全自动茶叶理条机组装备的研制

张小明，王芳莉

（贵州省山地农业机械研究所，贵州贵阳 550002）

全自动茶叶理条机组装备的研制

张小明，*王芳莉

（贵州省山地农业机械研究所，贵州贵阳 550002）

为解决茶叶理条环节的全自动控制问题，提高茶叶生产的自动化水平，实现茶叶加工连续化、清洁化、自动化生产等问题，研制一种茶叶理条生产线自动化控制（时间、温度、摆动频率）设备。通过阐述全自动茶叶理条机组设备的结构、工作原理，以及在研制过程中的关键技术，对样机进行实际试验，结果显示样机能满足设计需求和实际生产的要求。

茶叶；理条机组；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

当前我国茶叶加工正朝着全程清洁化、连续化和自动化的方向发展。茶叶理条是茶叶加工过程中重要的一环，理条品质的高低，对成品茶叶品质影响很大，因此全自动茶叶理条机也成为实现茶叶自动化加工中不可缺少的部分[1-2]。目前，国内理条机多为单机，劳动强度大、自动化程度低，不能满足茶叶加工连续化、自动化和清洁化的要求。应用先进的PLC控制技术，对茶叶理条加工的各个工序进行机械化运作，实现了茶叶理条工艺的自动化，并解决了茶叶加工自动化、连续化中的难题，既可减轻劳动强度、提高生产率，同时又能提高茶叶的品质。

1 理条机组装备的研制

1.1 装备的组成

全自动茶叶理条机组包含自动化提升上料称量计量往返投料系统、自动化理条控制系统和自动化出料输送系统。

全自动茶叶理条生产线各系统组成见表1，全自动茶叶理条生产线配置见图1。

图1 全自动茶叶理条生产线配置

全自动茶叶理条机组理条过程如下：茶叶经提升机输送到往返式自动称量下料小车，经过控制系统控制下料到理条机的理条室，经过理条，然后在气动装置控制下翻转下料，经振动输送槽输送至下一个工序。

1.2 装备的工作原理

全自动茶叶理条机组应用PLC控制的自动化控制系统，对理条加工工艺和各个工序进行全程自动化控制。实现了茶叶理条工艺的自动化，解决了茶叶加工自动化、连续化中的难题，减轻了劳动强度，提高了生产率及茶叶的品质。

1.3 装备主要技术规格与技术参数

此系统由4台6CLZ-600型理条机理条机、1台小车、1台提升机、1个振动槽，以及1个PLC+接触器+继电器+变频器控制柜组成。

2 茶叶理条机组的详细设计

2.1 理条机机械自动化设计

理条机的理条槽由左右双气缸作用筒同时加力工作，受力均衡、安全可靠，2只小型气缸配置比单独一侧配置1只大型气缸更能适应原有单台理条机的结构空间，减小空压机的容量匹配，降低购买气缸和空压机的成本，并且减少空压机噪音的排放。

气动控制组成元件包括空压机、电磁阀、继电器、PLC、气缸和气管。

2.2 往复式自动下料装置设计

往复式精准称量下料装置由储料器、承载架组成。①储料器。底部为方形、镂空面，左、右端分别铰接有挡板，并设置有横移机构，由驱动电机提供动力。②承载架。将其设计成横移轨道，设置有使左、右端挡板开合或关闭的下料平板。下料平板中部设置有称量传感器，称量传感器设置在储料器横移轨迹上、送料装置正下方。称量时，满足预定质量时，由控制系统发出指令即停止送料，储料器将储存于其中的物料运送至预定的下料位置，进行下料动作，使物料进入下一个工序。

通过设置于储料器底部设置左、右端挡板，将称量后的物料在横移过程中实现自动下料，能够通过横移及纵移对不同的预定位置进行下料，自动化程度高，可满足不同的加工需求。

2.3 成套自动化控制设计

通过自动化茶叶理条系统控制4台理条机、称量下料装置和输送机。可以自动实现茶叶整个理条处理过程：初始化→上料待装位等待提料→提料称量→停止提料→纵向移动→横向移动→理条机上的待机位下料→理条（同时称量小车返回上料待装位）→温度、时间、频率控制→完成理条→理条机下料→振动输送槽输送至下一工序[3]。以上所述方法使得整个茶叶理条过程保持稳定，且最后的理条效果也保持一致性，有效地避免了现有技术中，通过人工辅助的方式来进行转送或者翻转等复杂工序，同时也提高了整个理条工序的效率。

3 关键设备及元器件的选购

3.1 理条机

为保证理条机槽内物料多少的均匀性，必须使称量下料小车料仓长度等于单台理条机槽数的总宽度。综合考虑全自动茶叶理条生产线的生产效率指标（鲜叶处理量为80～100 kg/h） 和设备的通用性，选择11槽通用理条机进行改进。

3.2 不锈钢轴承合页

研究设计的称量下料小车料仓底板与侧板用铰链连接，用以实现称量下料小车左右往返式称量下料的功能。当称量下料小车回到待机点位时，其料仓底板正好处于称量传感器的上方，茶叶由提升机落入称质量。常规合页摩擦阻力大，易变形；所选用的不锈钢轴承合页由高精度轴承组成的滚动副，有摩擦阻力小、不易受焊接变形、符合食品加工卫生许可、外观好看等优点。

3.3 称量传感器与温度传感器

称量传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量电信号输出的装置，研究拟选用电容式传感器，具有高阻抗、小功率的特点，仅需较低的输入能量；可获得较大的变化量，从而具有较高的信噪比和系统稳定性；动态响应快，工作频率可达几兆赫，被测物是导体或半导体均可；可在高低温、强辐射等恶劣的环境下工作。

全自动的茶叶理条生产线必须实现理条温度的实时监控，并使其可靠运行。温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。本研究拟选用温度传感更加灵敏、耐高温（理条机理条高温可达300～400℃）、寿命更长的热电偶温度传感器。

3.4 PLC

PLC是可编程逻辑控制器的简称，其实质是一种专用于工业控制的计算机，具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

4 结论

该装备的研制主要是运用先进的PLC控制技术，对茶叶理条加工的各个工序进行机械化运作，实现对茶叶理条机组的自动控制；同时，控制系统采用大尺寸彩色触摸屏人机交换界面，相关的工艺参数、工艺流程可通过文字、数据、图标等形式直接显示，直观、可靠、操作简单；还可根据不同的工艺要求，对茶叶理条的时间和温度进行调节与设置。

[1]张远明.双旋筒式茶叶理条机的设计与存在问题分析[J].农业开发与装备，2009（10）：23-25.

[2]赵祖光.茶叶理条机、多用机的一种往复运动的新颖滑轨付结构 [J].中国茶叶，2007（4）：28.

[3]张小福.气动往复振动式茶叶理条机的研究 [D].合肥：安徽农业大学，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

贵州省科技计划项目（黔科合农GY字[2012（3058）]）。

张小明（1973— ），男，硕士，工程师，研究方向为农业推广。

*通讯作者：王芳莉（1974— ），女，本科，工程师，研究方向为农业机械。