全自動茶葉理條機組裝備的研制

張小明，王芳莉

（貴州省山地農業機械研究所，貴州貴陽 550002）

全自動茶葉理條機組裝備的研制

張小明，*王芳莉

（貴州省山地農業機械研究所，貴州貴陽 550002）

為解決茶葉理條環節的全自動控制問題，提高茶葉生產的自動化水平，實現茶葉加工連續化、清潔化、自動化生產等問題，研制一種茶葉理條生產線自動化控制（時間、溫度、擺動頻率）設備。通過闡述全自動茶葉理條機組設備的結構、工作原理，以及在研制過程中的關鍵技術，對樣機進行實際試驗，結果顯示樣機能滿足設計需求和實際生產的要求。

茶葉；理條機組；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

當前我國茶葉加工正朝著全程清潔化、連續化和自動化的方向發展。茶葉理條是茶葉加工過程中重要的一環，理條品質的高低，對成品茶葉品質影響很大，因此全自動茶葉理條機也成為實現茶葉自動化加工中不可缺少的部分[1-2]。目前，國內理條機多為單機，勞動強度大、自動化程度低，不能滿足茶葉加工連續化、自動化和清潔化的要求。應用先進的PLC控制技術，對茶葉理條加工的各個工序進行機械化運作，實現了茶葉理條工藝的自動化，并解決了茶葉加工自動化、連續化中的難題，既可減輕勞動強度、提高生產率，同時又能提高茶葉的品質。

1 理條機組裝備的研制

1.1 裝備的組成

全自動茶葉理條機組包含自動化提升上料稱量計量往返投料系統、自動化理條控制系統和自動化出料輸送系統。

全自動茶葉理條生產線各系統組成見表1，全自動茶葉理條生產線配置見圖1。

圖1 全自動茶葉理條生產線配置

全自動茶葉理條機組理條過程如下：茶葉經提升機輸送到往返式自動稱量下料小車，經過控制系統控制下料到理條機的理條室，經過理條，然后在氣動裝置控制下翻轉下料，經振動輸送槽輸送至下一個工序。

1.2 裝備的工作原理

全自動茶葉理條機組應用PLC控制的自動化控制系統，對理條加工工藝和各個工序進行全程自動化控制。實現了茶葉理條工藝的自動化，解決了茶葉加工自動化、連續化中的難題，減輕了勞動強度，提高了生產率及茶葉的品質。

1.3 裝備主要技術規格與技術參數

此系統由4臺6CLZ-600型理條機理條機、1臺小車、1臺提升機、1個振動槽，以及1個PLC+接觸器+繼電器+變頻器控制柜組成。

2 茶葉理條機組的詳細設計

2.1 理條機機械自動化設計

理條機的理條槽由左右雙氣缸作用筒同時加力工作，受力均衡、安全可靠，2只小型氣缸配置比單獨一側配置1只大型氣缸更能適應原有單臺理條機的結構空間，減小空壓機的容量匹配，降低購買氣缸和空壓機的成本，并且減少空壓機噪音的排放。

氣動控制組成元件包括空壓機、電磁閥、繼電器、PLC、氣缸和氣管。

2.2 往復式自動下料裝置設計

往復式精準稱量下料裝置由儲料器、承載架組成。①儲料器。底部為方形、鏤空面，左、右端分別鉸接有擋板，并設置有橫移機構，由驅動電機提供動力。②承載架。將其設計成橫移軌道，設置有使左、右端擋板開合或關閉的下料平板。下料平板中部設置有稱量傳感器，稱量傳感器設置在儲料器橫移軌跡上、送料裝置正下方。稱量時，滿足預定質量時，由控制系統發出指令即停止送料，儲料器將儲存于其中的物料運送至預定的下料位置，進行下料動作，使物料進入下一個工序。

通過設置于儲料器底部設置左、右端擋板，將稱量后的物料在橫移過程中實現自動下料，能夠通過橫移及縱移對不同的預定位置進行下料，自動化程度高，可滿足不同的加工需求。

2.3 成套自動化控制設計

通過自動化茶葉理條系統控制4臺理條機、稱量下料裝置和輸送機。可以自動實現茶葉整個理條處理過程：初始化→上料待裝位等待提料→提料稱量→停止提料→縱向移動→橫向移動→理條機上的待機位下料→理條（同時稱量小車返回上料待裝位）→溫度、時間、頻率控制→完成理條→理條機下料→振動輸送槽輸送至下一工序[3]。以上所述方法使得整個茶葉理條過程保持穩定，且最后的理條效果也保持一致性，有效地避免了現有技術中，通過人工輔助的方式來進行轉送或者翻轉等復雜工序，同時也提高了整個理條工序的效率。

3 關鍵設備及元器件的選購

3.1 理條機

為保證理條機槽內物料多少的均勻性，必須使稱量下料小車料倉長度等于單臺理條機槽數的總寬度。綜合考慮全自動茶葉理條生產線的生產效率指標（鮮葉處理量為80～100 kg/h） 和設備的通用性，選擇11槽通用理條機進行改進。

3.2 不銹鋼軸承合頁

研究設計的稱量下料小車料倉底板與側板用鉸鏈連接，用以實現稱量下料小車左右往返式稱量下料的功能。當稱量下料小車回到待機點位時，其料倉底板正好處于稱量傳感器的上方，茶葉由提升機落入稱質量。常規合頁摩擦阻力大，易變形；所選用的不銹鋼軸承合頁由高精度軸承組成的滾動副，有摩擦阻力小、不易受焊接變形、符合食品加工衛生許可、外觀好看等優點。

3.3 稱量傳感器與溫度傳感器

稱量傳感器實際上是一種將質量信號轉變為可測量電信號輸出的裝置，研究擬選用電容式傳感器，具有高阻抗、小功率的特點，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穩定性；動態響應快，工作頻率可達幾兆赫，被測物是導體或半導體均可；可在高低溫、強輻射等惡劣的環境下工作。

全自動的茶葉理條生產線必須實現理條溫度的實時監控，并使其可靠運行。溫度傳感器是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。本研究擬選用溫度傳感更加靈敏、耐高溫（理條機理條高溫可達300～400℃）、壽命更長的熱電偶溫度傳感器。

3.4 PLC

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，其實質是一種專用于工業控制的計算機，具有穩定可靠、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便、操作維護方便的優點，在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業。

4 結論

該裝備的研制主要是運用先進的PLC控制技術，對茶葉理條加工的各個工序進行機械化運作，實現對茶葉理條機組的自動控制；同時，控制系統采用大尺寸彩色觸摸屏人機交換界面，相關的工藝參數、工藝流程可通過文字、數據、圖標等形式直接顯示，直觀、可靠、操作簡單；還可根據不同的工藝要求，對茶葉理條的時間和溫度進行調節與設置。

[1]張遠明.雙旋筒式茶葉理條機的設計與存在問題分析[J].農業開發與裝備，2009（10）：23-25.

[2]趙祖光.茶葉理條機、多用機的一種往復運動的新穎滑軌付結構 [J].中國茶葉，2007（4）：28.

[3]張小福.氣動往復振動式茶葉理條機的研究 [D].合肥：安徽農業大學，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

貴州省科技計劃項目（黔科合農GY字[2012（3058）]）。

張小明（1973— ），男，碩士，工程師，研究方向為農業推廣。

*通訊作者：王芳莉（1974— ），女，本科，工程師，研究方向為農業機械。