茶葉殺青機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

莊少林　陳子超　張成茂

【摘 要】本文介紹了一種滾筒式的茶葉熱力殺青干燥機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了傳動(dòng)效率，殺青效果較傳統(tǒng)殺青機(jī)械有較大幅度提高，同時(shí)增加了環(huán)保性，使其符合現(xiàn)代社會(huì)大批量、連續(xù)化、規(guī)?；纳a(chǎn)要求。

【關(guān)鍵詞】滾筒式茶葉殺青干燥機(jī)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；環(huán)保

0 引言

殺青是綠茶加工的第一道工序。通過殺青可以達(dá)到破壞鮮葉中的活性酶，抑制多酚類化合物的酶性氧化，防止葉子變紅，為保持綠茶清湯的品質(zhì)特征奠定基礎(chǔ)； 蒸發(fā)葉內(nèi)一部分水分，增強(qiáng)葉片韌性，為揉捻成型創(chuàng)造條件； 使葉內(nèi)具有青臭氣的低沸點(diǎn)芳香物質(zhì)揮發(fā)，沸點(diǎn)芳香物質(zhì)顯露，增進(jìn)茶香。

1 傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定

滾筒式茶葉殺青機(jī)主要由上葉輸送裝置、筒體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、排濕裝置、揚(yáng)葉器等組成。茶葉殺青過程中，使筒體均勻受熱，當(dāng)其溫度達(dá)到殺青的要求時(shí)，通過上葉傳送帶將新鮮茶葉送入殺青機(jī)的筒體里，經(jīng)過螺旋導(dǎo)葉板的帶動(dòng)和翻動(dòng)，茶葉吸收熱量，水分快速汽化且在茶葉內(nèi)的制止多酚類化合物酶的作用下進(jìn)行氧化，最后經(jīng)過風(fēng)冷后，茶葉從出口端排出。設(shè)計(jì)的殺青機(jī)要求生產(chǎn)效率較高、炒制出的香氣較高，易操作，滋味醇和、能夠連續(xù)作業(yè)。

茶葉殺青機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，維修、安裝方便。在組成茶葉殺青機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，經(jīng)常使用的有齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)。

由于一般茶葉殺青機(jī)械的轉(zhuǎn)速很低，每分鐘只有3040轉(zhuǎn)，而且常用的電動(dòng)機(jī)每分鐘約一千四百轉(zhuǎn)，因此茶葉殺青機(jī)械中常用變速機(jī)構(gòu)中的減速機(jī)構(gòu)。常用的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有：摩擦輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。其中摩擦傳動(dòng)、帶傳動(dòng)是靠摩擦力來傳動(dòng)的，屬于摩擦傳動(dòng)，而齒輪、蝸桿、鏈傳動(dòng)是靠輪齒嚙合來傳動(dòng)的，屬于嚙合傳動(dòng)。

綜合各方面考慮，茶葉殺青機(jī)械采用帶傳動(dòng)形式，因?yàn)椋?/p>

（1）茶葉殺青機(jī)械要求結(jié)構(gòu)輕便，而帶傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，符合要求。

（2）茶葉殺青機(jī)械要求滾筒能夠在機(jī)架上平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶傳動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)這一要求。

（3）茶葉殺青機(jī)械要求滾筒速度可以在一定范圍內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行，帶傳動(dòng)裝置可滿足這一要求。

（4）帶傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，緩沖吸震性能較好，在茶葉殺青作業(yè)生產(chǎn)中可以減少因震動(dòng)而產(chǎn)生的碎葉現(xiàn)象。

2 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及安裝尺寸

因?yàn)殡姛崾讲枞~滾筒殺青機(jī)允許滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，則在選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)該以滾筒最大速度來確定。

設(shè)計(jì)電熱式茶葉滾筒殺青機(jī)要求滾筒轉(zhuǎn)速為每分鐘3040轉(zhuǎn)

3 滾筒的速度

設(shè)計(jì)滾筒的直徑D=400mm，轉(zhuǎn)速為n=30～40r/min。

滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周移動(dòng)的距離為S：

S=π*D=π*0.40=1.256m

滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需要的時(shí)間T：

得滾筒的速度V：

=0.628m/s～0.837m/s

4 滾筒工作時(shí)的承受的重力

估計(jì)滾筒的重量：滾筒采用不銹鋼材304卷制而成，查不銹鋼材密度表得不銹鋼材304的理論密度ρ=7390kg/m3

經(jīng)估算滾筒總長度為L=1200mm，厚度d=2mm，直徑D=400mm，則制作滾筒使用的不銹鋼材304的質(zhì)量m1：

當(dāng)茶葉放入滾筒時(shí)，茶葉鮮葉中含水量很大，當(dāng)茶葉放入時(shí)，初始質(zhì)量為10kg，即m2=10kg

所以電熱式茶葉滾筒殺青機(jī)進(jìn)行殺青工作時(shí)，滾筒的總質(zhì)量：M

5 電動(dòng)機(jī)的選擇

電動(dòng)機(jī)的選擇首先要選擇的是電機(jī)的供電方式：直流或者交流。

直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)特性和調(diào)速特性；直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩比較大；維修比較便宜；直流電機(jī)的直流相對(duì)于交流比較節(jié)能環(huán)保。直流電機(jī)缺點(diǎn)：直流電機(jī)制造比較貴；有碳刷。交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：交流電機(jī)制造比較便宜；矢量變頻技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以用變頻電機(jī)模擬成直流電；相對(duì)于直流電機(jī)在結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)容易、對(duì)環(huán)境要求低以及節(jié)能和提高生產(chǎn)力等方面具有足夠的優(yōu)勢(shì)，使得交流調(diào)速已經(jīng)廣泛運(yùn)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防以及日常生活之中。交流電機(jī)的缺點(diǎn)：交流電機(jī)的啟動(dòng)性和調(diào)速性較差。

綜上所述，本設(shè)計(jì)中選擇的電動(dòng)機(jī)為交流電機(jī)。

6 選擇電動(dòng)機(jī)的容量

電動(dòng)機(jī)的功率，應(yīng)根據(jù)電熱式茶葉滾筒殺青機(jī)需要的功率來選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下工作。選擇時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：

（1）避免“小馬拉大車”現(xiàn)象，即選擇的電動(dòng)機(jī)的功率過小，發(fā)動(dòng)機(jī)長期處于過載狀態(tài)，使其內(nèi)部絕緣部件因?yàn)檫^熱而燒壞，甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀。

（2）避免“大馬拉小車”現(xiàn)象，即選擇的電動(dòng)機(jī)的功率過大，電動(dòng)機(jī)輸出的功率不能得到充分的利用，效率低下，造成電力的浪費(fèi)。

由于本設(shè)計(jì)中的電熱式茶葉滾筒殺青機(jī)的滾筒工作時(shí)的轉(zhuǎn)速較低，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不需過高，故選擇轉(zhuǎn)速為1400r/min的單相異步交流電動(dòng)機(jī)JY7144。

7 結(jié)束語

本文針對(duì)滾筒式茶葉殺青機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。分析了傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，確定了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及安裝尺寸，對(duì)滾筒的速度、滾筒工作時(shí)的承受的重力、電動(dòng)機(jī)的選擇選擇和電動(dòng)機(jī)的容量也進(jìn)行了研究。通過研究滾筒式茶葉殺青干燥機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高了本設(shè)計(jì)傳動(dòng)效率和環(huán)保性。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]