全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)組裝備的研制

張小明，王芳莉

（貴州省山地農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，貴州貴陽(yáng) 550002）

全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)組裝備的研制

張小明，*王芳莉

（貴州省山地農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，貴州貴陽(yáng) 550002）

為解決茶葉理?xiàng)l環(huán)節(jié)的全自動(dòng)控制問(wèn)題，提高茶葉生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)茶葉加工連續(xù)化、清潔化、自動(dòng)化生產(chǎn)等問(wèn)題，研制一種茶葉理?xiàng)l生產(chǎn)線自動(dòng)化控制（時(shí)間、溫度、擺動(dòng)頻率）設(shè)備。通過(guò)闡述全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)組設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理，以及在研制過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)，結(jié)果顯示樣機(jī)能滿足設(shè)計(jì)需求和實(shí)際生產(chǎn)的要求。

茶葉；理?xiàng)l機(jī)組；研制

Abstract：In order to solve the problem of automatic control of tea processing，improve the automation level of tea production，realizing continuous processing of tea leaves，cleaner production problems such as automation，to develop a tea leaf line automation control（time，temperature，frequency of oscillation） equipment.In this paper，we discuss the structure and structure of the fully automatic tea mill equipment，working principle，and key technologies in the development process of the determination.The prototype is proved by actual test the prototype can meet the design requirements and actual production requirements.

Key words：tea；tea mill equipment；develop

當(dāng)前我國(guó)茶葉加工正朝著全程清潔化、連續(xù)化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。茶葉理?xiàng)l是茶葉加工過(guò)程中重要的一環(huán)，理?xiàng)l品質(zhì)的高低，對(duì)成品茶葉品質(zhì)影響很大，因此全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)也成為實(shí)現(xiàn)茶葉自動(dòng)化加工中不可缺少的部分[1-2]。目前，國(guó)內(nèi)理?xiàng)l機(jī)多為單機(jī)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、自動(dòng)化程度低，不能滿足茶葉加工連續(xù)化、自動(dòng)化和清潔化的要求。應(yīng)用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)，對(duì)茶葉理?xiàng)l加工的各個(gè)工序進(jìn)行機(jī)械化運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了茶葉理?xiàng)l工藝的自動(dòng)化，并解決了茶葉加工自動(dòng)化、連續(xù)化中的難題，既可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率，同時(shí)又能提高茶葉的品質(zhì)。

1 理?xiàng)l機(jī)組裝備的研制

1.1 裝備的組成

全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)組包含自動(dòng)化提升上料稱量計(jì)量往返投料系統(tǒng)、自動(dòng)化理?xiàng)l控制系統(tǒng)和自動(dòng)化出料輸送系統(tǒng)。

全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l生產(chǎn)線各系統(tǒng)組成見表1，全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l生產(chǎn)線配置見圖1。

圖1 全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l生產(chǎn)線配置

全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)組理?xiàng)l過(guò)程如下：茶葉經(jīng)提升機(jī)輸送到往返式自動(dòng)稱量下料小車，經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)控制下料到理?xiàng)l機(jī)的理?xiàng)l室，經(jīng)過(guò)理?xiàng)l，然后在氣動(dòng)裝置控制下翻轉(zhuǎn)下料，經(jīng)振動(dòng)輸送槽輸送至下一個(gè)工序。

1.2 裝備的工作原理

全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)組應(yīng)用PLC控制的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)理?xiàng)l加工工藝和各個(gè)工序進(jìn)行全程自動(dòng)化控制。實(shí)現(xiàn)了茶葉理?xiàng)l工藝的自動(dòng)化，解決了茶葉加工自動(dòng)化、連續(xù)化中的難題，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率及茶葉的品質(zhì)。

1.3 裝備主要技術(shù)規(guī)格與技術(shù)參數(shù)

此系統(tǒng)由4臺(tái)6CLZ-600型理?xiàng)l機(jī)理?xiàng)l機(jī)、1臺(tái)小車、1臺(tái)提升機(jī)、1個(gè)振動(dòng)槽，以及1個(gè)PLC+接觸器+繼電器+變頻器控制柜組成。

2 茶葉理?xiàng)l機(jī)組的詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 理?xiàng)l機(jī)機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)

理?xiàng)l機(jī)的理?xiàng)l槽由左右雙氣缸作用筒同時(shí)加力工作，受力均衡、安全可靠，2只小型氣缸配置比單獨(dú)一側(cè)配置1只大型氣缸更能適應(yīng)原有單臺(tái)理?xiàng)l機(jī)的結(jié)構(gòu)空間，減小空壓機(jī)的容量匹配，降低購(gòu)買氣缸和空壓機(jī)的成本，并且減少空壓機(jī)噪音的排放。

氣動(dòng)控制組成元件包括空壓機(jī)、電磁閥、繼電器、PLC、氣缸和氣管。

2.2 往復(fù)式自動(dòng)下料裝置設(shè)計(jì)

往復(fù)式精準(zhǔn)稱量下料裝置由儲(chǔ)料器、承載架組成。①儲(chǔ)料器。底部為方形、鏤空面，左、右端分別鉸接有擋板，并設(shè)置有橫移機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力。②承載架。將其設(shè)計(jì)成橫移軌道，設(shè)置有使左、右端擋板開合或關(guān)閉的下料平板。下料平板中部設(shè)置有稱量傳感器，稱量傳感器設(shè)置在儲(chǔ)料器橫移軌跡上、送料裝置正下方。稱量時(shí)，滿足預(yù)定質(zhì)量時(shí)，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令即停止送料，儲(chǔ)料器將儲(chǔ)存于其中的物料運(yùn)送至預(yù)定的下料位置，進(jìn)行下料動(dòng)作，使物料進(jìn)入下一個(gè)工序。

通過(guò)設(shè)置于儲(chǔ)料器底部設(shè)置左、右端擋板，將稱量后的物料在橫移過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下料，能夠通過(guò)橫移及縱移對(duì)不同的預(yù)定位置進(jìn)行下料，自動(dòng)化程度高，可滿足不同的加工需求。

2.3 成套自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

通過(guò)自動(dòng)化茶葉理?xiàng)l系統(tǒng)控制4臺(tái)理?xiàng)l機(jī)、稱量下料裝置和輸送機(jī)?？梢宰詣?dòng)實(shí)現(xiàn)茶葉整個(gè)理?xiàng)l處理過(guò)程：初始化→上料待裝位等待提料→提料稱量→停止提料→縱向移動(dòng)→橫向移動(dòng)→理?xiàng)l機(jī)上的待機(jī)位下料→理?xiàng)l（同時(shí)稱量小車返回上料待裝位）→溫度、時(shí)間、頻率控制→完成理?xiàng)l→理?xiàng)l機(jī)下料→振動(dòng)輸送槽輸送至下一工序[3]。以上所述方法使得整個(gè)茶葉理?xiàng)l過(guò)程保持穩(wěn)定，且最后的理?xiàng)l效果也保持一致性，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)人工輔助的方式來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)送或者翻轉(zhuǎn)等復(fù)雜工序，同時(shí)也提高了整個(gè)理?xiàng)l工序的效率。

3 關(guān)鍵設(shè)備及元器件的選購(gòu)

3.1 理?xiàng)l機(jī)

為保證理?xiàng)l機(jī)槽內(nèi)物料多少的均勻性，必須使稱量下料小車料倉(cāng)長(zhǎng)度等于單臺(tái)理?xiàng)l機(jī)槽數(shù)的總寬度。綜合考慮全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率指標(biāo)（鮮葉處理量為80～100 kg/h） 和設(shè)備的通用性，選擇11槽通用理?xiàng)l機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。

3.2 不銹鋼軸承合頁(yè)

研究設(shè)計(jì)的稱量下料小車料倉(cāng)底板與側(cè)板用鉸鏈連接，用以實(shí)現(xiàn)稱量下料小車左右往返式稱量下料的功能。當(dāng)稱量下料小車回到待機(jī)點(diǎn)位時(shí)，其料倉(cāng)底板正好處于稱量傳感器的上方，茶葉由提升機(jī)落入稱質(zhì)量。常規(guī)合頁(yè)摩擦阻力大，易變形；所選用的不銹鋼軸承合頁(yè)由高精度軸承組成的滾動(dòng)副，有摩擦阻力小、不易受焊接變形、符合食品加工衛(wèi)生許可、外觀好看等優(yōu)點(diǎn)。

3.3 稱量傳感器與溫度傳感器

稱量傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量電信號(hào)輸出的裝置，研究擬選用電容式傳感器，具有高阻抗、小功率的特點(diǎn)，僅需較低的輸入能量；可獲得較大的變化量，從而具有較高的信噪比和系統(tǒng)穩(wěn)定性；動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，工作頻率可達(dá)幾兆赫，被測(cè)物是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可；可在高低溫、強(qiáng)輻射等惡劣的環(huán)境下工作。

全自動(dòng)的茶葉理?xiàng)l生產(chǎn)線必須實(shí)現(xiàn)理?xiàng)l溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并使其可靠運(yùn)行。溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。本研究擬選用溫度傳感更加靈敏、耐高溫（理?xiàng)l機(jī)理?xiàng)l高溫可達(dá)300～400℃）、壽命更長(zhǎng)的熱電偶溫度傳感器。

3.4 PLC

PLC是可編程邏輯控制器的簡(jiǎn)稱，其實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。

4 結(jié)論

該裝備的研制主要是運(yùn)用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)，對(duì)茶葉理?xiàng)l加工的各個(gè)工序進(jìn)行機(jī)械化運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉理?xiàng)l機(jī)組的自動(dòng)控制；同時(shí)，控制系統(tǒng)采用大尺寸彩色觸摸屏人機(jī)交換界面，相關(guān)的工藝參數(shù)、工藝流程可通過(guò)文字、數(shù)據(jù)、圖標(biāo)等形式直接顯示，直觀、可靠、操作簡(jiǎn)單；還可根據(jù)不同的工藝要求，對(duì)茶葉理?xiàng)l的時(shí)間和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)與設(shè)置。

[1]張遠(yuǎn)明.雙旋筒式茶葉理?xiàng)l機(jī)的設(shè)計(jì)與存在問(wèn)題分析[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2009（10）：23-25.

[2]趙祖光.茶葉理?xiàng)l機(jī)、多用機(jī)的一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)的新穎滑軌付結(jié)構(gòu) [J].中國(guó)茶葉，2007（4）：28.

[3]張小福.氣動(dòng)往復(fù)振動(dòng)式茶葉理?xiàng)l機(jī)的研究 [D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.◇

Development of the Fully Automatic Tea Mill Equipment

ZHANG Xiaoming，*WANG Fangli
（Mountain Agricultural Machinery Research Institute of Guizhou Province，Guiyang，Guizhou 550002，China）

TS272.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.037

1671-9646（2017） 09b-0037-02

2017-06-30

貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合農(nóng)GY字[2012（3058）]）。

張小明（1973— ），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)推廣。

*通訊作者：王芳莉（1974— ），女，本科，工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械。