茶树修剪机的设计

茶树修剪机的设计

中国作为茶叶生产大国，茶树修剪机的科技含量还不是很高，随着社会的发展，茶树修剪机也从重量型以及复杂型逐渐向轻巧型转变，从大功率向小型功率型转变，耗油也越来越少，动力也越来越强劲，故障率也越来越低。为很快适应社会的发展以及作为大国的责任，中国有足够的潜力和能力来做好这件事，作为中国人，我们应该认识到研究茶树修剪机的重要性，本课题即针对老龄茶树修剪、在茶树修剪过程中面临的问题及现有茶树修剪机的不足，研究出一种全新的茶树修剪机械设备，并对整机各结构部件进行协调，提高茶树修剪效率.

1 前言

茶树修剪机是随着茶的出现而出现并发展起来的，因为我们对茶的需求，所以我们得种植茶树，茶树修剪机就是伴随着茶的发展而发展起来的，是一种生产力，能让我们更好的养茶护茶，能让我们更加轻松的种出大量的茶，它为我们带来了方便。修剪是人为地抑制顶端主枝生长优势的措施，可刺激着生部位较低的芽萌发新技，增强树势，培养高产优质树冠。茶树修剪方法主要分为幼龄茶树的定形修剪、成龄茶树的轻修剪与深修剪，衰老茶树的重修剪等。成龄茶树经多年采摘和轻修剪后，采树冠摘面上会形成密集而细弱的分枝，这时，茶树新梢育芽能力减弱，生长乏力，茶叶产量和品质下降，为更新树冠采摘面，就得采用深修剪技术，剪去密集细弱的枝层，让茶树再次发芽抽枝，增强孕育能力，提高茶叶生产率。

1.1 研究的意义

深修剪通常剪去冠面10～15cm枝梢，目前茶树的深修剪工作一般用双人抬修剪机来实施，但双人抬修剪机比较笨重，且工作效率低。重修剪的对象则是半衰老和未老先衰的茶树。这种茶树，虽然骨干枝的抽生能力仍较强，但生产枝的育芽能力已很弱，芽叶瘦小，叶张薄细，轻伸修剪根本不起作用，即使采用深修剪也不能达到目的，这时，就得采用重修剪技术。重修剪茶树一般在离地20～50cm处修剪树干。台刈则是比重修剪更为彻底的改造树冠的修剪技术，其对象是严重衰老的茶树，但目的与重修剪相同；茶树台刈后，从根颈部抽发的新枝能重新形成树冠。重修剪及台刈由于修剪的茶树枝干一般较粗，现有的茶树修剪机械很难担当大任、不但效率低，而且常出现露枝现象；因此许多地方还在采用人工以砍柴刀对枝干进行砍切修剪，劳动状况恶劣、劳作水平极其落后，另外人工砍切修剪对茶树生长是十分不利的。所以对茶树修剪机的设计迫在眉睫，市场需求量大。

1.2 国内外研究现状

国内已有多家单位生产出了多款茶树修剪机。如南京秦淮园林机械厂生产的单人多功能电动茶树修剪机；该机具有环保节能，效率高，能耗小，对茶作物无污染等优点。浙江省生产的PSM110型茶树修剪机双人抬跨行作业机具，由两把锯齿型刀片作相对往复运动完成修剪作业。修剪机的动力选用日本三菱TL33PVD型汽油机。当汽油机运转达到一定速度时，离合器先带动风机运转，继而将动力传输到减速齿轮箱，减速齿轮与偏心机构设计在同一箱体内，通过一级齿轮减速，动力传到偏心机构，偏心机构上有偏心方向为180º的双凸台，带动连杆驱动刀片作往复运动，完成切割作业。国外如日产的Ｅ7Ｂ-750型单人修剪机配日本单缸二冲程1.03ｋＷ(1.4马力)汽油机，采用平刀片往复式切割，切割幅宽750ｍｍ。具有以下特点：①重量轻、方便于单人操作，平形、弧形树冠均可使用，适应性很好；②发动机性能好，操作简便，机身上设有停车按钮及汽油机调速控制手柄，刀片动、停、快、慢控制十分方便。

目前，国内外对茶树的轻、中修剪机械的研制及应用均已成熟。并进入大面积应用的推广期。但是华南农业大学的覃松林研究分析了单、双人茶树修剪机使用时应该注意的问题，他重点指出，单人修剪机和双人修剪机不准作老茶树的深修剪和重修剪，否则机器将严重超载而遭到破坏。

通过以上研究结果可以看出，茶树修剪机无论是单人型还是双人型，都难以承担起老茶树的深修剪任务，这迫切需要国内的科技工作者研究开发出一种专门用于成龄茶树的深修剪机械。

2 总体方案设计

2.1 设计要求

a.茶树修剪成型机的研究

b.研究树修剪器的结构、材料及茶叶枝叶被修剪时修剪机刀片的运动分析主要受力零

件的强度或寿命校核计算

c.行总体设计，画出总体结构图和部件图及零件图

d.完成课题内容，进行设计计算说明书一份

e.茶树修剪机的工作路线图、装配图、部件图和相关零件图，三张零号图纸。

2.2 结构设计及工作原理

茶树修剪是人为地抑制顶端主枝生长优势的措施，可刺激着生部位较低的芽萌发新技，增强树势，培养高产优质树冠。茶树修剪方法主要有幼龄茶树的定形修剪、成龄茶树的轻修剪与深修剪，衰老茶树的重修剪及台刈等。。机动修剪机械按工作头的型式可分为锯式和剪；按修剪机动力的类型上又可分四种：①汽动；②液压传动；③电动；④以小型汽油机为动力。采用低能耗、低污染的专用汽油机，开发环保型修剪工具。切割装置采用水平高旋转钩刀切割，可实现水平旋转切割的机构有曲柄连杆机构、曲柄滑框机构、摆环机构、行星齿轮传动机构、带轮机构，分析比较采用带轮传动机构来实现其传动方式。

3 设计分析

3.1 传动路线的确定

3.1.1 对传动方案的要求

合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，其次还应满足工作可靠、传动效率高、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求

3.1.2 拟定传动方案

任何一个方案，要满足上述所有要求是十分困难的，要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。

方案一：

图1 机构传动简图一

Fig1.The sketch of machine transimission

方案二：

图2 机构传动简图二

Fig2.The sketch of machine transimission

考虑到经济性及机器的整体结构和传动所需要的准确性及经济性，我们分析决定采用结构比较简单的带轮传动，故我们选择第一种传动方案。

3.2 驱动机的选择

3.2.1 确定参数如下：

（1）切削力F=200N ；

（2）切削最大半径R=60mm ;

（3）刀片转速n=1500r/min ;

图3刀片示意图

Fig3 .The sketch of blade 3.2.2 汽油机的选择计算

T=FR=200N×0.06m=12N.m

kw 8.19550/1500129550/=⨯==Tn P W

kw 2.2)94.098.0/(8.133=⨯=P

kw 1.2)94.098.0/(8.122=⨯=P

kw 0.2)94.098.0/(8.11=⨯=P

123 2.2 2.12 6.3D P P P P kw =++=++=

选择TL33PVD 型汽油机，立轴，水冷，P=7.4KW n=2500r/min, T=60N.m ，启动方式为反冲动，点火方式为无触点点火。