自走式黑茶翻堆机的设计与试验研究

摘要

茶叶原产于中国，是中国的特殊食品之一，我国是探索并食用茶叶最早的国家，也是当前茶种类最丰富的国家之一，时至今日我国的茶园面积仍然处在世界第一的位置，每年的产量也处在世界第一的位置，出口处在世界第二的位置。
　　拿产自云南的普洱茶来说，其渥堆发酵的时间大约需要一个半月左右，每隔5天左右要进行一次翻堆作业，把结成团的茶叶打散解块，可以让中间和四周的茶叶混合均匀，提高渥堆里面的供氧情况，以此来适应各种微生物的好氧需求，最终让整堆的茶叶上下、左右都发酵的很均匀，获得较好的质量效果，眼下这种翻堆作业几乎全部由人工来实现，机械化生产的程度普遍非常低，生产的工具大多是钉耙、铁铲等。因此探索黑茶翻堆技术，研制新型的翻堆设备，提高黑茶的生产效率和质量显得迫在眉睫。
　　本研究通过对大量的文献进行检索和研究调查，针对翻堆作业过程中存在劳动强度大，劳动条件差，清洁卫生不规范等问题，在对国内外翻抛设备和技术进行比较的基础上，并通过与黑茶渥堆发酵的各项工艺参数相结合，运用PROE和CAXA对黑茶翻堆机进行了三维和二维造型，并在ADAMS中形成了翻堆装置的仿真模型，进而对辊筒进行运动仿真。仿真结果与理论模型计算相吻合，理论模型得到仿真结果的印证与支持，说明理论模型的条件假设合理，并利用MATLAB对螺距S和翻堆装置的输送效率η0进行了优选。
　　为了探寻较理想的翻堆作业效果，深入分析了辊筒的翻堆原理与翻堆质量影响因素，选取翻堆装置外圆线速度、机器前进速度和两者的速比作为翻堆质量的主要影响因素；设计并加工了翻堆转速和高度、机器前进速度可调的样机，以两个主要影响因素为因子，进行了翻堆的正交试验研究。通过极差分析，得出了影响翻堆质量评价指标（翻堆前后的温差、含水率变化、蓬松率）较优的组合：翻堆装置外圆线速度400m/min，机器前进速度3.33m/min，速比120。试验结果为翻堆前后温差变化10.5℃，含水率变化0.68％，蓬松率123.58%，对翻堆作业起到了很好的促进作用。翻堆试验证明了黑茶翻堆机设计的正确性，并很好的展示了工作性能。本设计成功填补了我国自走式黑茶翻堆机设计的空白，为我国黑茶的发展起到了促进作用。

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第一章 引言

1.1 选题背景及课题来源

1.2 翻抛机械研究现状

1.3 选题目的与意义

1.4 主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 自走式黑茶翻堆机的设计与分析

2.1 黑茶渥堆工艺

2.2 自走式翻堆机工作原理与总体结构

2.3 主要机构设计方案

2.4 翻堆过程中黑茶的受力和运动分析

2.5 黑茶翻堆机相关参数的确定

2.6 翻堆装置上某点运动规律的猜想

2.7 本章小结

第三章 翻堆装置优化与仿真研究

3.1 优化设计原理

3.2 翻堆装置效率的优化研究

3.3 翻堆装置运动学仿真

3.4 本章小结

第四章 翻堆性能试验

4.1 试验目的

4.2 试验设备和材料

4.3 试验方法

4.4 试验结果与分析

4.5 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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