【摘 要】
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目前,我国大宗茶机械化采摘以单人采茶机和双人采茶机为主,采茶时的割刀高度调节完全依靠茶农的经验,导致茶叶出现破碎叶片多、老嫩度不一等问题,且工作强度高,对茶农的体能要求高,持续作业影响茶农的身心健康。本文结合茶园种植特点及其农艺要求,提出了一种基于接近开关的自适应调节割刀高度的方法,开展茶叶新梢轮廓自适应采茶机的研制与试验。本文的主要研究工作如下:(1)以水仙茶为研究对象,测定适采期的茶叶新梢密度
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目前,我国大宗茶机械化采摘以单人采茶机和双人采茶机为主,采茶时的割刀高度调节完全依靠茶农的经验,导致茶叶出现破碎叶片多、老嫩度不一等问题,且工作强度高,对茶农的体能要求高,持续作业影响茶农的身心健康。本文结合茶园种植特点及其农艺要求,提出了一种基于接近开关的自适应调节割刀高度的方法,开展茶叶新梢轮廓自适应采茶机的研制与试验。本文的主要研究工作如下:(1)以水仙茶为研究对象,测定适采期的茶叶新梢密度、一芽两叶外形尺寸、不同节间茎秆尺寸、不同节间茎秆含水率。结果表明,茶叶新梢的密度为1371个/m~2,一芽两叶新梢长度接近正态分布,均值为66.47mm,不同节间茎秆的直径、长度随着节间数的增大而增高大,含水率随着节间数的增大而减小。通过茶叶茎秆的剪切试验得到不同加载速率对茶叶茎秆剪切破坏力、抗剪强度和单位面积剪切能无显著影响,不同节间茎秆的剪切破坏力、抗剪强度和单位面积剪切能差异显著。对第3节间茎秆进行了弯曲试验,得到应力应变曲线,计算得出弹性模量为29.18MPa。对茶叶新梢进行了轴向抗压试验,得到载荷位移曲线,为反馈机构的设计提供理论依据。(2)对采茶机整体结构进行建模设计。其中包括采茶机头、反馈机构、集叶梳、升降机构的设计。对采茶机头联接进行了校核,确保采茶机头的稳定性与安全性。进行了采茶机控制系统的设计,包括丝杠的选型、电机的选型计算、运动控制器的选型、接近开关的选型。(3)利用力矩法来进行采茶机整体静态稳定性分析,对无风和有风状态下采茶机在水平、坡度为15°地面进行稳定性检验,结果表明采茶机在有无风载时都具有良好的稳定性。使用Adams软件求解整机质心轨迹度,检验采茶机的爬坡和无横向坡度转弯时的稳定性,采用重力法分析采茶机在平地和15°坡度茶园作业时的稳定性,结果表明采茶机头的割刀高度从300mm升至1100mm,采茶机具有良好的作业稳定性。(4)测量茶园茶树的基本参数,以完整率、漏集率、漏采率为指标检验采茶机的性能,其收获的芽叶完整率为89.87%,漏集率为0.61%,漏采率为0.75%,结果表明本文设计的割刀高度自适应调节采茶机性能符合设计要求。本文利用接近开关实现了采茶机割刀高度的自适应调节,基于此研制的自走式采茶机不仅降低了茶农采茶时的劳动强度,还提高了茶叶的整体品质。
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