可推断出茶叶对揉捻盖的挤压力也会反作用到揉捻轴上,而且大小和方向非常接近。3)样机实验表明,采用自动加压的揉捻压力满足了“轻-重-轻”的茶叶揉捻工艺,且揉捻效率相较于手动加压茶叶揉捻机的揉捻效率平均提升了28.5%,茶叶锁紧成条,品质更加稳定,茶味更加香醇。

茶叶揉捻压力检测装置设计与试验

茶叶揉捻压力是影响茶叶揉捻品质的重要因素,对茶叶揉捻压力开展实时检测,是实现茶叶自动化加工的关键。在分析揉捻加压相关部件的受力情况与揉捻作用区域的分布基础上,运用SW-DAMS耦合仿真方法分析不同揉捻压力检测方法对应的感知传感器接触力学特性与作用力变化情况,对比优化出揉捻压力最佳检测点位于揉盖上端。确定压力传感器结构及量程,设计揉捻压力检测装置,完成压力校准及检测试验。结果表明:揉捻标准转速为45 r/min时,选用的环形压力感知传感器内部直径为32 mm、高度为20 mm,连接法兰高度为40 mm,压力输出精度达到0.1%,无超调现象;样机的生产率为65 kg/h,碎茶率为1%,动态压力数值随揉捻过程在3~35 N之间实时变化,能够满足自动化茶叶生产线对揉捻压力的检测要求。

基于EDEM的茶叶杀青机滚筒的结构参数设计

为高效合理地对滚筒式杀青机的滚筒进行结构设计,缩短产品研发周期、节约设计成本,以某型号滚筒杀青机为研究对象,对茶叶在滚筒中的运动情况进行分析;对杀青机滚筒的内部结构进行参数设计。通过离散元软件EDEM对滚筒的杀青过程和出料过程进行仿真分析,仿真结果表明,导叶板高度为130 mm,升角为10°时,茶叶的受热更均匀,杀青效果更好;当出料板数量为4,出料转速为20 r/min时,更便于茶叶的平稳出料。

基于微波扰动的茶叶杀青机温湿双控仿真

温湿度是决定茶叶杀青品质的关键因素之一。针对茶叶杀青机,以微波扰动技术为基础,提出温湿双控方法。将杀青机封闭的中空腔室作为微波扰动的谐振腔,分析腔体谐振角频率相对变量的有关因子,控制杀青机湿度。输入误差与误差变化率实时数据至控制器,通过模糊处理与推理,以所得输出值控制杀青机温度。最后设定温湿度上限,采集实际数值,判定差值与理想阈值,合理操作红外加热管与排湿风扇,实现杀青机温湿双控。仿真研究中,以SIMULINK为仿真平台,检验温湿度双控效果与效率。经验证,上述方法控制精度较高,速度较快,且稳定性较好。

节能型茶叶烘焙机开发及节能分析

烘焙是茶叶加工的高耗能工序.随着茶叶生产加工由机械化、自动化向智能化、节能化的转型升级,烘焙机的节能不仅是补齐茶叶初加工高耗能短板的重要环节,而且是助力碳达峰与碳中和的重要手段.基于传统茶叶烘焙机的现状,分析风循环、余热回收和辅助热源的相关原理,开发节能型茶叶烘焙机并进行节能试验研究.测试结果表明:在相同茶叶加工条件下,节能型茶叶烘焙机较传统型的烘焙机节能28.0%.

茶叶紧压机的凸轮推杆运动分析

采用凸轮顶杆式压紧机构设计了一种小型茶叶紧压机,可以克服传统手工包揉成型制作紧压茶劳动强度大、工效低和形状不规范等缺点,同时具有结构简单、成本低、效率高和适用性强的特点。对其凸轮推杆机构进行了运动分析、受力分析和结构的研究设计,从而为提高紧压茶品质和保持其物理性质提供理论依据。

2016年中国茶叶机械研究新进展

2016年.我国茶叶机械研究重点方向包括:绿茶、红茶清洁化连续化生产线,名优茶加工单机,乌龙茶、白茶、黄茶、青砖茶清洁化连续化生产线,茶叶加工机械自动化控制系统,茶园中耕机械,电动采茶机,自走式采茶机,茶叶智能化色选机,茶叶自动化包装生产线等。特别提出了茶叶生产全程机械化概念,目前茶叶生产全程机械化指从机械化,加工机械化到包装存储机械化。国内大量茶叶机械研究项目也是围绕全程机械化展开。

茶叶杀青机双模糊控制系统设计与试验

为实现茶叶加工机械智能化控制,在分析茶叶加工工艺的基础上,提出基于模糊控制的茶叶杀青机控制方案。通过检测杀青滚筒内的鲜叶投叶量和鲜叶等级,应用模糊控制规则决策,实时调整杀青时间和杀青温度的设定值,并在杀青温度中嵌入模糊PID控制,实现杀青温度的精确控制。利用NI USB-6215数据采集卡、西门子PLC等构建数据采集与控制硬件系统,并用LabVIEW虚拟仪器测试双模糊控制系统的输出效果。试验分析了该控制系统输出量对茶叶杀青效果的影响,试验结果表明:该控制系统输出的茶叶加工工艺参数杀青效果理想,杀青温度偏差低于1℃,杀青时间偏差小于5 s。该控制策略减少了制茶过程中人为因素的干扰,提高了茶叶加工机械的智能化水平。

基于模糊PID的茶叶烘干机恒温控制系统研究

目前茶叶用烘干机的燃煤热风炉存在能耗高、热效率低的问题,而且大多采用人工控制,温度稳定性差,品质也难以保证。为此,采用模糊控制技术对热风温度进行恒温控制,根据热风炉热风温度的高低,通过变频器自动调节热风炉的排烟量,控制热风温度达到恒定,在满足烘干需要的同时,减小能量损耗,保证茶叶品质。同时,应用MATLAB软件对模糊PID恒温控制系统进行仿真。结果表明,该系统可以有效控制热风温度,达到恒温控制的目的。

基于蚁群算法的茶叶抖筛机参数优化

针对茶叶抖筛机的主要设计参数,建立了茶叶抖筛机优化设计数学模型,运用蚁群算法和Matlab语言,编制了茶叶抖筛机的关键参数的优化程序,运用该程序对茶叶抖筛机的筛床倾斜角、振动方向角、曲柄半径、振动圆频率等参数进行优化仿真计算和验证试验。结果表明:筛床倾斜角α为2.8°;振动方向角β为52.8°;曲柄半径r为0.025 m;曲柄圆频率ω为21.5rad/s时,筛净率提高14%,单位有效筛分面积生产率提高28kg/(m2.h)。

行车式茶叶自动揉捻机组的研发

本文在对传统盘式揉捻机进行结构改造的基础上,研制具称量、投料、送料等多功能于一体的行车式投料系统,并利用PLC自动控制技术,采用多台联动方式实现了茶叶揉捻工序的连续自动化加工。