茶鲜叶分级机是提高茶叶加工效益的重要装备之一,现有分级机的生产率和分级率低、对不同茶鲜叶分级的适应性差,对分级参数的优化研究较少。因此,设计并研制新型的茶鲜叶分级机,开展其分级参数与茶鲜叶分级率之间关系的研究,都具有重要的理论价值和实际意义。本论文在“农业部公益性行业科研专项”的资助下,首先设计并研制了一种新型茶鲜叶分级机,然后试验研究了其分级参数对分级效果的影响并优化了分级参数,最后开发了该分级机的控制系统。主要研究内容和结果如下:(1)等直径滚筒式茶鲜叶分级机设计通过分析滚筒式分级机的结构和性能,确定了茶鲜叶分级机的主要设计参数:滚筒直径、滚筒倾角、滚筒转速和进料率。设计了一种分级参数可调控的等直径滚筒式茶鲜叶分级机,该分级机主要由分级机滚筒、分级机机架、倾角调节机构、进料机构等组成。设计的分级机,其滚筒直径为0.8 m、长度为3.0 m,滚筒转速调节范围为0~24 r/min,滚筒倾角调节范围为4~16°,进料率调节范围为0~3.5 kg/min。(2)茶鲜叶分级试验及参数优化使用研制的茶鲜叶分级机,以总体分级率为试验指标,以滚筒倾角、滚筒转速、进料率为试验因素,对春、夏茶鲜叶进行分级试验,并优化分级参数。结果表明:(1)对于春茶鲜叶,影响总体分级率的各因素重要程度由主到次为:滚筒转速、滚筒倾角、进料率;当滚筒倾角为6°、滚筒转速为8 r/min、进料率为2.0 kg/min时,总体分级率最高;滚筒倾角和滚筒转速对总体分级率影响显著(P<0.05)。(2)对于夏茶鲜叶,影响总体分级率的各因素重要程度由主到次为:滚筒倾角、进料率、滚筒转速;当滚筒倾角为6°、滚筒转速为16 r/min、进料率为1.5 kg/min时,总体分级率最高;滚筒倾角对总体分级率的影响极显著(P<0.01)。(3)为达到较高的生产率和分级率,春茶鲜叶的分级参数为:滚筒倾角为6°、滚筒转速为8 r/min、进料率为3.0 kg/min;夏茶鲜叶的分级参数为:滚筒倾角为6°、滚筒转速为16 r/min、进料率为3.0 kg/min。(4)茶鲜叶沿滚筒轴向移动的速度是滚筒倾角和滚筒转速的线性组合。(3)茶鲜叶分级机控制系统开发采用FX2N-32MR-001型三菱PLC、TK6102i触摸屏、LCA318T-30电流输出型单轴倾角传感器、NJK-5001C三线NPN常开型霍尔传感器,集成开发出茶鲜叶分级机控制系统,用以实现对滚筒倾角、滚筒转速、进料率的自动调整。通过控制倾角电动机的正反转,抬高或降低分级机进料端,使滚筒倾角调整到最优值;通过改变CNT800变频器的输出频率,改变滚筒变频电动机和进料变频电动机的输出转速,从而达到调整滚筒转速和进料率的目的。可通过自动和手动两种方式实现对分级参数的控制。对分级机滚筒倾角、滚筒转速进行控制调试,结果表明:滚筒倾角可调整范围为6~12°,倾角增加的平均绝对误差:0.18°,倾角减小的平均绝对误差:0.14°;滚筒转速可调整范围:6~24 r/min,其平均绝对误差:0.06 r/min。本论文创新设计并研制了一套等直径滚筒式茶鲜叶分级机及其控制系统,并对其分级参数进行了优化,为春、夏茶鲜叶的自动分级提供技术支撑。