游青山 徐江濤 曾 卓

(1.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 402260；2.工業(yè)機(jī)器人與礦山智能裝備系統(tǒng)應(yīng)用重慶市高校工程中心，重慶 402260)

0 引言

由于茶葉加工工藝要求的不同，各地使用的茶葉理條機(jī)結(jié)構(gòu)都有些差異，但機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)與工作原理類似。其組成主要由投料裝置、出茶裝置、電動機(jī)、調(diào)速裝置、加熱裝置、溫度調(diào)控裝置、”U”形槽鍋及鍋臺、傳動機(jī)構(gòu)和機(jī)架等部件構(gòu)成[1]。茶葉理條機(jī)的工作過程為：將復(fù)揉捻過的茶葉倒入理條機(jī)的鍋槽內(nèi)，電機(jī)帶動鍋槽做反復(fù)往返運動，帶動鍋槽內(nèi)部的茶葉運動，鍋臺下方使用加熱器實現(xiàn)茶葉持續(xù)加熱。在相互碰撞過程中，利用茶葉自身特性，借助理條機(jī)裝置在鍋內(nèi)壁翻轉(zhuǎn)，通過摩擦、擠壓滾動成條[1]，最終達(dá)到理條目的。

目前，在茶葉加工的過程中，茶葉理條主要包括往復(fù)式振動茶葉理條機(jī)、連續(xù)理條機(jī)、茶葉殺青理條多功能機(jī)等3種機(jī)械裝置。盡管市面上基于現(xiàn)有的理條機(jī)進(jìn)行了相關(guān)改善，但是不可避免地存在一些問題，比如：茶葉攤鋪及受熱不均導(dǎo)致茶葉焦邊及粘鍋，人手頻繁接觸茶葉導(dǎo)致滋生細(xì)菌風(fēng)險；人工持續(xù)清除粘鍋葉芽導(dǎo)致工人高強(qiáng)度勞作和安全隱患[1-2]。鑒于此，本文提出了一種針形茶葉防焦理條設(shè)備，來解決以上相關(guān)問題。

1 往復(fù)式理條機(jī)系統(tǒng)方案

在基于已有的通用理條機(jī)6CLZ-60D的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一款往復(fù)式翻炒機(jī)構(gòu)的新型往復(fù)式理條機(jī)，主要用于傳統(tǒng)理條機(jī)加熱裝置分布不均導(dǎo)致的鍋槽內(nèi)部溫度分布不均進(jìn)而導(dǎo)致的茶葉攤鋪不均及焦邊粘鍋等影響茶葉成型品質(zhì)問題。

基于往復(fù)式翻炒機(jī)構(gòu)的新型往復(fù)式理條機(jī)，硬件設(shè)計包括固定安裝臺、理條鍋、往復(fù)式翻炒機(jī)構(gòu)等。往復(fù)式翻炒機(jī)構(gòu)置于固定安裝臺上，并由動力帶動裝置沿著固定安裝臺長度方向進(jìn)行往復(fù)運動；以達(dá)到針形茶葉理條做形的效果[3-6]。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 往復(fù)式理條機(jī)整體結(jié)構(gòu)

2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征

如圖1所示，往復(fù)式理條機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)包括固定安裝臺1、橫梁滑座2、第二驅(qū)動電機(jī)3、支撐底板4、安裝橫梁5、第一驅(qū)動電機(jī)6、清掃輪7、液壓缸8、L型安裝支架9、定位安裝塊10、鉸接連桿11、理條鍋12、皮帶13、Z型限位板14和翻炒轉(zhuǎn)軸15。

往復(fù)式翻炒機(jī)構(gòu)通過第一驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動球形翻炒組件進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動，能更好地對茶葉進(jìn)行翻炒。往復(fù)式翻炒機(jī)構(gòu)包括球形翻炒組件、第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)、角度調(diào)整組件、移動橫梁組件等。其中，球形翻炒組件用于對茶葉進(jìn)行翻炒；第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動球形翻炒組件轉(zhuǎn)動；角度調(diào)整組件用于調(diào)節(jié)球形翻炒組件偏轉(zhuǎn)角度；移動橫梁組件設(shè)置于2個固定安裝臺之間，用于帶動球形翻炒組件往復(fù)運動。

2.1 球形翻炒組件

球形翻炒組件包括理條用的鍋體、翻炒轉(zhuǎn)軸、清掃輪、驅(qū)動輪等，其中，理條鍋體呈矩形結(jié)構(gòu)，其中有若干平行弧形槽，使茶葉翻炒時受熱更均勻；翻炒轉(zhuǎn)軸垂直于軸導(dǎo)軌的長度方向；清掃輪與若干弧形槽配合放置；驅(qū)動輪位于軸的兩端，端部帶動、翻炒轉(zhuǎn)軸移動。驅(qū)動輪需要在第一驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的皮帶運轉(zhuǎn)下工作，使清掃輪沿著理條鍋體中弧形槽前后運動。隨著翻炒運動，角度調(diào)節(jié)組件可隨偏角的調(diào)整而自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)，從而使炒茶獲得更好的成型效果。

2.2 角度調(diào)整組件

角度調(diào)整組件由L形安裝支架、與支架鉸接的液壓缸總成和鉸接的連桿組成。液壓缸總成分為兩組，分別位于安裝梁的左端和右端。鉸接式連桿需要液壓缸帶動液壓桿拉伸，并推動工作。為了實現(xiàn)角度調(diào)整的任意性，制作出不同程度的茶葉成型效果，在調(diào)整角度時，兩端的液壓缸組件需要同時進(jìn)行伸縮動作，然后推動鉸接連桿11使所需角度偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)最終的角度調(diào)整功能。

2.3 移動橫梁組件

移動橫梁組件除了最主要的安裝橫梁外，就是用于定位橫梁組件的定位安裝塊等。移動橫梁組件的設(shè)置用途為實現(xiàn)翻炒機(jī)構(gòu)的來回往復(fù)運動，即對弧形溝槽內(nèi)放置的茶葉進(jìn)行來回翻炒，減少茶葉在傳統(tǒng)加工工藝中單一運動引起的翻炒不均，引發(fā)部分茶葉長時間受熱下進(jìn)而焦化的現(xiàn)象，使得理條鍋傳熱和茶葉受熱更加均勻，從而提升茶葉加工的品質(zhì)。

理條機(jī)械運行過程中，理條鍋在左右往復(fù)運動過程中，加速度、速度的方向時刻都在改變，為了實現(xiàn)自動清掃裝置始終與理條鍋保持可靠及緊密接觸，設(shè)計整個清掃裝置能跟隨理條鍋同步運動。往復(fù)式理條機(jī)的正視結(jié)構(gòu)示意圖、側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖2、圖3所示。

圖2 正視結(jié)構(gòu)

圖3 側(cè)視結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

往復(fù)式理條機(jī)通過改良，外加了一個平行于理條鍋的可調(diào)節(jié)角度的清掃輪組，配合理條機(jī)在往復(fù)運動中清掃理條鍋槽內(nèi)因受熱不均或翻炒粘鍋的個別茶葉。此裝置的加入優(yōu)化了傳統(tǒng)理條機(jī)因溫度分布和受熱影響茶葉做形和鋪攤，減少了茶葉焦邊率及粘鍋率；減少了工人直接手動接觸茶葉、清除粘鍋葉芽而引起的高勞作低效率、茶葉細(xì)菌滋生風(fēng)險和工人手動參與的安全隱患。此方案理條機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，利于推廣。