随着时代的发展和进步,茶叶成为人们期望获得健康的饮品,所以大规模的茶叶生产就需要以茶叶机械化为后盾,但在茶叶生产中的鲜叶采摘环节一直存在劳动强度大、工作效率低下等问题,传统仿形采茶机或便携式茶园修剪机等,采摘破碎率高、茶叶品相差,无法满足其性能指标,因而,采茶已成为制约茶产业生产和可持续发展的最大制约因素。为了改善这一现状,提高我国在茶叶市场上的国际竞争力,必须对茶叶生产、采摘机械所存在的问题进行有效、高效的解决。
茶叶采摘用工一般占到全年管理用工的50%以上,因此,采用机械化采收茶叶具有明显的经济和社会效益。鉴于此,本产品结合安徽省茶园的地形地貌等环境特点、相关农机设计要求和国家标准设计研发了一款履带自走式采茶机。此机型构造合理、动力可靠、操作便捷,适用于我国大部分茶园的茶叶采摘工作,在一定程度上解决了传统机型遇到的问题,针对丘陵山区茶园有很大的应用前景
(1)本产品主要设计一种适用于普通茶园或低山丘陵地区茶园的履带自走式采茶机。主要包括总体结构设计、动力选配、传动方案的拟定、主要工作部件的设计、工作部件的选取与优化等方面。
(2)针对履带自走式采茶机整机进行关键部件的设计、对主要工作部件进行选取,然后进行运动学和动力学分析,并找出合适的装方式。在履带动力底盘的设计方面,结合了相关国家标准后得到行走履带的功率消耗计算公式、质心位置、和行走底盘稳定性计算公式,从而计算出准确的功耗,并对履带底盘的接地比压和爬坡能力进行了计算,得出接地比压和最大爬坡度等。
(3)在对采茶机进行运动学和动力学分析的基础上,参考了相关资料文献后,画出了采茶机切割器切割图,并说明了切割原理,对于在采摘过程中造成的重切率和空白率也给出了计算公式。通过MATLAB软件画出不同参数下的切割图,并对切割图进行了对比分析。随后进行“四因素四水平两指标”的正交试验,对切割器运动、结构参数(刃部高度、前进速度、前桥宽度、曲柄速度)对重切率和空白率的影响因素大小进行了排序,并找出对重切率和空白率影响最大的因素和使空白率重切率最小的最优组合。
(4)对建模成功的履带自走式采茶机进行样机试制,试制完成后进行多次的性能试验和田间试验,并实地测量整机的基本工作参数,从而验证设计方案的合理性和可靠性。针对工作参数,建立“三因素三水平两指标”的正交试验,同时还需兼顾功耗和采摘效果(芽叶完整度)两方面的指标,从而找出采茶机在工作过程中的最佳运行参数。