一种茶叶鲜叶分级机的研制

在茶叶生产过程中,鲜叶原料分级是其中重要工序之一。当前,茶叶生产企业普遍采用传统滚筒式鲜叶分级机进行分级,对于机采作业而然,存在着鲜叶分级等次少、分级效果差、损伤率高、不方便收集等系列问题,难以适应机采鲜叶的分级要求。针对于这一情况,我们设计了一种新型螺旋导向鲜叶分级机构。本设计增加了筛筒长度,将鲜叶筛选分为四级,增加了分选等级;同时,通过筛筒内设置的双螺旋导向叶片的阻隔作用,延长筛选时间,提升筛选质量,通过改变筛筒形状结构,选用新型复合材料和不锈钢材料,降低机械对鲜叶的损伤率;其次,采用抽屉式的收集结构,更方便筛选后鲜叶的收集。此外,采用风机进行初步分选,减少了鲜叶分级后短碎叶含量,提升了后续分选效果,通过这一系列的改进设计,有望整体提升鲜叶筛选的效率及分级效果,从根本上解决机采鲜叶的分级问题。     

基于多特征与多分类器的鲜茶叶分类研究

机采茶中混有不同类型的鲜叶,传统的风选、振动筛选等分类方式准确度低,现有的基于计算机视觉的分选方式也无法满足对常见的单芽、一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶四种类型鲜叶的准确分类。为解决茶叶机采后各类型鲜叶精确分类问题,提出了一种基于多特征与多分类器的鲜茶叶分类方法。首先,利用鲜叶的相对几何特征与纹理特征基于SVM构建鲜茶叶分类器;然后,对多边形拟合后的鲜叶图像进行特殊角点检测得到各特殊角点数量对应的各类别分类概率,并将特殊角点序列的距离矩阵相似度作为判断依据;最后利用KNN对上述两种方法的结果进行融合,得到最终分类结果。试验结果表明,该方法可以更好的利用不同类别鲜叶的特征进行分类,分类准确率达94.24%,取得了较好的分类效果。     

抛振式抖筛机筛网过滤效率的优化

针对抖筛机筛网结构不当导致的过滤效果不佳的问题,通过优化筛网结构,改变电机种类,优化振幅,达到提高抖筛机筛选效率,减轻筛床重量,使得产能增加的目的。结果表示:采用双层筛结构,使用变速电机,优化振幅的方法,可以提高筛网的筛选率,减少茶叶卡网情况。     

一种新鲜茶叶分级筛选装置

为解决现有茶叶筛选装置及工艺存在的成本高、品质和效率较低的缺陷,课题组研发了一种新鲜茶叶分级筛选装置,包括筛分筒、筛分锅、筛分孔等。茶叶分级筛选装置含有机架,机架顶部安装有电机,电机的输出轴连接有偏转杆,偏转杆的另一端连接有第一球铰,第一球铰下方连接有传动杆,传动杆的下端通过第二球铰连接有筛分筒,筛分筒的下端通过第三球铰连接机架底部,筛分筒内由上至下依次设有多组筛分锅,筛分筒内不仅设有与筛分锅相适配的安装台,而且筛分锅底部均设有若干组筛分孔。仿真结果表明：课题组提出的茶叶分级筛选装置可以带动茶叶在筛分锅内进行滚动,通过调节筛分锅的自转速度,多次打破茶叶的翻滚惯性,从而使得茶叶筛分得更加彻底,大幅降低茶叶受损率。     

多级机采茶青分选机的设计与试验

针对目前国内存在的人工对机采茶青进行分级费时费工、效率低且容易造成茶青二次损伤等问题,依据茶青分级的物理特征和分级要求,基于UG研制了一种新型的多级针式提升茶青分选机。通过理论计算对其关键部件进行了设计;以不同批次的茶青原料、针选皮带安装角度、滚筒转速为试验因素,以茶青分选机的分级合格率及漏选率为试验指标进行试验分析,结果表明,使用第二批次茶青原料进行分级、滚筒转速为75 r/min、针选皮带安装角度为65时,分选机的平均分选合格率最高,达81%,漏选率为3.4%。可见,该机能较好的满足不同等级的茶青的分选需求,相比于传统人工分选,省时省工,解放了生产力,提高了工作效率。     

基于卷积神经网络的鲜茶叶智能分选系统研究

机采鲜茶叶中混有各种等级的茶叶,针对风选、筛选等分选方法难以做到精确细分的问题,结合计算机视觉技术和深度学习方法,设计了一套鲜茶叶智能分选系统,搭建了基于7层结构的卷积神经网络识别模型,通过共享权值和逐渐下降的学习速率,提高了卷积神经网络的训练性能。经过实验验证,该分选系统可以实现鲜茶叶的自动识别和分选,识别正确率不低于90%,可对鲜茶叶中的单芽、一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶、单片叶、叶梗进行有效的类别分选。     

茶叶烘干除渣系统研究与设计

针对茶叶烘干装置烘干均匀性差、烘干热利用率低、烘干茶叶带渣等问题,从茶叶烘干装置整体功能需求融合的角度出发进行设计,在主烘干筒体外部连接风力抽取循流装置,通过风力筛选将内部翻搅产生的茶渣抽取分离的同时,回流热流又返回烘干筒,热量得到循环利用。另外,通过除湿板等结构及时分离蒸发出的水分,减少水分的反复渗透,充分提升烘干茶叶的输出品质,也增加了烘干热量的利用效率。     

超声波辅助浸提茶鲜叶中茶多酚的工艺研究

由于当前中国农村劳动力的缺乏,机采茶已逐步成为茶叶采收的主要方式.为了提高机采茶的利用价值、降低其加工成本,本文研究了机采茶鲜叶浸提茶多酚的工艺与方法.本文进行了以机采茶鲜叶为浸提原料,以水做溶剂,采用超声波辅助浸提茶多酚工艺试验,研究了浸提时的超声波功率、茶叶粉碎粒度、浸提温度和茶水比对茶多酚浸提效果的影响.在单因素试验的基础上,通过L9(34)正交试验设计,确定了超声波辅助浸提茶多酚的主次影响因素和最佳工艺参数,即:茶水比为1:20、浸提温度为60℃、超声波功率为350W,茶叶粉碎粒度为1.5mm.在此条件下,茶多酚的浸提得率,可达95.86%.此方法较常规水浴浸提茶多酚含量高、用时短、浸提次数少,与超声波辅助浸提干茶叶的茶多酚浸提得率相当.由此可见,采用超声波辅助浸提机采茶鲜叶中茶多酚的方法是可行的.     

6CS-1型茶叶筛选机常见故障及排除

6ＣＳ -1型茶叶筛选机由平面定心运动机构和摆动机构、筛选箱、筛选筛、过滤机构和输料机构等组成 ,工作时 ,由电机驱动平面定心运动机构和摆动机构产生复合振动 ,使筛选箱中筛选筛上的茶叶弹跳振动、定向位移而筛选分级。筛出的茶叶经过滤机构进入输料机构输出 ,收集于对应的接料器内 ;过筛网孔的茶叶 ,由筛选箱内的返回装置返回到下层筛选筛的喂入端 ,进行下一个级挡筛选。对初制绿茶 ,一次筛选可分出 4个级挡。使用中常见故障及排除方法如下 :( 1 )喂入的茶叶只弹跳振动 ,不做定向移动 ,致使机器筛不出茶叶。原因是配套电机转速太低 ,产…     

等直径滚筒式茶鲜叶分级机设计与试验

为提高茶鲜叶分级效果,设计了一种参数可调的等直径滚筒式分级机。在计算确定滚筒主要结构参数的基础上,通过正交试验优化了滚筒倾角、进料率和滚筒转速等工作参数。用正交表L 25 (5 6 )安排试验,分析了茶鲜叶分级过程中的滚筒倾角、进料率、滚筒转速对茶鲜叶总体分级率的影响。结果表明,各因素对总体分级率影响的主次顺序为：滚筒倾角、进料率和滚筒转速。本试验条件下,综合考虑分级率和生产率,工作参数的最优组合为：滚筒倾角6°、进料率3.0 kg/min和滚筒转速16 r/min。     

双层倾斜振动风筛式蓖麻清选装置设计与试验

蓖麻脱出物组分复杂,清选后含杂率高,且没有专用清选装置,清选效率低,为此设计一种双层倾斜振动风筛式蓖麻清选装置。首先对清选装置总体结构进行设计,采用双层风吹式同步振动结构。其次,对装置的振动筛、清选室、出料口等关键部件进行设计。采用离散元法对清选筛结构进行参数优化,以哲蓖4号为试验物料,测定物料离散元参数,通过单因素试验,分析上筛面筛孔排列型式、筛孔直径、筛面倾角对筛分效率和损失率的影响。确定最佳设计参数为U型筛孔排列、筛孔直径14mm、筛面倾角8°。为了获取最优的工作参数,采用离散元法与计算流体动力学（Computational fluid dynamics,CFD）耦合方法对清选过程进行仿真分析。对单目标函数进行参数优化,当振动筛振幅为8.43mm、振动筛振频为6.00Hz、气流横向角为40.00°时,蓖麻脱出物的最大筛分效率为98.20%。当振动筛振幅为7.00mm、振动筛振频为7.76Hz、气流横向角为40.81°时,蓖麻籽粒的最小损失率为2.02%。以振动筛的振幅、振频和气流横向角为试验因素,以筛分效率和损失率为试验指标,设计了正交组合试验,建立各因素与指标间的数学回归模型,并对模型进行参数优化。结果表明,当振动筛振幅9.00mm、振动筛振频6.16Hz、气流横向角40.00°时,蓖麻清选装置的筛分效率和蓖麻籽粒的损失率最优,分别为97.66%和2.32%。最后,设计出蓖麻清选装置,通过台架试验对最优参数组合进行试验,实际筛分效率与损失率分别为93.15%和6.94%,与预测结果误差在5%以内,同时实际所得到的籽粒含杂率为0.83%,满足使用要求。     

基于约束Delaunay三角网的茶鲜叶几何参数识别

为自动识别不同方位茶鲜叶的几何参数,在鲜叶轮廓点均匀化、稀疏化的基础上,引入约束Delaunay三角网,对叶片区域进行三角剖分,然后根据端点三角形、跨接三角形及交汇三角形的特点,计算叶片中轴线及主干中轴线,据此确定茶鲜叶的方位并对叶片进行排序,与此同时,还计算了每张叶片的长度、宽度、面积以及叶柄间距,提出反映大宗茶原料粗老度的几何特征指标,探讨了质量等级细分的方法。通过对150幅图像中174根茶鲜叶的识别结果表明,识别正确率达94.2%,平均每根鲜叶的处理时间为74.7 ms。     

基于DEM的谷物清选筛振动筛分虚拟试验研究

为了研究筛分过程中筛面结构和物料形状对筛分效率的影响,基于离散元法对5个不同筛面开孔率下的圆孔筛﹑方孔筛的筛分效率和复杂粒形物料在圆孔筛﹑方孔筛上的筛分效率进行了虚拟试验研究。结果表明:物料的的筛分效率随筛面开孔率的增加而逐渐增加,且在筛面开孔率相同时圆孔筛的筛分效率高于方孔筛的筛分效率;3种典型农业物料形状的颗粒在两种筛面上筛分时,小麦形颗粒筛分效率最高,大豆形颗粒筛分效率其次,玉米形颗粒筛分效率最低;圆孔筛更易于3种颗粒的透筛,筛孔形状对于玉米形颗粒的筛分效果影响最大,小麦形颗粒次之,大豆形颗粒最小。     

三维并联振动筛设计与实验

提出用并联机构驱动产生的筛面多维运动实现非平面筛面多维透筛性的设计思想,以改善透筛环境、提高筛分效果。设计了一种基于单自由度两回路空间机构的并联振动筛,给出了主机构的拓扑结构分析、运动分析及基于筛面轨迹仿真的尺度优化结果;阐述了非平面筛面的设计及其多维透筛性原理;实验比较了并联振动筛与传统直线振动筛在常规平面筛面、非平面波浪筛面、非平面凹坑型筛面上的筛分性能,证明并联振动筛与非平面凹坑型筛面组合的筛分效率高达98%,透筛率高达7.4%,而直线筛与平面筛组合的筛分率仅为84%,透筛率为5%,从而揭示了新型并联振动筛的高效筛分机理与特性。     

一种新型并联机构振动筛的动力学研究

设计了一种基于并联机构的空间多维振动筛,其主体机构是一种有两转动两平移四个自由度的并联机构.该振动筛具有结构刚度大、承载能力强、惯性小、透筛效率高以及实现物料分层筛分等优点.根据振动筛筛面的运动轨迹要求,本文运用单开链单元综合法,由并联机构的运动输出特征矩阵及拓扑结构,完成了并联机构的型式设计,并采用拉格朗日方法和运动影响系数方法对该并联机构的动力学进行了分析.     

一种新型圆筒筛的性能分析

为了提高圆筒筛的筛分性能，提出了一种新型的圆筒筛——螺旋钢丝圆筒筛。它是由钢丝条按一定螺旋方向和螺距缠绕而成，钢丝条之间的间隙成为筛孔。在结构上，螺旋钢丝圆筒筛既具有较高的开孔率，又具有波纹筛和沉孔筛的特点。与普通圆筒筛相比，被筛分的小物料落入筛孔的概率有了较大的提高，增加幅度在３０％以上。对比试验结果表明，螺旋钢丝圆筒筛确能提高物料筛分的分离完全度，但物料的轴向平均速度有所下降     

基于EDEM数值模拟的沙棘滚筒筛设计

为解决沙棘浆果中含有杂质,导致浆果筛分含杂较高的问题,设计三层结构滚筒筛装置,并确定振动电机、减震弹簧等关键部件参数。其激振力为7 644 N,功率为3.24 kW,减震弹簧刚度8 047.3 N/m。使用EDEM离散元软件对滚筒筛的转速、倾角进行模拟分析。模拟结果表明:当滚筒筛转速、倾角为38 r/min、8°时,其筛分效率、含杂率为84.2%、6.98%。以转速、倾角两个因素为自变量,筛分效率、含杂率为指标进行方差分析,当滚筒筛转速为38 r/min、倾角为8°时是最优参数组合解,且筛分效率、含杂率分别为82%、8.7%。实测值与仿真试验的筛分效率相差2.2%,含杂率的相差1.72%。     

油菜联合收获机滚筒筛式复清装置设计与试验

针对油菜联合收获机脱粒分离作业后脱出物组分杂,籽粒细小不易分离,导致清选作业清洁率低、人工复清劳动强度大等问题,设计了一种挂接在粮箱上的模块化滚筒筛式复清装置。基于运动学与动力学分析了物料提升螺旋输送器和筛分装置的结构参数与运行参数范围;以滚筒筛式复清装置的损失率、清洁率及筛分效率为评价指标,以滚筒筛转速、筛网内助流螺旋叶片螺距和筛孔直径为影响因素,基于EDEM开展了三因素三水平正交试验,确定了最佳参数组合,并利用收获关键部件试验台开展了验证试验。仿真结果表明：当喂入量为0.6kg/s时,滚筒筛式复清装置的较优参数组合为筛孔直径5mm、滚筒筛转速105r/min、筛网内助流螺旋叶片螺距250mm,此时滚筒筛式复清装置损失率为0.92%、清洁率为98.96%、筛分效率为95.12%。台架验证试验表明,带有滚筒筛式复清装置的清选系统工作顺畅,在最佳参数组合条件下,滚筒筛式复清装置的损失率为0.96%、清洁率为98.67%、筛分效率为95.36%,对比未增加滚筒筛式复清装置前清洁率提升了4.38个百分点。研究可为油菜联合收获机清选装置结构改进和优化提供参考。     

振动筛不同运动形式对颗粒群筛分的影响

为研究不同运动形式振动筛的筛分性能,对平面往复、三移动一摆动、三移动两转动振动筛筛面上颗粒的分散程度进行分析和试验。基于颗粒非线性跳动理论,利用Matlab软件模拟得出颗粒在不同运动形式筛面上的运动状态;以分散度为试验指标,利用高速摄像机对玉米颗粒在3种振动平板上的运动进行跟踪。颗粒在振动平板上的运动规律证明了颗粒非线性跳动理论分析结果的正确性,随着振动筛主轴转速逐渐增大,颗粒群在3种振动平板上的分散度均呈现先增大、后减小的变化规律。在振动筛主轴最优转速下,玉米颗粒群在三移动一摆动、三移动两转动振动筛筛面上的综合分散度分别为38. 96 mm和40. 73 mm,较平面往复振动筛分别提高了14. 39%和19. 58%。以筛分效率为试验指标,利用3种振动筛筛面进行物料筛分试验,物料筛分试验结果表明,颗粒群在3种振动筛上的筛分效率由高到低依次为:三移动两转动振动筛、三移动一摆动振动筛、平面往复振动筛。物料筛分试验结果证明了用振动平板对颗粒群分散度进行研究的可行性,同时验证了平板试验结果的正确性。