U型多槽锅式茶叶理条机传动机构的参数确定

基于多槽锅的运动学分析及茶叶的运动轨迹分析,选用三因素三水平表,通过正交试验得出影响理条机理条效果的传动参数,依次为曲柄转速、曲柄长度和多槽锅偏心距,并且得到最佳参数的配合数据.     

北方茶叶生产线揉捻机的设计优化与试验

针对目前揉捻机存在自动化水平低、揉捻质量不稳定且不适用于北方茶叶的加工等问题,对揉捻机的加压机构及揉捻盘的结构进行研究,分析茶叶在揉捻时的运动规律对凹倾角及棱骨进行优化,基于ADAMS及ANSYS验证揉捻机的结构设计和参数优化的合理性,根据优化参数进行样机试制并进行揉捻试验,结果表明:优化后的揉捻盘凹倾角为6°,棱骨为14根时,生产率为75.5 kg/h,成条率为90.8%,细胞破坏率为58.6%,碎茶率为1.86%,跑茶率为0.75%及空载噪声为71.3 dB(A)。检验结果均比优化前有明显地改善,且满足茶叶加工工艺的要求,对提高茶叶的质量有重大意义。     

茶叶理条机行星齿轮传动机构参数优化设计

为了降低茶叶理条机在工作过程中的噪音与振动,提高机器的传动性能与茶叶的加工质量,运用遗传算法和Mat Lab工具箱,建立了行星齿轮传动机构的数学模型,编制目标函数与约束条件的m文件,然后通过Mat Lab遗传算法工具箱对参数进行优化计算并进行验证试验。优化结果表明:内齿轮的模数为2.5 mm,齿数为2 8,齿宽为2 1 mm,噪音降低了2 d B,成条率增加了2%。该研究对提高茶叶理条机的工作性能与延长机器的使用寿命具有重要意义。     

基于堆积试验的针形茶叶离散元仿真参数标定

针对针形茶叶在理条机加工过程中离散元仿真缺少准确的模型参数,导致茶叶理条机离散元仿真过程中易出现失真问题,以单芽茶叶颗粒为研究对象,基于切片技术的近似法建立颗粒模型,采用离散元仿真与漏斗注入法堆积试验相结合的方法,对其仿真参数进行标定。以茶叶颗粒的休止角为响应值,设计Plackett-Burman试验得到对茶叶颗粒休止角有显著性影响的参数：茶叶颗粒间碰撞恢复系数、茶叶颗粒间静摩擦系数和茶叶颗粒间滚动摩擦系数;以仿真试验休止角和实际堆积试验休止角之间的相对误差为目标,进行最陡爬坡试验确定显著性参数的最优值范围,并通过Box-Behnken试验建立茶叶颗粒休止角与显著性参数之间的二次多项式方程,利用Design-Expert软件优化模块得出显著性参数最优值：茶叶颗粒间碰撞恢复系数0.28、茶叶颗粒间静摩擦系数0.15、茶叶颗粒间滚动摩擦系数0.10;并对标定的结果进行离散元仿真验证,结果表明：仿真得到的茶叶颗粒休止角均值为19.52°,与实际茶叶颗粒休止角20.23°相比,相对误差为3.51%,说明此参数标定结果合理有效。为茶叶理条机的优化设计及茶叶加工数值模拟过程提供一定的理论参考。     

基于最速降线原理的免耕播种机强制回土装置研究

针对免耕播种机在湿黏土壤条件下施肥铲回填性能弱,导致种肥同床的问题,基于最速降线原理设计了一种强制回土装置,将理论分析、虚拟仿真与试验相结合,探究强制回土装置最优结构与参数组合。应用三因素三水平正交试验方法,以作业速度、回流挡板间距和回流挡板与地表夹角为试验因素,以土壤回填率和单体通过性为评价指标,对影响强制回土装置作业性能的相关参数进行试验与优化研究。试验结果表明,在参数组合为作业速度1. 5 m/s、回流挡板间距112 mm、回流挡板与地表夹角60°时,土壤回填率为91. 2%,作业过程未发生单体堵塞现象。对比试验表明,优化后的最速降线式强制回土装置较直板式强制回土装置的土壤回填率提升了16. 5%。     

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/(m²·h),与优化结果误差在允许范围内。     

水平式茶叶连续理条机组研究和设计

理条是制茶过程中的关键工序。针对传统理条过程中劳动强度大、工作效率低、无法实现清洁化和标准化等问题,研究和设计了一种水平式茶叶连续理条机组,给出了系统总体结构和工作流程。重点介绍连续理条机的上料和压棒系统、送风加热与出料系统和控制系统的设计。设备实际运行表明,连续理条效果良好,提高了自动化水平和工作效率,保证了制茶过程中茶叶的品质。     

步进式扁茶制茶机的研究与开发(二)

3新型扁茶机技术设计3.1工作原理扁茶整形机的工作原理如图3.1所示。经过杀青、理条的茶叶从进料斗落到茶叶连续自流机构上,并运行至加热、加压箱内进行加热、加压,最终制成符合要求的扁形茶叶,从出料口输出。茶叶连续自流机构的速度、加压机构的压力、加热温度均可调。通过调节上述参数,就可以控制所制出茶叶的质量,并且质量稳定。用不同的压力、加热温度、作用时间进行实验,可确定以上参数的最佳组合。     

恩施玉露滚筒式整形上光机的研制与试验

针对恩施玉露机械做形时存在的色泽差、断碎多、条不直等问题,该文设计一种适用于恩施玉露整形上光的滚筒式整形上光机。它主要由机架、电机、斜度调节装置、整形上光装置、传动装置、行走组件等零部件组成,其中整形上光装置能仿手工恩施玉露整形上光工艺完成整形上光机械作业,茶叶投入量为3～5kg/次。以龙井43#茶树品种为原料,使用样机进行成条率、碎茶率试验。试验结果表明:该机在茶叶含水量为28%～30%,炒制温度为100℃,外滚筒转速为8r/min,内滚筒转速为12r/min,作业时间为40 min的条件下,不同投叶量的成条率平均为89.9%,碎茶率平均为5.4%,能满足恩施玉露机械化整形上光的需要。     

茶叶揉捻机组自动控制系统设计

将传感器技术、智能控制技术应用于茶叶加工装备领域,研发中大型清洁化、连续化茶叶加工流水生产线是实现规模化生产、提高茶叶生产效率、提升茶叶口感品质的有效途径。研究4台茶叶揉捻机协同工作时多任务、多阶段的工作流程,阐明揉捻机组的工作原理,确定投料装置、揉捻装置、卸料装置的结构以及控制器的电路组成和人机交互系统的控制方式。为满足连续化生产和清洁化生产的要求,系统以单片机为控制核心,采用传感器技术将茶叶状态、揉捻压力数字化,使用电机和气动装置使设备运行自动化,实现自动、遥控多方式控制。性能试验表明:系统实现茶叶生产量220kg/h,成条率稳定在83%以上,破茶率小于2%,试验指标达到设计要求和揉捻机组检验标准。     

茶树叶片表面喷雾液滴斜撞击行为研究

在喷雾场景中,茶树叶片具有不同倾斜方向,且会受到不同方向喷雾液滴的撞击。为掌握液滴斜撞击茶树叶片时的撞击行为及影响机理,提出了利用椭圆铺展面积来衡量斜撞击时液滴的铺展变化,并推导出包含叶片倾角和撞击角的斜撞击液滴铺展及反弹数学预测模型。为验证理论准确性,利用两台高速摄像机对喷雾液滴撞击茶树叶片的撞击过程及结果进行测试和分析。研究结果表明,撞击角、初始直径、撞击速度对粘附液滴的铺展面积影响由大到小为撞击速度、初始直径、撞击角,其中初始直径及撞击速度对液滴铺展面积有显著性影响,且是极强正相关。对于细、中液滴,撞击角对铺展面积无显著性影响;对于粗大液滴,撞击角有显著性影响,建议采用90°撞击角。茶树叶片表面具有亲水性,水滴撞击叶片表面时无反弹行为,此结果与反弹预测模型结果吻合。对液滴飞溅的影响程度由大到小为初始直径、撞击速度、撞击角。初始直径及撞击速度对液滴飞溅有显著性影响,液滴初始直径和撞击速度越大,越容易发生飞溅,撞击角对液滴飞溅无显著性影响。因茶树叶片表面比较光滑,无长绒毛,表面粗糙度较小,飞溅临界值Kcrit采用108. 4较合适。     

螺纹管吸附式名优茶采收器设计与试验

针对名优茶选择性采摘时，因茶叶附壁导致收集成功率低的问题，根据一芽二叶的物理参数设计了一种螺纹管吸附式茶叶采收器。通过预试验得到了影响茶叶收集成功率的因素：负压、螺纹线数和螺纹导程的参数范围；采用Fluent仿真和Box-Behnken响应面分析法，研究各因素对茶叶收集成功率的影响。试验结果表明：3个因素改变管内近壁面处的空气切向速度；各因素对收集成功率的影响显著性主次排序为：负压、螺纹导程、螺纹线数；以茶叶收集成功率为优化目标对各参数进行优化并对优化后的参数取整，得到参数为：负压H=120 Pa、螺纹线数N=9、螺纹导程S=95 mm。以优化后的参数进行吸附式收集试验，结果表明收集成功率为98%,即优化后收集成功率相较于优化前提高26个百分点，试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。     

手持式名优茶嫩梢采摘机械手设计与试验优化

针对名优茶机械化采摘难的问题,根据茶叶采摘农艺要求和手工采摘动作的分析,设计了一种手持式名优茶嫩梢采摘机械手,模拟人手指夹住茶叶并通过提拉进行采摘。通过采摘机械手的运动分析,得到了影响采摘效率的因素磁钢距离、主动手指角速度和主动手指转角的参数变动范围。采用Box-Behnken响应面分析方法,研究影响因素对采摘成功率的交互影响,以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为：主动手指角速度、磁钢距离、主动手指转角;运用Design-Expert 11.0软件的优化模块,以采摘成功率为优化目标对各因素进行优化,得到优化参数为：磁钢距离40.04 mm、主动手指转角153.0°、主动手指角速度3.38 rad/s。以优化后的参数进行采摘试验,结果表明采摘成功率为74.3%,3次采摘平均速度为25.2个/min,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。     

在线近红外饲料品质监测平台设计与试验

为实现在线近红外技术在饲料生产线上的有效应用,设计了一种针对非接触式近红外探头的在线饲料监测平台,该平台安装于斗式提升机与旋转分配器之间的下料溜管处,通过平台内部加入挡板结构、形成集料空间,影响饲料颗粒的运动轨迹,降低料流速度,提高料流的均匀稳定性。基于平台的几何结构参数构建了EDEMRecurdyn耦合仿真模型,以在线近红外饲料监测平台的方管长度、方管宽度、固定挡板角、固定挡板长度为试验因素,以饲料颗粒在平台内的平均速度和变异系数为评价指标,进行了四因素三水平正交试验。试验和极差分析表明,方管宽度对饲料料流速度和均匀度特性的影响最显著;平台结构参数的最优方案为:方管长度850 mm、方管宽度250 mm、固定挡板角20°、固定挡板长度180 mm,此时饲料颗粒的平均速度为0.87 m/s,变异系数为5.32%。通过样机试验验证了仿真优化结果的有效性,该平台可持续获得满足在线分析要求的近红外光谱曲线。     

吊杯式移栽机构中番茄穴盘苗运动分析优化与试验

吊杯式移栽机构的投苗杯向栽植器喂苗时,番茄穴盘苗与栽植器的碰撞导致苗钵质量受损。为此,建立番茄穴盘苗与栽植器的接触力学模型和碰撞运动模型,用赫兹理论得到苗钵最大接触力方程,用冲量和冲量矩定理得到苗钵和苗茎与栽植器的碰撞运动方程,在此基础上用目标规划法建立多目标优化函数,得出栽植器角速度为1.18 rad/s和1.31 rad/s时,接苗角取72°和番茄穴盘苗的株高取12 cm,有利于减小苗钵质量损失。利用高速摄像试验观察碰撞运动,得出苗钵与栽植器的碰撞是弹塑性碰撞,苗钵和苗茎与栽植器的碰撞都会改变番茄穴盘苗的运动速度和姿态,使番茄穴盘苗与栽植器发生二次碰撞。苗钵破碎性试验表明,工作参数优化后的番茄穴盘苗质量损失分别为9.67%和8.43%,优于其它参数组合的试验结果。     

牵引式液态肥喷洒机设计与试验

针对目前国内缺乏专业的液态肥喷洒机,设计了主要由罐体、吸料系统、排料系统和喷洒器等部件组成的牵引式液态肥喷洒机,建立了喷洒作业理论模型,并对真空泵排量、罐体结构、喷嘴喷射速度等关键参数进行了设计与计算.采用仿真软件对喷洒器散射挡板形状、散射挡板朝向、喷嘴形状和喷嘴喷射速度等关键因素进行了仿真分析,结果表明,为达到较好的...     

茶叶加工过程中的物理特性变化规律

为了探讨茶叶加工过程中物理参数的变化规律,以春季茶叶为试验材料,分别采用103°恒重法、量筒法、仪器法、注入法和斜面法,研究探讨鲜叶、萎凋叶、杀青叶、揉捻叶、作形茶及成品茶的含水率、容重、孔隙率和休止角,以及茶叶与不同茶机材料静摩擦角的变化规律。研究结果表明,绿茶在加工过程中含水率从73.7%一直下降到4.2%,作形过程中含水率下降最显著,揉捻过程中含水率下降最少;绿茶加工过程中成品茶容重最大,鲜叶容重最小,各加工阶段茶叶的容重变化范围为74.5～210.3kg/m3;鲜叶的孔隙率最大,揉捻叶的孔隙率最小,茶叶在制品的孔隙率在0.696～0.732之间变化;在整个茶叶加工过程中,休止角都在50°～60°之间变化;茶叶在铝板上的静摩擦角最大,浸胶帆布带上的次之,而在铜板、镀锌钢、不锈钢和普通钢板上则相差不大,在所有茶机材料上,作形之后茶叶的静摩擦角最小。     

基于离散元的茶叶抖筛机茶叶运动特性分析与试验

为了降低茶叶抖筛机的误筛率,从颗粒动力学角度研究了筛面倾角、振动幅度、振动频率对茶叶颗粒在抖筛机筛网上运动特性的影响。结合离散元方法对茶叶颗粒在筛面的运动进行数值模拟,通过分析茶叶颗粒的筛分过程,明晰了抖筛过程中筛上茶叶颗粒的运移机理。结果表明：茶叶颗粒主要集中在筛网中间,频率太大或者太小都会造成茶叶颗粒在筛网上的横向偏析;茶叶颗粒在筛网上的平均速度、旋转动能与振幅、频率呈正相关,筛面倾角对茶叶颗粒在筛网上的平均速度、旋转动能影响较小,茶叶颗粒沿X轴方向和Z轴方向速度对茶叶颗粒在筛网上的平均速度贡献最大;迁移系数的变化幅度随着筛面倾角、振动幅度、振动频率的增加而呈现逐渐增加的趋势,对茶叶抖筛过程颗粒迁移能力影响由大到小为：振动幅度、振动频率、筛面倾角;当振动幅度为22.5mm、筛面倾角为3°、振动频率为4.166Hz时,茶叶抖筛试验误筛率最小,茶叶抖筛试验误筛率结果与仿真试验结果相差在5个百分点以内,表明DEM模拟具有较高的准确性。     

盘刷式矮密栽培落地红枣集条装置研制

针对新疆落地红枣人工集条劳动强度大、机械化程度低的问题,研制一种与落地红枣捡拾机配套的红枣集条装置。重点设计避障系统和仿形机构等关键部件,确定盘刷、液压缸行程和仿形机构的工作参数,结合避障工况需求,设计扫盘避障液压系统并对液压元件进行计算选型。以盘刷转速、盘刷前倾角和前进速度为影响因素,集条率和破损率为评价指标,开展三因素三水平正交组合试验,结果表明：各因素对集条率影响显著性顺序为盘刷前倾角、前进速度、盘刷转速,各因素对破损率影响显著性顺序为盘刷转速、前进速度、盘刷前倾角;采用多元统计分析方法得出最优水平组合为前进速度08 m/s、盘刷转速200 r/min、盘刷前倾角15°,此时集条率为97.54%、破损率为1.11%;在最佳参数组合下进行田间验证试验,集条率为96.64%,破损率为1.13%,试验值与理论预测值相对误差分别为0.93%、1.77%,各项指标符合设计要求。     

番茄钵苗移栽探出式取钵机构设计与试验

为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出入钵、移动送苗及收回推秧工序。根据钵苗移栽取钵过程分析与设计要求,建立了探出式取钵机构力学分析模型,并获得影响秧针扎入钵土时驱动杆受最小驱动力的因素。基于Matlab App Designer平台开发了取钵机构计算机辅助分析设计软件,获得满足番茄钵苗移栽要求的取钵机构设计参数集。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以驱动杆斜杆夹角、钵体含水率、入钵深度为试验因素,以钵体完整率和取苗成功率为评价指标,试制样机并搭建台架实施参数组合优化及验证试验,结果表明：探出式取钵机构可有效地配合取苗机构完成各项性能工作要求,在参数组合为驱动斜杆间夹角112°、钵体含水率57.5%、入钵深度28.4mm时作业效果最佳,钵体完整率为96.44%,取苗成功率为97.06%,满足钵苗移栽作业性能。