履带式智能采茶机的设计与试验

目前,单人采茶机、双人采茶机多为背负式,工作时噪音大、劳动强度大、采茶效率低,也有跨行自走式采茶机,但不适用于密植型、非标准种植、行间距较小的茶园作业,进入丘陵茶园困难,不利于推广使用。为了解决上述技术问题,设计了一种履带式智能采茶机,并利用SolidWorks软件三维建模,对采茶机进行总体结构设计、运动分析和茶园试验。试验结果表明:采茶机结构设计合理,动力安全可靠,操作方便快捷,工作性能良好,满足了茶农对于采摘的需求,适用于我国大部分茶园的茶叶采摘工作。     

基于蚁群算法的双锅曲毫机的优化设计

文中设计了一种基于蚁群算法的双锅曲毫机,为了提高机器的运动平顺性及降低噪音,对双锅曲毫机的曲柄摇杆机构的关键参数进行了优化设计,以其最小传动角最大化为目标函数,建立了双锅曲毫机的优化设计数学模型,运用Matlab编制了基于蚁群算法的双锅曲毫机优化设计程序,并运用此程序进行了优化计算及验证试验。优化结果表明,曲柄长度200 mm,连杆长度333 mm,摇杆长度310 mm,机架杆长度为320 mm,最小传动角由14.6o增加到21.1o,噪音由75 dB减小到70 dB,珠茶成型率由84%增加到92%,碎茶率由8.6%下降到7.2%。该研究为提高双锅曲毫机的工作性能提供了理论依据。     

基于EDEM的茶鲜叶分级机的筛分率的研究

为了提高鲜叶分级机的筛分率,以柳叶种机采鲜叶为试验原料,对6CFJ-70型鲜叶分级机的关键技术参数进行了研究,利用Solidworks 2014对鲜叶分级机进行3D建模,基于离散元法建立鲜叶仿真颗粒模型和接触力学模型,设置关键仿真技术参数,运用EDEM 2018软件对鲜叶在锥形滚筒中的运动进行了数值模拟,得到影响筛分率的关键参数为锥形滚筒转速与倾角。为了对上述参数进行优化,以筛分率为目标函数,设计了2因素5水平的二次旋转正交组合试验,运用响应面法得到二次回归模型且通过了相关验证试验。结果表明,影响鲜叶分级效率的主要因素是锥形滚筒转速和锥形滚筒倾角。当锥形滚筒的转速为24 r·min-1,锥形滚筒倾角为6°时,鲜叶的筛分率为81.7%,具有较好的鲜叶分级效果,本文的研究内容可以为鲜叶分级机的设计与优化提供技术参考。     

基于EDEM的茶叶揉捻机参数优化及试验研究

为解决目前茶叶在揉捻过程中揉捻质量不稳定的问题,以6CR-40型茶叶揉捻机为研究对象,基于Solidworks对茶叶揉捻机进行三维建模,运用离散元仿真软件EDEM对茶叶揉捻机的揉捻过程进行数值模拟,探求各试验因素对茶叶揉捻机性能指标的影响规律。运用二次正交旋转试验,通过Design-Expert软件进行优化求解,获得揉捻质量最佳的结构参数组合。结果表明,当揉桶转速为42 r·min^-1、棱骨高度为10 mm、揉盘倾角为3.8°时,茶叶的成条率为88.55%、碎茶率为1.83%。茶叶揉捻机具有较好的揉捻质量。验证试验结果与仿真优化结果基本一致。     

滚筒式茶叶提香机结构参数优化

针对滚筒式茶叶提香机烘焙过程中碎茶率过高、影响烘焙质量的问题,基于离散元法理论,对其关键结构参数进行优化设计。利用SolidWorks 2014软件建立滚筒式茶叶提香机的三维几何模型,通过EDEM 2018软件对茶叶烘焙过程进行数值模拟,研究不同滚筒转速和滚筒倾角下茶叶颗粒的运动变化规律,并分析其对茶叶烘焙效果的影响。以六安瓜片为试验材料,采用二次正交旋转组合试验,进行滚筒式茶叶提香机烘焙试验。结果表明:影响滚筒式茶叶提香机烘焙效果的结构参数包括滚筒转速和滚筒倾角。优化的结构参数为滚筒转速33 r·min^-1、滚筒倾角3.7°。在此条件下,碎茶率为6.7%,感官审评得分为90.6,茶叶具有良好的烘焙品质。     

基于DMC-PID串级控制的茶叶远红外烘干机设计与试验

根据茶叶物料烘焙时具有迟滞、大惯性和非线性的特点,采用传统PID控制时温度控制精度不高,超调量较大,鲁棒性差。设计了一种基于动态矩阵控制的茶叶烘干机,烘干机采用多层隧道式,上加热方式,加热元件为电加热远红外辐射板,运用DMC-PID串级温度控制系统,前级的DMC算法提高温度控制系统的动态响应能力与鲁棒性;后级PID算法提高系统的抗干扰性能。对样机进行绿茶烘焙试验,试验表明,采用PID温度控制系统时烘干机超调量为10.5%,而采用DMC–PID串级温度控制其超调量为5.9%。DMC-PID可显著提高茶叶烘干机的温度控制精度及成茶品质。