茶鲜叶分离和输送装置的研制

摘要

现有的茶鲜叶分级机械都存在着不同程度的伤叶和不能精确分级的弊病，图像处理技术虽能无损精确地检测出茶鲜叶的等级，但茶鲜叶能够进行图像处理自动分级的前提是茶鲜叶能够单片的输送至摄像头下方。因此，茶鲜叶的分离和输送成为了茶鲜叶图像处理自动分级的关键问题，本课题的主要内容就是研制一种茶鲜叶分离和输送装置。
　　本文借鉴了水果和种子分级机械的分级原理，拟定了茶鲜叶分离和输送的最佳方案，确定了结构组成。本装置由电磁振动给料机、给料机支撑架、带式输送机、变频器和PLC等部件组成。茶鲜叶经电磁振动给料机的抛掷运动分离后，落入输送带上，跟随输送带一起移动。
　　电磁振动给料机是茶鲜叶分离的主要部件，本文分析了电磁振动给料机的工作原理、物料在给料槽中的受力分析及物料抛掷原理;根据试验需要将电磁振动给料机的主要参数设计为:电压220V、振动频率50Hz、双振幅1.75mm、给料槽设计为开式槽体、槽体尺寸为0.3m×0.5m。此外，为了达到最佳的分离效果，在给料槽中分别放置了平板挡料板和弧形挡料板，并对给料槽做了四种不同的改进方案，通过试验得出了给料槽的最佳改进方案。
　　本文选用带式输送机作为荼鲜叶输送的主要部件，带式输送机由三相笼型异步电机带动，功率为0.75kW，皮带尺寸为3m×0.5m，材料为PVC。
　　为了实现输送带的无级调速，选用了SINAMICSV10系列变频器，与输送电机构成变频调速系统，经参数设置和调试后，实现了输送带的手动无级调速。通过PLC与变频器的连接实现了输送带的多段带速控制。
　　以茶鲜叶为试验对象，用正交设计和回归正交试验设计的方法，对茶鲜叶分离和输送装置进行了实测研究，并用排列评分法和综合评分法对试验结果进行了分析，列出了喂入量、输送带带速、给料机安装倾角、给料槽加速度幅值与分离效果之间的一次回归方程，并对该回归方程进行了显著性检验和零水平重复试验，检验结果表明所得一次回归方程是显著的，与实测值拟合的较好，无需引入二次或更高次的项。此外，找到了各参数之间的最优组合，在本试验条件下，本装置的最佳使用参数为:给料槽采用改进方案四、喂入量为5g、输送带带速为14cm/s、电磁振动给料机安装倾角为4°、给料槽加速度幅值为9.02m/s2、给料槽安装在与输送机相垂直的位置。在此参数下本装置的生产率为2.6棵/s、破损率为0.77％、茶鲜叶在输送带上呈条状分布、分离后70％的茶鲜叶相互之间的间隔为20-30mm。试验结果表明:本装置伤叶率较小，茶鲜叶在输送带上排列较均匀。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．1．1 我国茶叶发展现状与前景

1．1．2 我国茶叶发展中存在的问题

1．1．3 茶鲜叶机械化采摘和分级的提出

1．2 茶鲜叶分级相关动态

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 课题的提出

1．4 研究目标与内容

1．5 本章小结

第二章 总体方案设计

2．1 分级方案比较

2．1．1 种子精选分级

2．1．2 水果分级装置

2．2 茶鲜叶分离和输送装置的工作原理和结构组成

2．2．1 工作原理

2．2．2 结构组成

2．3 茶鲜叶分离和输送装置的主要技术参数

2．4 本章小结

第三章 机械部分的设计与选型

3．1 振动给料机

3．1．1 电磁振动给料机的分类及结构

3．1．2 物料输送的基本原理

3．1．3 物料在给料槽中的受力分析

3．1．4 物料在给料槽中的跳跃运动分析

3．1．5 电磁振动给料机主要参数设计

3．1．6 电磁振动给料机槽体结构设计

3．1．7 电磁振动给料机输送量的调节

3．1．8 给料槽的改进

3．2 带式输送机

3．2．1 传动简图

3．2．2 输送带的设计选用

3．2．3 拉紧装置的设计

3．2．4 驱动装置参数计算

3．3 本章小结

第四章 电气部分设计

4．1 变频器

4．1．1 异步电机调速原理

4．1．2 变频器的基本构成

4．1．3 变频器的V／f控制

4．1．4 变频器选型

4．2 变频器与电机的连接

4．2．1 变频器与电机的接线

4．2．2 变频器初始参数的设定

4．2．3 变频器调试

4．2．4 输送带带速标定

4．3 PLC

4．3．1 PLC的结构和工作原理

4．3．2 PLC选型

4．4 输送带的多段带速控制

4．4．1 PLC、变频器和电机的接线

4．4．2 变频器的参数设定

4．4．4 PLC程序调试

4．5 本章小结

第五章 试验设计与数据分析

5．1 试验材料

5．2 试验目的

5．3 试验方法

5．3．1 正交试验设计

5．3．2 回归正交试验设计

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附图

致谢

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