茶树修剪机的设计 (12)

茶叶整枝机的设计中国的茶叶种植历史悠久，种植面积广。迫切需要用机械修枝工具代替人工修枝，这是解决劳动力短缺、降低生产成本的根本途径。茶树修枝机是根据茶树生产过程中修剪的实际需要而设计的一种高效茶树修剪设备。主要用于茶树的深度修剪、老茶树的重度修剪或桌面修剪所面临的问题。该设计是一种手推式茶叶整枝机，避免了搬运和便携装载操作。整个设计经历了茶叶整枝机、传动系统和机架的设计过程。首先，对茶叶整枝机进行总体结构设计，包括设计步骤、设计理念和传动方案的制定。其次，介绍了零部件的选择和设计，包括汽油机型号的选择、常用三角带传动系统的设计、叶片的设计、轴的设计和校核以及车架的设计。其中，设计的弧形刀片可以锁住茶树的枝条，增加切口的光滑度，将对茶树的伤害降到最低；最后，进行零件图和装配图的绘制。设计的茶叶整枝机可以实现茶树的机械化整枝，降低劳动强度，有效提高生产效率，保证鲜叶质量，满足清洁规模化生产的要求，降低生产成本。关键词：茶叶整枝机；传输系统；弧形叶片；重新修剪；滑轮。轴内容茶叶整枝机设计一第一章引言11.1设计目的和意义11.1.1茶树修剪的目的和意义11.1.2茶叶整枝机的设计目的和意义11.2国内外发展现状21.2.1国内发展状况21.2.2国外发展形势31.3茶叶整枝机的应用研究31.4茶叶整枝机研发的意义本节4第二章设计构思52.1设计步骤52.2设计5的主要技术指标2.3机器5的结构概念2.3提议的传输方案6第3章第8部分的选择和设计3.1 8型汽油机的选择3.1.1汽油发动机8的功率计算3.1.2选定的汽油发动机型号93.2普通三角皮带传动系统的设计93.2.1设计用93.2.2皮带二13的设计3 . 2 . 3 16号滑轮的设计3.2.4滑轮二17的设计3.2.5滑轮和18的设计3.3叶片设计183.3.1叶片材料的选择193.3.2叶片19的结构设计3.3.3叶片加工路线20的制定3.4轴设计和检查213 . 4 . 1 21轴的设计3.4.2二轴26的设计3.4.3三轴30的设计3.5机架设计323.5.1框架设计333.5.2机头33的设计3.5.3框架结构图343.5.4调整框架高度35结论36参考文献37谢谢你附录39附录二39的设计过程附录二39轴的设计过程第一章引言1.1设计目的和意义1.1.1茶树修剪的目的和意义茶树修剪是一种人工抑制顶部主枝生长优势的措施，可刺激生长位置较低的芽萌发，增强树势，培育高产优质树冠。茶树修剪方法主要有茶树幼树的定型修剪、茶树成熟后的轻修剪和深修剪、茶树衰老后的重修剪和表格修剪等。成熟的茶树经过多年采摘和轻修剪后，树冠的采摘面上会形成密集而细的枝条，通常称为“鸡爪枝”。此时茶树新梢发芽能力减弱，生长衰弱，茶叶产量和品质下降。为了更新树冠的采摘面，必须采用深度修剪技术，将密集而细的鸡爪枝剪掉，使茶树能够重新长出新枝，提高茶树的发芽能力，延长茶树高产稳产年限。深度修剪技术的方法通常是在树冠表面剪掉10 15cm的枝条。目前，茶树的深度修剪一般采用双升式剪枝机进行，但双升式剪枝机相对较重，工作效率较低。重修剪的目标是半成熟和早熟的茶树。这种茶树，虽然其主干枝条仍有较强的发芽能力，但其生产枝条发芽能力较弱。它的芽又细又细，叶子又细又薄。轻度延伸修剪没有任何效果。即使使用深度修剪，也不能达到目的。这时，必须采用重修剪技术。茶树的大修剪通常包括修剪离地30 40厘米的树干。台湾修剪是一种修剪技术，比传统修剪更彻底地改变树冠。它的目标是严重老化的茶树，但它的目的是一样的重修剪。茶几修剪后，从根颈长出的新枝条可以重新形成树冠。重修剪和表修剪由于修剪后的茶树枝条一般较粗，现有的茶树修剪机械很难承担起大的责任，不仅效率低，而且经常会出现分枝现象；因此，许多地方仍然使用手动木材切割刀来切割和修剪树枝。工作条件差，工作水平极其落后。另外，人工修剪对茶树的生长非常不利。1.1.2茶叶整枝机的设计目的和意义中国是茶树的起源，也是世界上最早发现和利用茶树的国家。茶叶种植广泛，是中国重要的传统经济作物。根据2010 茶叶蓝皮书，2009年中国茶园种植面积为186万公顷，产茶135万吨，居世界第一。茶叶出口30.3万吨，收入7.05亿美元1。根据联合国粮农组织的统计数据，中国的茶叶产量在过去20年里大幅增长，而价格在过去10年里不断上涨。中国的茶叶生产和销售已占世界总量的38%，成为世界上最重要的茶叶生产和销售国。2013年，中国对茶叶的贡献为54亿美元。中国茶叶经济进入快速发展阶段，产业规模不断扩大。目前，茶树修剪是制约茶叶种植业发展的重要因素之一。茶树修剪是茶园管理的重要组成部分。茶树的深度修剪或重修剪主要依靠茶农手持大剪刀的传统方法，导致茶树修剪劳动强度大，生产效率低，作业质量难以保证。然而，使用普通修剪器进行重修剪是有害的，这通常是不推荐的。因此，茶农迫切需要一种新型的茶树修枝机，用于茶树的深度修剪和重度修剪。本设计针对成熟茶树的深度修剪、老茶树的重修剪或台式修剪所面临的问题以及现有修剪设备的缺点。开发了一种全新的茶树重型整枝机械设备，对整机各结构部件进行了协调，并对整枝机所用刀片的材料和结构进行了分析。旨在开发一种手推式茶叶整枝机，避免手持或背负作业，能明显降低劳动强度，成倍提高工作效率。降低生产成本，保证鲜叶质量，实现高需求清洁规模化生产；茶树的修剪高度可以自由选择，茶树可以在地形复杂的山坡上作业。同时，设计的弧形刀片可以锁住茶树的枝条，增加切口的平滑度，将对茶树的伤害降到最低。1.2国内外发展现状1.2.1国内发展状况中国茶叶采摘机械的研发始于1958年，经历了50多年漫长而曲折的过程。1965年以前，主要根据中国茶园的特点，反复研究和选择采茶者的采茶原理和权力类型。从那以后，采茶者的发展已经在中国所有的产茶省份广泛开展。到20世纪70年代末，已经出现了10多种单人采茶机，并组织了几次全国比较试验。然而，由于这些机器的功率、软轴关闭的故障以及机器本身的低质量，它们不能在生产中广泛使用。到20世纪70年代末，受日本机械化茶树修剪的影响，中国开始发展茶树修剪机。在此期间，开发了多种扁平和弧形往复切割类型以及各种轻、深、重的茶叶整枝机。由于机器和工具的动力需要进口到日本，而且由于制造厂企业规模的限制，一些零部件的质量不稳定，因此推广应用进展缓慢。20世纪80年代末，中国开始通过与外国合资生产茶叶修枝机。浙江川崎茶叶机械有限公司和长沙落后茶园机械有限公司先后在杭州和长沙成立。这两家合资企业从日本组装零件。为了抓住这一机遇，农业部等部门从20世纪80年代末开始，一方面组织主要采茶省份的相关机械制造商引进和吸收茶叶整枝机的生产技术，加快了国内茶叶整枝机的发展速度，另一方面大力推进应用工作，从而将我国茶叶整枝机的机械化发展推向一个新的阶段。为了满足国内茶区对茶叶整枝机的需求，我国相关部门高度重视并支持国内相关厂家生产各种形式的茶叶整枝机。例如，完成国内生产，国内生产的主要零件进口配件和国内组装的零件进口。浙江川崎茶叶机械有限公司和长沙漯河茶园机械有限公司为中外合资企业，进口日本零件在中国组装切边机，杭州茶叶采摘机械厂、南昌飞机制造公司、宁波电机厂、无锡名优茶叶采摘机械厂、福州建新农业机械厂、台州林业机械厂等。进口所有国产或单个零件，生产大部分零件形式的茶叶整枝机。我国茶树修剪机械化长期停滞不前的主要原因之一是国内修剪机械质量不达标，这主要是由动力机械小、机械加工、技术装备水平低、原材料质量参差不齐等综合因素造成的。近年来，国内相关部门认真总结经验教训，开始重视对国外茶树修剪机械技术的消化吸收，设计开发出符合中国国情并形成自身特色的茶树修剪机械。此外，随着国内综合行业水平的不断提高，国内茶树修剪机械现已接近进口同类机械的水平。1.2.2国外发展现状国外对茶叶整枝机的研究起步较早。在茶树修剪机械的研发过程中，特别是在日本、前苏联等茶叶种植发达国家，出现了较多的重型修剪模式。如日产E7B-750单人修剪器配有日本单缸二冲程1.03千瓦(1.4马力)汽油发动机，采用平刃往复切割，切割宽度为750毫米，具有以下特点：重量轻，单人操作方便，平冠和曲冠均可使用，适应性好；(2)发动机性能良好，易于操作。机体上装有停止按钮和汽油机调试控制手柄。刀片操作快速、缓慢、方便。早在20世纪80年代末，日本川崎茶叶机械公司和漯河茶叶机械公司就先后进入中国，并进口和组装了采茶机和采茶机人工修剪每人只能做0.02小时，8小时，报酬为1750元/小时;用修剪器修剪，两个人8小时可以修剪0.4h,平均工作效率是手工的10倍，成本降低1312.5元/h。使用修枝机进行重修剪时，人工重修剪每人只能修剪0.0133h8小时，日工资需要80元，报酬需要6000元/h ;使用修剪器时，两个人使用一个双修剪器作为主修剪器，而另一个人使用一个修剪器来修剪剩余的树枝和侧枝。三个人可以修剪0.2h,工作效率是手工修剪机的5倍，生产成本为3963元/h。与手工作业相比，成本可降低2037元/h。通过以上研究，许多专家学者认为机械修剪是解决劳动力短缺、降低生产成本的根本途径。然而，使用普通修剪器进行重修剪是有害的，这通常是不推荐的。还建议制造商可以生产特殊的重型修剪器，以满足用户的需求。华南农业大学的秦研究分析了使用单双茶叶整枝机应注意的问题。他强调，单、双修枝机不允许对老茶树进行深度修剪和重修剪，否则会严重超载和损坏。1.4研发新型茶叶整枝机的意义根据上述科技人员的研究成果，无论是单棵还是双棵，茶树修枝机都难以承担老茶树的繁重修剪任务。这就迫切需要国内科技工作者研究开发一种专门用于老茶树的重型整枝机。国内外对老茶树重修剪的研究很少，研究领域仅侧重于重修剪对茶树的影响和效果分析。重型修枝机械的开发和应用基本处于空白状态。这种设计的发展将打破这一领域的空白，在国内尚属首次。第二章设计理念2.1设计步骤(1)查阅大量茶树和茶树修剪设备的相关文献；(2)制定茶树修剪的主要技术指标；(3)根据机器的技术指标和工作场所进行设计和分析。(4)初步确定整机结构，制定传动方案；(5)特定零件的选择和设计检查；(6)装配图和零件图的绘制。2.2设计的主要技术指标本次设计的主要技术指标如下：(1)刀具寿命：720小时左右；(2)修剪树高：30-70厘米；(3)修剪宽度：500厘米；(4)工作效率：最大0.24小时/小时；(5)切口平整度：平均80%。2.3机器的结构概念目前，茶叶整枝机在室外工作，不适合选用电机供电。柴油发动机相对较重，一般首选小型汽油发动机。在满足动力输出要求的前提下，为了降低生产成本，传动方式首选普通三角带传动。为了满足设计宽度要求，在机架的前排平行布置三个叶片和滑轮结构，并在轴的两端安装轴承来固定轴。考虑到需要降低劳动强度，更广泛地适应各种复杂的地形，选择人工推操作，可以灵活工作，降低修枝机的自重和生产成本。为了实现茶树修剪机中茶树修剪高度的调节，在机架手柄与机架的连接处设计了一个角度可调的定位销，并将所有设计好的部件安装在机架上。另外，机头可以安装在机架的前端，有利于修剪作业。考虑到上述技术指标、机器的经济性和所需传动的准确性，绘制了整个机器的示意图。1-汽油发动机2-带轮3-三角皮带4-传动轴5-头部6-叶片7-定位销8-车架把手图2-1机器示意图注意：在图中的刀片(6)的位置，三个刀片和滑轮结构垂直于纸面平行布置。2.4制定传输方案2.4.1传输方案要求合理的传输方案应首先满足以下功能要求任何计划都很难完全满足上述所有要求。有必要制定总体计划，以满足最重要和最基本的要求。根据上述结构概念，制定了两个传输方案。以下两幅图中的三个刀片结构垂直于纸面平行排列在机架上，以达到设定的裁切宽度。传输方案1:图2-2第一传输方案传输方案2:图2-3第二传输方案在第一种方案中，动力通过三角带从汽油发动机直接传递到皮带轮，而在第二种方案中，动力通过联轴器和减速器传递到皮带轮，因此增加了机器的生产成本，使得维护困难，并且增加了机器的结构尺寸和重量。考虑到经济性、机器的整体结构和传动所需的精度，我们决定采用结构相对简单的滑轮传动，因此我们选择了第一种传动方案。第三章零件的选择和设计根据上述设计概