6 CDW-220型微型采茶機的設計

錢爭光，茹利軍

（1.嵊州市嵊慈茶機有限公司，浙江嵊州 312400；2.嵊州市越圣名茶專業(yè)合作社，浙江嵊州 312400）

6CDW-220型微型采茶機是嵊州市嵊慈茶機有限公司（原嵊州市爭光茶機廠）研制生產的一種電動式新型采茶機。產品獲得了國家實用新型專利（ZL200920119120.8）、外觀專利（ZL200930138203.7）和浙江省農業(yè)機械推廣產品證書（ZJ2009028），本文對其工作原理、主要結構、使用操作和主要技術性能等研制情況進行分析和介紹。

1 整機結構、工作原理、操作方式、主要技術參數(shù)及性能指標

1.1 整機結構及工作原理

微型采茶機主要由機殼、往復式切割器、撥葉輪裝置、減速傳動機構、安裝支架、手柄、蓄電瓶和集葉袋等組成，產品外觀圖見圖1，結構示意見圖2所示。

采茶機機殼兩端分別是手柄和切割器刀板。機殼內置有切割器驅動電機和減速傳動組件。手柄上設有啟動開關和電源線，手柄頂面還設有一帶有傾斜支撐面的托腕架。切割器主要由上、下刀板組成，刀板上沿長度方向開有導向槽，槽內通過螺栓擰接固定在一個與安裝支架固接的壓板上。安裝支架頂部兩端設有凸柱用于套集葉袋，內部架設撥葉輪，支架一側固接有一個與手柄上的啟動開關導線連接的撥葉輪驅動電機和轉軸帶輪，并設有保護帶輪傳動的保護罩。保護罩可以防止采茶機在茶樹上移動作業(yè)時碰到的密布茶枝打到傳動皮帶上，避免影響撥葉輪的正常工作和對傳動部件的意外損傷。

圖1 6CDW-220型微型采茶機外觀圖Fig.1 6CDW-220 miniature tea plucking machine

圖2 6CDW-220型微型采茶機結構示意圖Fig.2 Schematic diagram of 6CDW-220 type miniature tea plucking machine structure

微型采茶機采用往復切割式原理和撥葉輪集葉方式設計，以蓄電瓶為動力。采摘時，切割器電機及撥葉輪電機運轉動，撥葉輪撥桿將茶樹頂部的芽葉推向切割器一側，切割器上、下刀板作反向往復運動，當相鄰的兩個刀齒之間遇到茶樹芽葉時，即會將其快速、利落剪下，而剪下的芽葉又通過旋轉的撥葉輪順勢推入集葉袋內，完成對茶樹鮮葉的采摘。

1.2 操作方式及使用注意事項

使用時，首先將集葉袋套置在安裝支架上，然后將充滿電的蓄電瓶用背帶背在身上，將采茶機的連接線插頭插入電池的插口。單手握住手柄順勢壓住彈性按壓開關，即啟動撥葉輪驅動電機和刀頭驅動電機，采茶機在茶樹上平推，此時，撥葉輪撥桿將茶樹頂部的芽尖推向切割器一側，刀板實現(xiàn)對茶樹芽尖的采摘，切下的茶葉順勢推入了集葉袋中。集葉袋中裝滿茶葉以后，解開集葉袋下端的繩子，將茶葉倒出。休息時，采茶工人放下采茶機松開彈性按壓開關，電機即時關閉。

操作過程注意事項：該機作為新型采茶設備，在使用過程中，刀具必須時常保持銳利的狀態(tài)，才能達到良好的工作效能，刀板間隙不宜過大，但也不能過小。間隙過大產生難以切斷芽葉；過小機器負荷太大，不能運轉。使用中碰到剪切過硬什物，要及時檢查刀板，及時修磨刀刃。對采剪的茶樹頂面盡量要求平整，這樣才能有效提高產量，保證質量。本機功率能剪切直徑3 mm 以下嫩芽茶梗，使用盡量避免剪切直徑3 mm 以上老梗，鐵絲等堅硬之物。在操作行走時注意電源線切勿硬拉線，防止電線拉斷。在作業(yè)、存放、運輸中要保住電瓶垂直向上，嚴禁電瓶倒向或橫放。

1.3 主要技術參數(shù)和性能指標

詳見表1、表2。

2 主要部件結構設計

2.1 小采幅往復式切割器

切割器由上、下兩片多齒平行刀板組成，刀齒呈三角形，刀齒的切割角38 °，刃角35 °。刀齒間距3 mm，刀齒高度30 mm，刀板間隙為0.3 mm左右，切割工作幅度為150 mm，刀齒頻率為800次/min。切割器的刀板主要采用優(yōu)質碳素鋼材，通過沖剪、熱處理成型、刀齒角度加工等工藝制作。

表1 6CDW-220型微型采茶機主要技術參數(shù)Table 1 Main technical parameters of 6CDW-220

表2 6CDW-220型微型采茶機主要性能指標Table 2 Main performance index

2.2 撥葉輪裝置

撥葉輪主要由兩個正對的圓盤和沿圓盤周緣均布的若干平行撥桿對接組成，其通過穿設于圓盤中心的轉軸架設在安裝支架上，轉軸兩端有限位套頂在圓盤和同側轉動支架之間。轉軸為直徑3 mm 的圓鋼（經調直處理）表面鍍鋅。葉輪直徑81 mm，長度143 mm，轉速456 r/min。撥葉輪裝置位于切割器刀板的上方，當撥葉輪轉動時撥桿將茶樹頂部的芽葉部份推向切割器刀板一側，此時老葉位置低于刀板的高度，避免現(xiàn)有采茶機作業(yè)時易同時采剪芽尖和老葉的的缺陷，采摘得到的茶葉碎葉少，也使茶樹的損失率大大降低。此外，撥葉輪上的撥桿數(shù)量以4～6 根為宜。

2.3 減速傳動機構

切割器減速傳動機構主要采用齒輪減速傳動，減速比1∶3.1。其組件包括切割器驅動電機主軸垂直并通過齒輪傳動連接傳動軸，傳動軸下部裝有分別與上、下刀板連接傳動的上偏心輪和下偏心輪，兩個偏心輪的輪體上延伸出一體的連接臂并通過連接銷分別與上、下刀板一端對接。傳動軸和驅動電機主軸的轉向傳動通過常規(guī)技術的錐齒輪傳動實現(xiàn)。

撥葉輪減速傳動主要采用帶輪減速。撥葉輪驅動電機和轉軸之間通過安裝帶輪和傳動皮帶構成帶輪連接傳動并實現(xiàn)減速。切割器驅動電機和撥葉輪驅動電機均為直流電機，選擇直流電機便于搭配隨身攜帶的外置電源，提高采茶機的便捷性能。

2.4 安裝支架部件

安裝支架呈長方形框狀，固接在機殼上，其頂部兩端還設有凸柱用于套集葉袋，一側設有保護帶輪傳動副的保護罩。

2.5 托腕架

設計了一種U型托腕架，其分叉兩端活動插接在設于機殼上的安裝座內，其公共連接端位于手柄上方并向上彎析形成傾斜支撐面。使用者可以根據(jù)實際握持需要抽拉調節(jié)U 形支架插入安裝座的長度，以便調整到最佳的使用位置。托腕支架可以在采茶工人握住手柄作業(yè)時承托住手腕部分，便于向手臂借力，大大提高了作業(yè)時手腕的舒適性和握持的可靠性。

3 試驗結果及分析

3.1 采茶機主要作業(yè)性能試驗分析

樣機委托浙江省農業(yè)機械鑒定站在嵊州市長樂鎮(zhèn)進行作業(yè)性能試驗檢測。試驗采摘茶園試驗條件：鳩坑種茶樹品種，樹齡7年，茶樹高50 cm，茶樹蓬面呈平行形狀，蓬面幅寬平均121 cm，茶樹勢良好，茶園畝基礎產量約60 kg 干茶/季，條播茶行長64 m，行間作業(yè)道寬25 cm，茶園坡度 3 °,新稍平均密度660個/m2，新梢平均長度為8.5 cm，新梢百葉重50 g。試驗主要測試微型采茶機生產性能，實測結果如表3所示。從表3 結果可以看出，該機各項技術指標都符合設計要求，具有結構緊湊，單位能耗低，噪聲小，操作方便等優(yōu)點。

表3 6CDW-220型微型采茶機主要作業(yè)性能指標檢測結果Table 3 Test results of main operating performance index

3.2 微型采茶機的工效試驗分析

從調查與試驗結果來看，手工采摘的工效為每人3.5 kg/h，因微型采茶機割幅較小，與同類采茶機相比機采產量比較低，但與傳統(tǒng)手工采摘也要提高3倍以上，為單人12 kg/h。

4 結論

6CDW-220 微型采茶機適用于采摘以一芽二、三葉為主要原料的中、低檔名優(yōu)茶的采摘，特別是在較好的茶園肥培管理和茶園樹冠培育的條件下，取得的采摘效果更為理想。其采用撥葉輪推入集葉，解決了采摘過程不能自動分離茶樹頂部的芽尖和老葉問題，采摘得到的茶葉損傷少，完整性好；設計的一種小型采幅切割刀板，機型緊湊輕巧，靈活性好；采用電動式，采摘過程環(huán)保，不對茶葉產生再次污染。經嵊州等名優(yōu)茶產區(qū)茶農使用試驗表明，工效比傳統(tǒng)采摘3倍以上，較適用于家庭式小規(guī)模茶場使用。