滾筒式茶葉殺青機(jī)畢業(yè)論文

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1、杭州電子科技大學(xué)信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 信息工程學(xué)院本科畢業(yè)論文 （2013屆） 題 目 滾筒式茶葉殺青設(shè)備設(shè)計 系 機(jī)械工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其制自動化 班 級 09090114 學(xué) 號 09901438 學(xué)生姓名 鄭賽 指導(dǎo)教師 褚長勇 完成日期 2013年5月 摘要 殺青是通過高溫破壞和鈍化鮮茶葉中的氧化酶活性，抑制鮮葉中的茶多酚等的酶促氧化，蒸發(fā)鮮葉部分水分，使茶葉變軟，便于揉捻成形，同時散發(fā)青臭味，促進(jìn)良好香氣的形成的一種制茶步驟。 本文主要是設(shè)計家用，或者小作坊使用型的滾筒式殺青機(jī)，機(jī)械

2、的特點(diǎn)是殺青效果好，機(jī)器的尺寸大小合適，價格低廉，且功能齊全，可以確保殺青過程中不會有受熱不均勻，或者茶葉炒焦，以及殺青不充分等影響茶葉品質(zhì)的現(xiàn)象發(fā)生。 本文設(shè)計的滾筒式殺青機(jī)，采用電熱絲加熱，不會產(chǎn)生污染，且殺青機(jī)設(shè)計有熱循環(huán)系統(tǒng)，可以有效避免熱能的浪費(fèi)，同時設(shè)計中也解決了隔熱的問題，以及傳動方式的問題，確保機(jī)器安全，可靠的運(yùn)行，殺青機(jī)設(shè)計過程中所有參數(shù)都經(jīng)過準(zhǔn)確計算，可以確保產(chǎn)品的實(shí)際可用性。 本設(shè)計論述了，茶葉殺青機(jī)的工作原理，以及設(shè)計理念，文中詳細(xì)給出了殺青機(jī)的重要參數(shù)的計算方式，以及殺青機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。 關(guān)鍵詞：滾筒試殺青機(jī)；導(dǎo)葉板；茶葉；滾筒；傳動

3、 Abstract Water-removing is through high temperature damage and passivation of fresh tea enzyme activity, inhibition of tea polyphenols in fresh leaves of the enzymatic oxidation, evaporation of fresh leaves of some water, leaves become soft, easy rolling forming,

4、with green smell, promote the formation of good aroma of a tea manufacturing steps. This paper is the design of household, drum type machine or small workshops use type, mechanical characteristic is fixing effect is good, the size of the appropriate machine, low price, and complete functions, can e

5、nsure that no fixing process of uneven heating, or tea fried coke, and fixing not fully of tea quality phenomenon. Water-removing is the first step of tea tea fixation is good or bad, determines the quality of tea, principle of roller type tea-steaming machine is the use of the electric heating wir

6、e rolling, make tea in order to achieve the purpose of uniform heating. Drum type machine designed in this paper, using electric heating, no pollution, and machine design thermal cycling system, can effectively avoid the waste of energy, at the same time design also solve the heat problem, and the

7、problem of the transmission, ensure machine safety, reliable operation, all parameters of machine design process through accurate calculation, can ensure that the actual product availability. Key words ：Drum test machine; guide vane; tea; roller; transmission 目 錄 第一章 緒論 1 1.

8、1研究目的和意義 1 1.2研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 1.3茶葉殺青與茶葉品質(zhì)的關(guān)系 3 1.5茶葉殺青的基本要求 3 1.6主要研究內(nèi)容和擬提交的成果 4 1.7研究內(nèi)容和方法 4 第二章 滾筒殺青機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 2.1茶葉滾筒殺青機(jī)的基本設(shè)計要求 5 2.2滾筒式殺青機(jī)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖 5 2.3滾筒殺青機(jī)運(yùn)作方式 5 2.4殺青機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，以及傳動方式 6 第三章 殺青機(jī)滾筒設(shè)計方案 7 3.1導(dǎo)葉片導(dǎo)葉角度的設(shè)計 7 3.2導(dǎo)葉片螺旋角、螺距S的設(shè)計 8 第四章 傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計 11 4.1傳動方案 11 4.2電動機(jī)的選擇 11 4.3鏈輪傳動的選擇 11

9、 4.3.1鏈傳動的類型及其工作分析 12 4.3.2 鏈條和鏈輪 12 4.3摩擦從動輪輪設(shè)計 12 4.3.1計算滾筒質(zhì)量 12 4.3.2計算有效傳遞的力矩 13 4.3.3從動輪基本參數(shù)設(shè)計 14 第五章 殺青機(jī)機(jī)架設(shè)計 18 5.1 機(jī)架總的長度確定 18 5.2支架寬度的確定 18 5.3支架高度的確定 18 第六章 整機(jī)電路設(shè)計 19 6.1電熱管的結(jié)構(gòu)參數(shù) 19 6.2溫控元件工作原理 19 6.3殺青加熱與溫度控制電路 20 第七章 熱循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計 21 第八章 結(jié)論 22 致謝 23 主要參考文獻(xiàn) 24 第一章 緒論 1.1研究

10、目的和意義 茶葉是中國比較特色的飲品之一，可以說中國文化，和茶文化一直就是緊緊的交合在一起的。飲茶有許多益好處，這是眾所周知的。茶葉中含有機(jī)化學(xué)成分達(dá)四百五十多種，無機(jī)礦物元素達(dá)四十多種[1]。現(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)茶具有安神 ，明目 ，清頭目 ，止渴生津 ，清熱等等功效，茶文化可以說是中華文化中最有代表性的一種，中國每年出口茶葉超過30萬噸，每年為中國帶來7億多美元的收入，還把中國的茶文化帶到世界各地[2]。 殺青方式：炒青、蒸青、烘青、泡青、輻射殺青。蒸青唐代普遍使用，目前日本、俄羅斯、印度應(yīng)用較多[3]。我國明朝后普及使用炒青法，目前世界各產(chǎn)茶國普遍使用。殺青一般掌握“高溫殺青、先高后低；老葉

11、嫩殺、嫩葉老殺；拋悶結(jié)合、多拋少悶”等原則。蒸青則要“高溫、快速”[4]。 茶葉殺青的基本原理是：剛剛采摘下來的茶葉通過高溫破壞和鈍化鮮其中的氧化酶活性，抑制鮮葉中的茶多酚等的酶促氧化，蒸發(fā)鮮葉部分水分，使茶葉變軟，防止茶葉變紅便于揉捻成形，同時散發(fā)青臭味，促進(jìn)良好香氣的形成的一種制茶步驟。為下一步的揉捻等一系類工序做準(zhǔn)準(zhǔn)備，殺青是保證茶葉色、香、味、形的關(guān)鍵[5]。 茶葉殺青主要分微波殺青機(jī)和滾筒殺青機(jī)以及燃?xì)馐匠辞鄼C(jī)，其中滾筒式殺青機(jī)利用煤等燃料燃燒直接加熱旋轉(zhuǎn)的滾筒，茶葉在筒體內(nèi)靠導(dǎo)葉板以及筒體轉(zhuǎn)動的離心力在滾筒內(nèi)做拋轉(zhuǎn)和向出料口前進(jìn)，茶葉吸收熱量，并失去部分水分達(dá)到殺青目的。殺青

12、時通過調(diào)節(jié)筒的傾斜角度，來控制茶葉的從出料口出來的時間。該機(jī)由滾筒、傳動裝置、風(fēng)扇、機(jī)架、爐灶等部分組成。滾筒用鋼板卷制而成，內(nèi)壁焊有導(dǎo)葉角為24度的導(dǎo)葉板，其作用是幫助進(jìn)葉或推出殺青葉，筒內(nèi)茶葉在導(dǎo)葉板的作用下拋起。同時通過風(fēng)扇正、反轉(zhuǎn)，以吹葉出筒或吸排濕氣。滾筒的兩端外圍都設(shè)有擋煙圈，中心設(shè)置一個轉(zhuǎn)軸，通過兩端的輻條與筒體相接，轉(zhuǎn)軸由軸承支撐于機(jī)架上。機(jī)架由鋼材料制作。加熱裝置設(shè)計由通風(fēng)道、爐柵、爐膛、煙囪。滾筒體置于爐膛內(nèi)，爐膛頂部設(shè)計有煙囪[7]。 自古以來，茶葉的采摘和制作都是采用手工制作的方式完成的，手工茶葉的制作的茶葉在品質(zhì)上雖然優(yōu)于機(jī)械批量生產(chǎn)的茶葉，但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們生

13、活水平的提高，勞動力成本的大幅上升，日益上升的茶葉需求量和不斷下降的茶葉產(chǎn)量形成了矛盾，現(xiàn)階段我國的茶葉生產(chǎn)設(shè)備大都是國內(nèi)自行生產(chǎn)的，部分大公司雖然擁有國外購買的大型設(shè)備，但是設(shè)備的成本高，維護(hù)保養(yǎng)需要的前期投入很大。然而部分鄉(xiāng)村茶葉小作坊的用于殺青的滾筒試茶葉殺青機(jī)，在使用的時候茶葉浪費(fèi)的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，燃煤的利用率不高，常常會出現(xiàn)茶葉被烤變色影響茶葉品質(zhì)的現(xiàn)象[8]。生產(chǎn)過程也不夠連續(xù)，部分繁雜的工序還是需要人來完成。 我國的茶葉機(jī)械起步比較晚，發(fā)展和發(fā)達(dá)國家有一些差距，因此通過結(jié)合國外機(jī)械的一些研究成果，設(shè)計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的滾筒式茶葉殺青機(jī)，有助于提高茶葉生產(chǎn)的前期投入，提高茶葉品質(zhì)，

14、減少生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)，提高燃煤的利用率，使生產(chǎn)連續(xù)化，提高產(chǎn)量[9]。 1.2研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 國外1830 年，J.JLL 雅各布森（爪哇茶葉工業(yè)創(chuàng)始人）發(fā)明過一臺殺青機(jī)，殺青時會使茶葉受到損傷，這是一項(xiàng)失敗的作品，當(dāng)時并未推廣。65年后S.C.戴維遜設(shè)計了殺青滾筒，滾筒內(nèi)茶葉在32 一38℃的氣流進(jìn)行殺青。而在此1908 年，爪哇人博卡設(shè)計了一種殺青機(jī)器，外形為一長型六面網(wǎng)籠，茶葉在籠內(nèi)35℃的熱氣流中一小時就可以完成殺青，當(dāng)時該設(shè)計推廣范圍比較大。然而到了1951 年，在斯里蘭卡人們對這種滾筒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明該殺青機(jī)破壞了部分優(yōu)質(zhì)茶葉的品質(zhì)，卻使較差的茶葉產(chǎn)生了一些優(yōu)良

15、的品質(zhì)[5]。1955 年前后，麥克蒂爾在托克萊伊茶葉實(shí)驗(yàn)站設(shè)計了殺青洞道，以運(yùn)載鮮葉進(jìn)入密閉熱風(fēng)室在熱氣流中進(jìn)行殺青，該設(shè)計較為使用，然而生產(chǎn)效率低下，至此之后又出現(xiàn)了多種殺青機(jī)械，如托克萊伊連續(xù)殺青機(jī)、俄羅斯殺青機(jī)等[10]。20 世紀(jì)80年代，日本研制出了蒸青機(jī)，使用100℃的蒸氣對鮮葉進(jìn)行蒸青，該工藝改變了原有的殺青方式，利用高溫蒸氣和茶葉葉片接觸的方式達(dá)到殺青目的，氣體有較好的滲透能力，比傳統(tǒng)的殺青效果好。近年來，日本、新加坡、印尼、俄羅斯等國家，將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于茶葉殺青、烘干工序中，在微波加熱過程中，微波直接作用于茶葉。使茶葉中的極性分子（如水分子)的極性取向隨外電磁場的變化而

16、變化，使分子間產(chǎn)生急劇碰撞、摩擦，茶葉的溫度升高而達(dá)到殺青目的，由于微波能穿透茶葉內(nèi)部，茶葉內(nèi)外同時升溫，因而微波加熱具有快速、加熱均勻的特點(diǎn)[11]。 我國在20 世紀(jì)50 年代前，茶葉殺青采用的是單純的手工加工，然而在1958 年，我國根據(jù)斜鍋殺青原理，研制成功了鍋式殺青機(jī)--- “58 型鍋式殺青機(jī)”，經(jīng)過不斷改進(jìn)，最終定型為6CS84 型鍋式殺青機(jī)，在全國茶區(qū)廣泛應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代之前，此殺青機(jī)是中國最普遍的殺青機(jī)械沒有之一，并在60 年代還出口到非洲幾內(nèi)亞等國家，然而鍋式殺青機(jī)存在因出葉不凈而產(chǎn)生焦葉，不能連續(xù)作業(yè)和作業(yè)效率低等缺點(diǎn)[12]。20 世紀(jì)60 年代，為克服鍋式

17、殺青機(jī)存的缺點(diǎn)我國研制成功滾筒式茶葉殺青機(jī)通過不斷的改進(jìn)，在70 年代開始在綠茶產(chǎn)區(qū)推廣，后又被小型化設(shè)計用于名優(yōu)茶的殺青。滾筒式殺青機(jī)直到目前為止還是廣泛的被用于中國各大產(chǎn)茶區(qū)[13]，20 世紀(jì)90 年代，通過改進(jìn)日本的蒸青綠茶流水線，浙江省有關(guān)茶機(jī)生產(chǎn)廠吸取國內(nèi)網(wǎng)帶式蒸青機(jī)和配套工藝試驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)，研制開發(fā)出網(wǎng)帶式茶葉蒸汽殺青機(jī)，并在生產(chǎn)中使用，該設(shè)計所制綠茶產(chǎn)品，色澤綠、香氣較獨(dú)特[17]。進(jìn)人21 世紀(jì)，我國微波式殺青機(jī)的研究提上日程，江蘇先后研制成功系列微波式殺青設(shè)備，在茶產(chǎn)區(qū)使用，近兩年又研制開發(fā)成功一種熱風(fēng)式殺青機(jī)，由于殺青原理新穎，殺青葉香氣良好，普及速度較快，是目前生產(chǎn)上應(yīng)用

18、的最新型的殺青機(jī)[16]。 1.3茶葉殺青與茶葉品質(zhì)的關(guān)系 茶葉內(nèi)含成分是茶葉品質(zhì)的基礎(chǔ)，內(nèi)含成分在殺青過程中的變化直接影響到茶葉的品質(zhì)風(fēng)味。殺青過程中水分、茶多酚、氨基酸、兒茶素和咖啡堿的含量都有所下降，簡單兒茶素含量有所升高。殺青當(dāng)中會蒸發(fā)掉一部分的水分，茶葉含水率從75%-78%降至55%-60%，使葉質(zhì)柔軟，便于揉捻造型，茶多酚、咖啡堿、酯型兒茶素含量的減少和簡單兒茶素的增加有利于降低茶葉的苦澀味，增加醇爽味，氨基酸的變化與茶葉色澤、滋味和香氣的形成密切相關(guān)，有學(xué)者認(rèn)為茶多酚與氨基酸是決定茶味的兩種很重要的物質(zhì)，它們的比值是茶葉適制性的重要依據(jù)，酚氨比低的，成茶滋味濃厚、鮮爽、香氣

19、較高[18]。茶葉色澤主要受葉綠素變化影響，葉綠素含量減少，其組成也發(fā)生變化，墨綠色的葉綠素a和黃綠色的葉綠素b在茶葉中的比例約為2：1，經(jīng)過殺青，葉綠素a破壞很多，只剩下25%左右，葉綠素b保留50%-60%，使殺青葉中葉綠素b的含量略高于葉綠素a，因此，葉色由鮮綠色變?yōu)榘稻G或黃綠色。殺青葉內(nèi)含成分變化受溫度影響明顯，溫度過高，葉綠素破壞較多，使色澤泛黃，降低茶葉品質(zhì)；殺青溫度較低茶多酚減少較多，可減輕茶葉的苦澀味。溫度過高固然能迅速破壞酶活性，但對茶葉品質(zhì)形成不利，在破壞酶的同時，掌握適當(dāng)?shù)牡蜏貙ζ焚|(zhì)有利[14]。 1.5茶葉殺青的基本要求 根據(jù)茶葉殺青的原理，采用滾筒式殺青機(jī)對茶葉進(jìn)

20、行殺青加工，為保證破壞酶的活性和茶葉品質(zhì)，茶葉殺青溫度為140℃，當(dāng)筒體溫度達(dá)300℃以上時，可徐徐進(jìn)葉，歷時2-3分鐘；殺青開始前首先開動機(jī)器，然后才生火升溫;要獲得好的殺青效果，殺青均勻一致，無焦邊焦葉現(xiàn)象，鮮葉必須進(jìn)行攤放，使部分水分散失，葉子變?nèi)彳洠桓鶕?jù)殺青質(zhì)量控制投葉量，防止殺青過度或不足影響制茶品質(zhì)，開始投葉時宜連續(xù)抓2-3小把茶葉進(jìn)葉，以充分吸收筒壁儲藏的熱量，如果開始投葉少，由于溫度高會產(chǎn)生焦邊焦葉現(xiàn)象，正常投葉時應(yīng)該一小撮地均勻進(jìn)葉；保證殺青的適度需對殺青葉進(jìn)行檢查，手握殺青葉成團(tuán)，不易散彈，略有黏手感，折梗不斷即可[19]。因?yàn)闅⑶噙^程中是連續(xù)進(jìn)葉，所以要保持溫度的恒定，溫

21、度控制采用雙金屬片溫控元件，溫度通過儀表顯示。 1.6主要研究內(nèi)容和擬提交的成果 基于老式滾筒茶葉殺青機(jī)，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)進(jìn)料口進(jìn)料的連續(xù)化，研究殺青時間結(jié)束之后自動出料的設(shè)計方案，以及可以連續(xù)進(jìn)料的進(jìn)料口設(shè)計方案，研究設(shè)計方案使排濕風(fēng)扇排濕時對滾筒內(nèi)溫度影響降到最低，設(shè)計合理的傳動方式使設(shè)備的壽命達(dá)到最高。 1.7研究內(nèi)容和方法 首先根據(jù)茶葉殺青的要求進(jìn)行滾筒殺青機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，研究影響設(shè)計參數(shù)的因素，理論上明確殺青機(jī)各設(shè)計參數(shù)的確定方法，根據(jù)所設(shè)計茶葉殺青機(jī)的定額要求進(jìn)行參數(shù)的設(shè)計計算，然后進(jìn)行零部件的設(shè)計和圖紙繪制。

22、 第二章 滾筒殺青機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1茶葉滾筒殺青機(jī)的基本設(shè)計要求 20世紀(jì)50年代前,我國茶葉加工中的殺青作業(yè)均是在斜鍋殺青灶上用手工進(jìn)行的。60年代我國綠茶產(chǎn)區(qū)根據(jù)斜鍋殺青原理,研制成功鍋式殺青機(jī)、并在成套的長炒青綠茶設(shè)備中被命名為“58型鍋式殺青機(jī)”，在全國茶區(qū)廣泛應(yīng)用。本項(xiàng)目為克服鍋式殺青機(jī)存在的不足,并有利于連續(xù)化作業(yè),進(jìn)行滾筒式茶葉殺青機(jī)的設(shè)計。技術(shù)指標(biāo)：外形尺寸（長×寬×高) 3000×790×1500mm，加熱形式:電熱式，重量:490kg，臺時產(chǎn)量100kg，電機(jī)功率0.75kw，整機(jī)總功率18.75kw。 2.2滾

23、筒式殺青機(jī)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖 滾筒由5mm厚不銹鋼板加工而成，設(shè)備整機(jī)采用，電焊以及螺絲連接兩種連接方式,殺青機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2-1。 圖2-1 殺青機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.3滾筒殺青機(jī)運(yùn)作方式 通過電熱絲通電，加熱殺青機(jī)滾筒，當(dāng)溫度顯示為140C（溫度顯示設(shè)備為現(xiàn)成集成了顯示器的傳感器）時，從進(jìn)料口加入茶葉，打開茶葉進(jìn)料口的開關(guān)，使茶葉進(jìn)入殺青滾筒，滾筒內(nèi)有導(dǎo)葉片，鮮葉進(jìn)入之后，通過翻動，茶葉在導(dǎo)葉角的作用下，邊均勻受熱邊向出料口前進(jìn)，殺青后成功的茶葉由出葉斗排出，從而完成殺青，殺青時間由控制滾筒的傾斜角度完成，在螺旋導(dǎo)葉片的作用下，鮮葉一邊前進(jìn)，一邊不斷翻動，均勻的接受筒壁的加熱，殺青后的

24、茶葉由出葉斗排出，從而完成殺青。 2.4殺青機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，以及傳動方式 殺青機(jī)底部支架上帶有三個輪子，前一個輪子可以調(diào)節(jié)高度，后兩個輪子固定于底部支架上，通過改變頭部輪子的高度，改變通的傾斜角度，電動機(jī)固定在底座上，電動機(jī)和底座上采用螺絲固定，之間夾2片橡皮墊，用于避震，電動機(jī)鏈接聯(lián)軸器，帶動軸，為了增加強(qiáng)度，在軸上設(shè)置一個加強(qiáng)筋，軸的末端利用小鍵固定一個鏈輪，鏈輪利用鏈條與2個從動輪鏈接，從動輪固定在支架上，與殺青機(jī)尾部的被動輪一起拖住滾筒，滾筒外設(shè)計兩層機(jī)殼，進(jìn)料斗固定在機(jī)殼前部的兩個螺栓上，進(jìn)料斗內(nèi)部有設(shè)置開合的開關(guān)，用于控制茶葉的進(jìn)出，熱循環(huán)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)也固定于底部支架上，同

25、樣采用螺栓固定，采用橡膠墊避震，鼓風(fēng)機(jī)的出氣口固定在滾筒下部固定電爐的殼子上，殼子下部鋪設(shè)有管道，管道一段和鼓風(fēng)機(jī)相連。另一端繞過筒壁與排濕口相連。 電動機(jī)帶動減速器，通過聯(lián)軸器，傳動到主軸，帶動鏈輪，鏈輪通過鏈條傳動帶動安裝于滾筒兩端的兩個摩擦輪，轉(zhuǎn)筒由兩個摩擦輪傳動，為保證滾筒中殺青葉能夠均勻?yàn)⒙洌瑵L筒以勻速轉(zhuǎn)動。 第三章 殺青機(jī)滾筒設(shè)計方案 3.1導(dǎo)葉片導(dǎo)葉角度的設(shè)計 殺青機(jī)滾筒作為作為殺青機(jī)的核心部件對于茶葉的品質(zhì)以及生產(chǎn)茶葉的效率有著重要的關(guān)系，導(dǎo)葉片安裝在滾筒的內(nèi)壁，且均勻分布，已知茶葉與鋼板的摩擦角在本設(shè)計中，由于

26、考慮到拋灑茶葉嫩芽的均勻性所以采用3片導(dǎo)葉角，茶葉在殺青過程中，葉子周圍會產(chǎn)生水膜和蒸汽層，為了確保茶葉可以排除濕氣，避免影響到茶葉的品質(zhì)，葉子運(yùn)動軌跡需要有合適的路程以及離散程度，查資料得出，茶葉最佳軌跡是沿滾筒順時針轉(zhuǎn)動時，沿水平夾角30-40度方向拋出。 在設(shè)計導(dǎo)葉片時取導(dǎo)葉片的高度為50mm,厚度為2mm。由于最佳摩擦角為，取滾筒內(nèi)壁導(dǎo)葉片與水平線夾角。由于，則在茶葉位置在A位置時茶葉基本拋完如圖（3-1） 圖3-1 茶葉拋飛角度視圖 此時 傾角 ,則導(dǎo)葉片的傾角為20度，芽葉開始拋灑的位置為：。芽葉在與半徑與垂直線方向夾角的位置拋灑散落。 3.2導(dǎo)葉片螺旋角、螺

27、距S的設(shè)計 鮮葉在滾筒中，在到葉片的作用下繞軸線做勻速運(yùn)動同時面沿軸線作勻速直線運(yùn)動。將導(dǎo)葉片沿半徑方向的高度作為一個直線元。滾筒勻速旋轉(zhuǎn)是沿軸線，假設(shè)移動的距離為S，滾筒內(nèi)的螺距均勻分布，即直線元沿軸向移動時作勻速運(yùn)動。螺距S大小為直線元移動速度以及直線元運(yùn)動一周所需時間之間的乘積，即： （3-1） 其中S為螺距，為直線元沿軸線勻速運(yùn)動的速度W為直線元繞軸旋轉(zhuǎn)的角速度。 螺旋面上某一點(diǎn)的切線，與過該點(diǎn)且垂直于軸心線的平面的夾角叫螺旋升角，螺旋升角與螺距大小有關(guān)。

28、（3-2） 其中，為螺旋面上任意點(diǎn)的螺旋升角，R為螺旋面上任意點(diǎn)的螺旋半徑。 殺青機(jī)運(yùn)作時，設(shè)計額定角速度為w，在任一半徑r的O點(diǎn)處的茶葉質(zhì)點(diǎn)，進(jìn)行，半徑為滾筒半徑的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，螺旋面滑動，演軸向運(yùn)動的復(fù)合運(yùn)動，（如圖3-2) 通過三角形求得茶葉的速度（公式3-3）。 圖3-2 茶葉的拋飛軌跡 （3-3） 其中 —為軸向速度， 為某點(diǎn)茶葉的絕對速度， —為茶葉的絕對運(yùn)動速度， 為螺旋面圓周速度， 為茶葉的相對運(yùn)動速度，為茶葉與螺旋導(dǎo)葉片面的摩擦系數(shù) ： （3-4）

29、 導(dǎo)葉片上各個點(diǎn)到軸心線回轉(zhuǎn)半徑不同，則螺旋升角也不同。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和螺距一定時，軸向速度是螺旋角的函數(shù)，對其求導(dǎo)，并令得： （3-5） 查資料得出f=0.74，摩擦角，所計算得出，茶葉在殺青過程中由于會有茶葉汁液流出導(dǎo)致粗糙度改變，從而導(dǎo)致軸向速度降低，因此實(shí)際設(shè)計時會減小螺旋角，本設(shè)計采用。螺旋導(dǎo)葉片的生產(chǎn)率為輸送茶葉的軸向速度與其橫斷面積的乘積。由于同一斷面上半徑不通，螺旋升角也不同，所以每個點(diǎn)上的不同。 （3-6） 公式中Q 為螺旋導(dǎo)葉片的生產(chǎn)率，R 為 導(dǎo)葉片的外圓半徑，r 為導(dǎo)葉

30、片的內(nèi)圓半徑， 為導(dǎo)葉片上任意一點(diǎn)半徑， 為 導(dǎo)葉片的充滿系數(shù) 取0.5， 為茶葉的容重 鮮葉取0.09-1.1，n 為導(dǎo)葉片轉(zhuǎn)速 r/min，s 為導(dǎo)葉片螺距。 因?yàn)闅⑶鄼C(jī)要求的產(chǎn)量為100kg/h,即17kg/min,其中R=0.16m r=0.12m n=36 r/min， （4-7） （4-8） 求得螺距S=1305mm,因此當(dāng)螺距為1305mm時，即可保證茶葉產(chǎn)量，此時，故殺青時間為1分鐘左右。 第四章 傳動機(jī)構(gòu)

31、以及結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1傳動方案 傳動方案如圖4-1 圖4-1傳動方式圖示 4.2電動機(jī)的選擇 選擇電動機(jī)首先需要考慮電動機(jī)的種類，直流或者交流，由于直流電動機(jī)的工藝度咋，價格較貴，不利于維護(hù)，所以使用交流電動機(jī)。 電動機(jī)的功率．應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1)如果電動機(jī)功率選得過小．就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載．使其絕緣因發(fā)熱而損壞．甚至電動機(jī)被燒毀。（2)如果電動機(jī)功率選得過大．就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象．其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電

32、網(wǎng)不利。而且還會造成電能浪費(fèi)。所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計算所得的功率。 設(shè)計中，滾筒的轉(zhuǎn)速=36r/min，限制電動機(jī)的功率為0.75KW，考慮到價格因素，以及實(shí)用性，故采用嵊州本土公司生產(chǎn)的電動機(jī) ，電動機(jī)型號：YX-0023,電動機(jī)功率為0.76KW，電動機(jī)自帶減速器。 電動機(jī)轉(zhuǎn)速為n=1390r/min,則減速器傳動比如下： （4-1） 則選取YX-0023, 系列電動機(jī)中的YX-0023-34型號的電動機(jī)，電動機(jī)自帶的減速器傳動比為40。 4.3鏈輪傳動的選擇 鏈傳動和帶傳動一樣屬于具有中間撓性的傳動，所以它能適用于中心距

33、較大的工作場合，鏈傳動又屬于碾合傳動，能傳遞較大的功率，其傳動比為常數(shù)。 4.3.1鏈傳動的類型及其工作分析 鏈傳動是有鏈條和主從動鏈輪組成的，鏈輪上有特殊的齒形的輪齒，通過輪齒與鏈條節(jié)的碾合傳遞運(yùn)動和動力，因此是一種具有中間撓性件的碾合傳動。 按照鏈傳動的形式，鏈傳動可分為套筒滾子鏈，齒形鏈，以及拽引鏈等傳動。滾筒殺青機(jī)中用套筒滾子鏈傳動。 當(dāng)鏈結(jié)于輪齒碾合和脫開時，相鄰的鏈結(jié)間要轉(zhuǎn)動一個角度，從而使鏈結(jié)發(fā)生磨損，且齒數(shù)月少，轉(zhuǎn)角越大，越容易磨損。 此外，鏈結(jié)剛進(jìn)入碾合時，鏈結(jié)和齒輪還會產(chǎn)生沖擊，轉(zhuǎn)速越高，鏈結(jié)距越大，小鏈輪齒數(shù)則越少，沖擊越大。 4.3.2 鏈條和鏈

34、輪 鏈條的主要參數(shù)是鏈結(jié)距，一般用T表示，他表示套筒滾子鏈輪相鄰兩個銷子之間的中心距，鏈條代號用字母GT后加上節(jié)足數(shù)值表示，如鏈條GT25表示節(jié)距為25.4的鏈條，俗稱一寸鏈，鏈輪的形狀類似于齒輪，但齒括形狀不同。鏈輪的齒形可以保證鏈結(jié)正確且自由的進(jìn)叼和退出碾合，且能盡量減輕進(jìn)入碾合時的沖擊和磨損。鏈輪為標(biāo)準(zhǔn)件，在殺青機(jī)內(nèi)使用的鏈輪可以在商店買到。 4.4摩擦從動輪輪設(shè)計 4.4.1計算滾筒質(zhì)量 筒體質(zhì)量： （4-2） 滾圈質(zhì)量： 滾圈寬度等于摩擦輪的寬度，計算摩擦輪的寬度B，取摩擦輪的傳動比i=4，滾圈直徑，加工材料滑動率，寬度系數(shù)。 摩擦輪直徑：

35、 （4-3） 摩擦輪傳動中心距： （4-4） 摩擦輪寬度： （4-5） （4-6） 擋圈高度為438mm，寬度為3mm，計算擋圈質(zhì)量： （4-7） 滾筒質(zhì)量： （4-8） 4.3.2計算有效傳遞的力矩 更具系統(tǒng)的受理分析殺青機(jī)的結(jié)構(gòu)，繪制出如下受力圖4-2: 圖4-2 系統(tǒng)扭矩受力圖 滾筒克服摩擦力所需的力矩： 滾筒總重力： （4-9） 主、從托輪所承受的重力：

36、 （4-10） （4-11） 由公式得出正壓力的大小與夾角有關(guān)，夾角越大壓力也越大，有效傳遞力矩也增大，然而夾角太大，則設(shè)計的機(jī)架也會過大，考慮到此些，取比較合適[2]。 （4-12） 摩擦輪有效傳遞力矩： （4-13） 因此，滾筒克服摩擦力所需的力矩： （4-14) 4.4.3從動輪基本參數(shù)設(shè)計 已計算出的數(shù)據(jù)有，從動輪厚度B=50mm，直徑d=100mm，有效傳遞力矩，根據(jù)此參數(shù)參照附件圖紙加工出。摩擦輪的外形。 4.3.4從動輪

37、軸設(shè)計 計算最小軸徑: （4-15) 帶輪上的轉(zhuǎn)矩: （4-15) （4-16) 摩擦輪上的轉(zhuǎn)矩,軸上功率,則可以用以下公式（4-17）確定軸的最小直徑之后確定確定各個軸長度，以及直徑。 （4-17） 軸的最小直徑等于所使用的軸承的內(nèi)徑ⅰ-ⅱ。軸承只受徑向力作用，此處采用錐軸承，其具體尺寸為，所以，軸承采用套筒進(jìn)行軸向固定，所以該段長度Lⅰ-ⅱ=Lⅶ-ⅷ=，錐軸承與軸的配合為過盈配合來保證，即采用基孔制配合，此處配合公差

38、為p6，軸承與支座的配合公差為j7，支承孔與軸承端蓋的配合為帶輪與軸的配合公差為m6，摩擦輪與軸的配合公差為m6。 根據(jù)傳動裝置的布置形式，以及對軸肩高度的要求，分別確定長度Lⅱ-ⅲ=Lⅵ-ⅶ=, Lⅲ-ⅳ=,Lⅴ-ⅵ=,Lⅳ-ⅴ=19mm。軸的具體尺寸以及鍵的尺寸下表4-1。軸的加工零件圖見圖4-3。 表4-1 軸的尺寸以及鍵槽的尺寸確定 圖4-3 軸加工的技術(shù)要求圖 畫出軸的計算簡圖，根據(jù)簡圖畫出軸的彎矩圖、扭矩圖和計算彎矩圖，如圖4-3。從軸的結(jié)構(gòu)以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出，摩擦輪和帶輪裝配處的截面是危險截面，將計算出的危險截面處的水平、垂直彎矩以及總彎矩列于下

39、表。 、 表4-2 軸受力詳情表 圖4-4 軸承受力分布圖 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，只需校核軸上承受最大彎矩的截面強(qiáng)度。因此，分別校核兩危險截面處的強(qiáng)度。由機(jī)械設(shè)計手冊得： （4-18） 其中系數(shù)， （4-19) 將數(shù)值帶入公式 4-19 （4-20) （4-21) 因?yàn)檩S的材料為45鋼，其許用應(yīng)力,,故安全。 4.

40、5 機(jī)架總的長度確定 考慮到殺青機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，整個機(jī)架長度分為2部分。前面部分機(jī)架放配電箱以及控制按鈕等，設(shè)計其長度為360；第二部分主要是放置電動機(jī)和固定滾筒外殼，其長度為2500。因此，機(jī)架的總長度為 2860 ，整個機(jī)架由立柱和2號角鋼焊接而成。 4.6支架寬度的確定 滾輪支撐位置與垂直面夾角為，更具設(shè)計要求限制殺青機(jī)的整體寬度為790mm，滾筒的直徑小于機(jī)架的寬度，這支架寬度選取為790。 4.7支架高度的確定 畢業(yè)設(shè)計中限制殺青機(jī)的外形高度為1500mm，考慮到設(shè)計中的滾筒以及外壁，設(shè)計機(jī)架高度為900mm。 第5章 整機(jī)電

41、路設(shè)計 傳統(tǒng)殺青機(jī)的加熱方式主要是爐灶加熱，本設(shè)計限制采用電爐加熱的形式加熱，電加熱有，安全，環(huán)保，加熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，且電熱管有易于控制的優(yōu)點(diǎn)，能達(dá)到殺青時的恒溫要求，從而提高茶葉殺青的品質(zhì)。 5.1電熱管的結(jié)構(gòu)參數(shù) 由于設(shè)計的設(shè)備非大型設(shè)備，且考慮到生產(chǎn)成本問題，本設(shè)計采用金屬管遠(yuǎn)紅外元件作為加熱元件。金屬管紅外元件架構(gòu)以金屬管為外殼，合金電熱絲作為發(fā)熱體，兩端具有引出棒，金屬管內(nèi)填充氧化鎂粉末絕緣介質(zhì)以固定發(fā)熱體，金屬管內(nèi)涂有輻射涂料。電熱管外殼材料為10號鋼，截面直徑為，電熱管發(fā)熱溫度500℃，工作電壓200ⅴ。采用10根電熱絲聯(lián)合加熱，電熱管間隔 。 5.2溫控

42、元件工作原理 溫度控制采用雙金屬片式溫控元件，雙金屬片式溫控元件，其雙金屬片是由二種或多種具有合適性能的金屬或其它材料所組成的一種復(fù)合材料。兩種膨脹系數(shù)α不同的金屬軋制在一起。常溫下是平直的。高溫后α大的伸長多；α小的伸長少。溫度越高，彎曲越大。溫降后會恢復(fù)原狀。如低膨脹材料鎳合金α =1.1～7.0ⅹ10-6/O C,高膨脹材料如銅70、鋅30α=18ⅹ10-6/O C。電爐工作時，動、靜觸點(diǎn)間保持一定溫度溫度 雙金屬片式溫控曲線 ，電熱組件通電發(fā)熱。當(dāng)溫度達(dá)到選定溫度時，雙金屬片受熱下彎，使動觸點(diǎn)離開靜觸點(diǎn)，自動切斷電源；當(dāng)溫度低于選定溫度時，雙金屬片復(fù)原，兩觸點(diǎn)閉合。再接通電路

43、，通電后溫度又上升，達(dá)到選定溫度時又再斷開，如此反復(fù)通斷，就能使熨斗的溫度保持在一定范圍內(nèi)。通過調(diào)節(jié)螺絲選定溫度的高低，越往下旋，靜觸點(diǎn)越下移，選定的溫度就越高。 設(shè)定殺青溫度為140度，則電熱絲工作溫度高于140時雙金屬片式溫控元件自動切斷電熱絲，停止加熱，當(dāng)溫度降低到140度以下時，雙金屬片式溫控元件金屬片閉合，電熱絲開始加熱，使電熱絲溫度控制在140左右。 5.3殺青加熱與溫度控制電路 殺青機(jī)設(shè)有一組電熱管加熱元件，溫度控制才有雙金屬片溫控元件，溫度通過儀表顯示。殺青設(shè)定溫度區(qū)間為135℃-140℃，在這一范圍可通過調(diào)節(jié)旋鈕將溫度調(diào)控在茶葉殺青的最佳溫度上，之后通過雙金屬片溫控元件

44、進(jìn)行恒溫控制。 圖6-1 電爐電路簡圖 第六章 熱循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計 由于實(shí)際使用中，茶葉在殺青過程中會產(chǎn)生大量的水蒸氣，這些水蒸氣積聚于滾筒內(nèi)部，會影響殺青的效果，且由于滾筒內(nèi)溫度分布空間上是不均勻的，靠近滾筒壁的一面溫度會比較高，靠近滾筒圓心一面溫度較低，在殺青過程中這種現(xiàn)象很容易導(dǎo)致茶葉受熱不均勻，考慮到這點(diǎn)，本設(shè)計引入了熱循環(huán)的概念用于，使茶葉均勻受熱，同時提高能量的利用效率。 6.1 殺青機(jī)受熱的分布 滾筒在加熱過程中，電熱絲啟動，會對滾筒進(jìn)行加熱，由于滾筒內(nèi)有茶葉所以在殺青過程中由于茶葉內(nèi)的水

45、分蒸發(fā)會帶走部分熱量，所以相對而言筒身的位置溫度會比較低，而電熱絲下方的位置由于沒有辦法三處2熱量則溫度會比較高，整體的受熱如圖6-1。 圖 6-1 殺青機(jī)的溫度分布 由此可見殺青的溫度分布，加熱爐的位置溫度是最高的，同時也說明這部分的溫度多數(shù)會被當(dāng)做無用的能量逃逸到空氣中。 6.2 熱循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計 為了更合理的利用多余的熱能以及提高茶葉殺青的品質(zhì)，故設(shè)計中引入了熱循環(huán)的概念，詳細(xì)循環(huán)的方式如圖（6-2）。 圖6-2熱循環(huán)的簡單概念圖 如圖空氣由鼓風(fēng)機(jī)吹入管道管道管道連到電熱絲的下方，在電熱絲的下方將管道分成多段如圖（6-3）。 圖6-3管道陣列的

46、設(shè)計 實(shí)際設(shè)計時可以減少管道的內(nèi)徑，增加電熱絲底部管道的數(shù)量，以達(dá)到減少空間，提高效果的作用。 空氣在電熱絲的底部的管道中被加熱之后，再通過集料口吹入滾筒內(nèi)。 6.3 保溫以及防燙設(shè)計 殺青機(jī)在工作是溫度為維持在140度左右，如果操作不小心可能會對人造成燙傷。為了有效的防止?fàn)C傷，所以采用如圖6-4的設(shè)計。 圖6-4 滾筒殺青機(jī)外殼設(shè)計 如圖在殺青機(jī)的殼子上采用雙層設(shè)計，中間夾有隔熱的石棉，石棉可以有效的保溫，以及防止殼體外部溫度過高。 第8章 結(jié)論 本文論述了滾筒式殺青機(jī)的工作原理，參數(shù)的設(shè)

47、計計算等，本設(shè)計成果，從理論上來說，在茶葉殺青品質(zhì)，效率，以及熱量的控制上都優(yōu)于老式殺青機(jī)，但是實(shí)際效果需要在樣品生產(chǎn)出來之后才能有定論，相對老式58型鍋式殺青機(jī)，本設(shè)計的滾筒式設(shè)計可以使茶葉在筒內(nèi)均勻受熱，避免茶葉殺青不足，或者茶葉燒焦。因?yàn)闈L筒內(nèi)有導(dǎo)葉角，通過設(shè)計導(dǎo)葉角的角度，以及滾筒的傾斜角度，可以控制殺青的時間，茶葉殺青結(jié)束之后，茶葉在導(dǎo)葉角的作用下自動導(dǎo)向出料口，相對于老式殺青機(jī)，滾筒式殺青機(jī)在茶葉的生產(chǎn)效率上有很大的進(jìn)步。同時本設(shè)計采用了本人獨(dú)特設(shè)計的熱循環(huán)系統(tǒng)，可以有效節(jié)省能源防止能源浪費(fèi)，同時再吹出滾筒內(nèi)的濕氣時，不至于帶走滾筒內(nèi)的熱量。 論文設(shè)計的滾筒式殺青機(jī)，采用直筒筒體

48、結(jié)構(gòu)，電熱管供熱方式殺青，基本能達(dá)到茶葉殺青要求。從滾筒筒體的設(shè)計參數(shù)來看，該滾筒殺青機(jī)與30型滾筒殺青機(jī)差不多，都屬于小型滾筒殺青機(jī)，單位時間制茶量不大，故適宜在家庭作坊中應(yīng)用。由于殺青機(jī)體積相對較小，所占據(jù)空間比較小，因此可以更有效的進(jìn)行空間布置，同時滾筒殺青機(jī)移動也很方便。 在畢業(yè)設(shè)計設(shè)計過程中，我查閱了大量資料，同時也了解到我國的茶葉機(jī)械起步比較晚，發(fā)展和發(fā)達(dá)國家有一些差距，因此通過結(jié)合國外機(jī)械的一些研究成果，設(shè)計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的滾筒式茶葉殺青機(jī)，非常有實(shí)際意義。 同時設(shè)計過程中我還應(yīng)用到很多的專業(yè)知識，鞏固了學(xué)到的知識，認(rèn)識到自己的所達(dá)到的水平，為現(xiàn)在的工作奠定一個基礎(chǔ)?？傊?，

49、畢業(yè)設(shè)計是非常有意義的，特別是完成設(shè)計之后，感覺收獲很多。最后，設(shè)計能夠順利完成，還要感謝指導(dǎo)老師的指點(diǎn)和幫助。 致謝 從論文選題到搜集資料，從寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復(fù)雜。 如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。那種感覺就宛如在一場盛大的頒獎晚會上，我在晚會現(xiàn)場看著其他人一個接著一個上臺領(lǐng)獎，自己卻始終未能被念到名字，經(jīng)過了很長很長的時間后，終于有位嘉賓高喊我的大名，這時我忘記了先前漫長的無聊的等待時間，欣喜萬分地走向舞臺，然后迫不及待地開始抒發(fā)自己的心情

50、，發(fā)表自己的感想。這篇畢業(yè)論文的就是我的舞臺，以下的言語便是有點(diǎn)成就感后在舞臺上發(fā)表的發(fā)自肺腑的誠摯謝意與感想： 我要感謝，非常感謝我的導(dǎo)師褚長勇老師。他為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵你，在論文的寫作和措辭等方面他也總會以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求你，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤色，褚老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。正是褚老師的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝楮老師。 主要參考文獻(xiàn) [1] 陳克林, 顧海川, 于江，6

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