自走式采茶機液壓系統的設計和試驗研究

劉芳

（內蒙古機電職業技術學院，內蒙古呼和浩特010070）

自走式采茶機液壓系統的設計和試驗研究

劉芳

（內蒙古機電職業技術學院，內蒙古呼和浩特010070）

在茶葉生產與機械創制過程中，產生了一系列茶葉種植、采摘與加工的機械品牌和生產經驗。本文就自走式采茶機生產應用過程中，液壓系統的設計進行闡述。所以，我們必須結合自走式采茶機的應用狀況，優化液壓系統的設計思路，當然在這一過程中，還要對液壓系統的設計狀況進行試驗，從而為自走式采茶機的功能發揮提供幫助。通過開展相關試驗活動，從而對自走式采茶機液壓系統的設計狀況形成全面有效了解。

自走式采茶機；液壓系統；設計思路；試驗研究

引言

我國是茶文化大國，也是茶葉種植生產大國，隨著當前人們飲茶理念不斷成熟，如今茶葉市場正在面臨快速發展的機遇，因此在這一過程中，無論是人們對茶葉生產品質的把控，還是茶葉生產的效率提升，都亟待提高。因此在這一過程中，就需要充分結合先進技術的成熟應用，從而研發、設計和生產出自走式采茶機，從而提升茶葉生產的自動化水平。而在這一過程中，需要注重優化自走式采茶機液壓系統的各項設計要素，結合相關數值模型的應用等一系列實驗活動，從而實現自走式采茶機液壓系統的有效運行。

1 自走式采茶機的應用狀況及價值作用分析

通過對當前我國茶葉產業在國際茶葉市場上的競爭力進行分析，可以看到我國茶葉產業的競爭優勢日益削落，客觀上看，這與我國茶葉產業機械化水平較低有很大關系。茶葉是一種季節性和時效性要求較高的產品，特別是對于明前茶，如果不能在相關時間之前，完成茶葉采摘，那么就會對茶葉的品質產生重要影響，因此，及時采摘茶葉極為必要。但是客觀的說，目前采茶勞動力的缺失，使得采茶的難度大大提升。如何結合機械化手段，研發相關機器設備，從而提升茶葉采摘的效率，降低茶葉采摘的損耗極為必要。在這一過程中，積極研發設計和生產自走式采茶機就有著重要價值和意義，但是客觀的看，當前有關自走式采茶機的國內研究相對較少，尚未形成成熟的研究成果。尤其是對于自走式采茶機的液壓系統研究目前較為薄弱，因此完善開展自走式采茶機的液壓系統設計對于茶葉生產機械化水平提升有著重要幫助和影響。

以當前自走式采茶機市場中，使用較為廣泛的3TG-1500型高地隙田園管理機為例，該機器在結合和借鑒日本自走式采茶機的基礎上所研發的一種機器設備，在3TG-1500型高地隙田園管理機中，其是全液壓驅動的乘用式跨行行駛采茶設備，在該機器設備的具體應用過程中，其有著一系列優點，比如其無論是行駛，還是駕駛，都有著極強的靈活性，當然其同行能力也極強，整個設備在應用過程中，調節過程也極其靈活方便，而該設備應用過程中，其十分適合標準化茶園的茶葉采摘，同時其能夠滿足較長時間的茶葉采摘，并且還能持續穩定發揮自身性能。3TG-1500型高地隙田園管理機是我國目前自走式采茶機中的先進代表。通過對該機器的應用狀況進行分析，不難看出，其主要優勢在于實現了對液壓系統的有效設計和應用。所以，必須結合和借鑒當前國際上先進成熟的液壓系統設計經驗，從而設計研發出簡單合理的自走式采茶機液壓系統。

自走式采茶機的使用，有著重要作用和價值。首先，一臺發動機，就能完成行駛和采摘等各個環節工作。同時，整個機器在行駛過程中，其效率較高。其次，自走式采茶機在工作過程中，其通過使用物理原理，從而有效確保了整個采摘過程的綠色與健康。此外，在自走式采茶機應用過程中，其使用范圍更為廣泛，正是由于其使用了液壓系統，從而能夠在丘陵地區工作。整個自走式采茶機應用過程中，大大解放了勞動力，一個工人在熟練使用后，就能獨立進行茶葉采摘。

2 自走式采茶機液壓系統的各項設計要素分析

當前人們對健康養生重視程度不斷提升，如今人們在生活過程中，對飲茶這一健康、綠色的生活方式有著極高推崇和向往，因此在這一過程中，茶葉產業面臨迅速發展的機遇期，而想要滿足人們的飲茶需求，就需要優化茶葉種植和生產過程。隨著當前科學技術發展日益迅猛，如今在茶葉生產過程中，其生產水平以及其機械化水平得到了極大提升。而提升采茶過程的自動化水平就成為茶葉生產過程中的重要要求。因此，在這一背景下，自走式采茶機的設計、研發與生產就有著重要的作用和價值。

2.1 自走式采茶機的組成元素及工作原理分析

結合茶葉采摘的具體特點和相關要求，完善自走式采茶機研發設計極為必要，而對于自走式采茶機設計來說，液壓系統是其核心和關鍵，因此，必須結合液壓系統的各項要素，優化自走式采茶機液壓系統的設計與運行。

首先，我們必須清楚自走式采茶機的工作運行原理。自走式采茶機在運行過程中，其通過地步高地隙地盤，從而實現茶樹之間的有效穿梭行駛，而自走式采茶機在工作過程中，其行駛和采摘，以及除蟲等一系列環節使用的都是一個發動機，因此其行駛系統與采摘系統之間都是使用液壓系統進行傳動連接。此外，整個自走式采茶機還有切割器和收集茶葉系統，以及盛茶葉的網袋等等。在自走式采茶機運行過程中，液壓系統發揮著最重要的作用。

2.2 自走式采茶機液壓系統運行原理概述

對于自走式采茶機來說，液壓系統就是其運行的基礎和關鍵。而在行駛系統和采摘系統各自工作過程中，其需要液壓系統進行傳動。使用液壓系統，其具有柔性傳遞，以及無級變速等一系列優點，因此將這一系統應用到自走式采茶機這一農業機械中，能夠實現其最佳性能的有效實現。所以在該系統設計過程中，應該充分考慮其采茶要求，從而結合簡單、穩定可靠的設計原則來開展。因此在整個液壓系統中，由行駛系統負責掉頭和調速，由采摘系統來進行自走式采茶機的具體控制。將行駛泵與采摘泵放在同軸的位置，其割茶機要保持恒定的速度。在整個自走式采茶機行駛過程中，其初始馬力要與采摘系統的馬力保持一定比例上。整個機器運行過程中，要嚴格控制溫度提升，無論是雙向變量泵，還是定量馬達都能有效結合，當然采摘系統要使用定量泵與馬達開式液壓系統相結合。自走式采茶機的液壓系統總體包含行駛回路和采摘系統回路，使用統一動力源。

在整個液壓系統設計過程中，必須對其使用的行駛馬達、液壓泵、采摘回路的具體參數進行有效設置，以自走式采茶機液壓系統的液壓泵為例，其在工作壓力、液壓泵流量和采摘回路的數值上，要予以有效控制。在對該系統設計狀況進行檢測試驗時，主要從計算機模擬軟件與具體樣機實驗兩個角度來開展。通過結合物理環境的融入，從而檢測整個液壓系統的運行狀況。

3 開展試驗活動探究自走式采茶機液壓系統設計狀況分析

在進行自走式采茶機液壓系統設計過程中，通過使用液壓系統的具體原理和應用狀況，通過使用相關計算機模擬仿真軟件和技術，進行具體的數值模擬，最后結合使用的自走式采茶機進行機器模擬實驗，從而獲取相關數據，并實現對自走式采茶機液壓系統的具體應用狀況進行準確認知。在自走式采茶機液壓系統設計中，其主要使用雙泵雙回路閉式容積調速方案，其采摘的子系統通常為一般開式回路。而整個液壓系統的仿真結果與設計值的對比，從而獲取的實驗數據與理想設計目標之間的有效對比，從而實現對整個自走式采茶機液壓系統的設計狀況的全面準確認知。

在自走式采茶機液壓系統設計狀況進行檢測時，在液壓泵開口最大和最小時，以及油門最大、最小時共四種控制狀態下，測試自走式采茶機的運行速度，需要完成至少3次檢測。當然在樣機模擬檢測之前，要通過相關軟件對整個液壓系統的運行狀況形成有效模擬運行，并且得出相關數值。

通過樣機運行和相關模擬仿生軟件檢測，可以看到其行駛系統的壓力變化值與采摘系統的壓力變化值基本上相同，且其與整個自走式采茶機液壓系統設計數值基本上一致，設計效果、試驗效果與模擬軟件仿真數據基本上相同。而在自走式采茶機液壓系統的壓力測試過程中，其獲取的數值有一定波動，造成這一問題的主要原因有很多，比如茶園地面不平、采茶機切割器的刀片在變形過程中所產生的摩擦阻力等。

通過對這一問題進行分析，認為其問題集中表現為：首先，系統設計與實際應用場地存在較大不同，比如實際有坡地，或者無坡地其情況變化較多，而系統設計則是一個概化。其二，則是液壓泵的工作壓力數值是根據經驗數據所獲取的，其與實際應用之間并不同。結合具體自走式采茶機的使用，可以看到在其行駛速度達到極限數值時，其液壓系統都能滿足采摘及行駛等一系列應用需要。通過模擬數值與樣機實驗數據與系統設計的理論數據進行對比，可以看出其差別不大。當然，在目前設計條件中，其自走式采茶機的液壓泵為手動控制，未能實現自動控制。這可以在以后結合智能化技術提升，實現其自動化。

4 結語

我國是傳統茶葉大國，結合當前人們飲茶需求不斷發展，茶葉市場正在迎來迅猛發展的勢頭，而在這一過程中，也對茶葉生產的具體過程提出了較高要求，不僅是茶葉采摘技術，還是其設備應用，都需要充分結合當前工業化發展狀況，對其實現創新和突破，對于茶葉行業來說，其使用茶葉設施的完善度，以及這些農業機械的自動化水平關系到茶葉采摘效率和茶葉產品的品質把控。在進行自走式采茶機研發設計與制造過程中，必須充分注重液壓系統，完善液壓系統設計的各項元素內容，通過結合具體實驗，得出該機器設計的相關數值要求，進而實現自走式采茶機液壓系統的有效運行。

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劉芳（1982-），女，內蒙古人，碩士，講師，研究方向：機械制造。