錢爭(zhēng)光,茹利軍
(1.嵊州市嵊慈茶機(jī)有限公司,浙江嵊州 312400;2.嵊州市越圣名茶專業(yè)合作社,浙江嵊州 312400)
6CDW-220型微型采茶機(jī)是嵊州市嵊慈茶機(jī)有限公司(原嵊州市爭(zhēng)光茶機(jī)廠)研制生產(chǎn)的一種電動(dòng)式新型采茶機(jī)。產(chǎn)品獲得了國(guó)家實(shí)用新型專利(ZL200920119120.8)、外觀專利(ZL200930138203.7)和浙江省農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣產(chǎn)品證書(ZJ2009028),本文對(duì)其工作原理、主要結(jié)構(gòu)、使用操作和主要技術(shù)性能等研制情況進(jìn)行分析和介紹。
微型采茶機(jī)主要由機(jī)殼、往復(fù)式切割器、撥葉輪裝置、減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、安裝支架、手柄、蓄電瓶和集葉袋等組成,產(chǎn)品外觀圖見圖1,結(jié)構(gòu)示意見圖2所示。
采茶機(jī)機(jī)殼兩端分別是手柄和切割器刀板。機(jī)殼內(nèi)置有切割器驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速傳動(dòng)組件。手柄上設(shè)有啟動(dòng)開關(guān)和電源線,手柄頂面還設(shè)有一帶有傾斜支撐面的托腕架。切割器主要由上、下刀板組成,刀板上沿長(zhǎng)度方向開有導(dǎo)向槽,槽內(nèi)通過螺栓擰接固定在一個(gè)與安裝支架固接的壓板上。安裝支架頂部?jī)啥嗽O(shè)有凸柱用于套集葉袋,內(nèi)部架設(shè)撥葉輪,支架一側(cè)固接有一個(gè)與手柄上的啟動(dòng)開關(guān)導(dǎo)線連接的撥葉輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和轉(zhuǎn)軸帶輪,并設(shè)有保護(hù)帶輪傳動(dòng)的保護(hù)罩。保護(hù)罩可以防止采茶機(jī)在茶樹上移動(dòng)作業(yè)時(shí)碰到的密布茶枝打到傳動(dòng)皮帶上,避免影響撥葉輪的正常工作和對(duì)傳動(dòng)部件的意外損傷。
圖1 6CDW-220型微型采茶機(jī)外觀圖Fig.1 6CDW-220 miniature tea plucking machine
圖2 6CDW-220型微型采茶機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of 6CDW-220 type miniature tea plucking machine structure
微型采茶機(jī)采用往復(fù)切割式原理和撥葉輪集葉方式設(shè)計(jì),以蓄電瓶為動(dòng)力。采摘時(shí),切割器電機(jī)及撥葉輪電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng),撥葉輪撥桿將茶樹頂部的芽葉推向切割器一側(cè),切割器上、下刀板作反向往復(fù)運(yùn)動(dòng),當(dāng)相鄰的兩個(gè)刀齒之間遇到茶樹芽葉時(shí),即會(huì)將其快速、利落剪下,而剪下的芽葉又通過旋轉(zhuǎn)的撥葉輪順勢(shì)推入集葉袋內(nèi),完成對(duì)茶樹鮮葉的采摘。
使用時(shí),首先將集葉袋套置在安裝支架上,然后將充滿電的蓄電瓶用背帶背在身上,將采茶機(jī)的連接線插頭插入電池的插口。單手握住手柄順勢(shì)壓住彈性按壓開關(guān),即啟動(dòng)撥葉輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和刀頭驅(qū)動(dòng)電機(jī),采茶機(jī)在茶樹上平推,此時(shí),撥葉輪撥桿將茶樹頂部的芽尖推向切割器一側(cè),刀板實(shí)現(xiàn)對(duì)茶樹芽尖的采摘,切下的茶葉順勢(shì)推入了集葉袋中。集葉袋中裝滿茶葉以后,解開集葉袋下端的繩子,將茶葉倒出。休息時(shí),采茶工人放下采茶機(jī)松開彈性按壓開關(guān),電機(jī)即時(shí)關(guān)閉。
操作過程注意事項(xiàng):該機(jī)作為新型采茶設(shè)備,在使用過程中,刀具必須時(shí)常保持銳利的狀態(tài),才能達(dá)到良好的工作效能,刀板間隙不宜過大,但也不能過小。間隙過大產(chǎn)生難以切斷芽葉;過小機(jī)器負(fù)荷太大,不能運(yùn)轉(zhuǎn)。使用中碰到剪切過硬什物,要及時(shí)檢查刀板,及時(shí)修磨刀刃。對(duì)采剪的茶樹頂面盡量要求平整,這樣才能有效提高產(chǎn)量,保證質(zhì)量。本機(jī)功率能剪切直徑3 mm 以下嫩芽茶梗,使用盡量避免剪切直徑3 mm 以上老梗,鐵絲等堅(jiān)硬之物。在操作行走時(shí)注意電源線切勿硬拉線,防止電線拉斷。在作業(yè)、存放、運(yùn)輸中要保住電瓶垂直向上,嚴(yán)禁電瓶倒向或橫放。
詳見表1、表2。
切割器由上、下兩片多齒平行刀板組成,刀齒呈三角形,刀齒的切割角38 °,刃角35 °。刀齒間距3 mm,刀齒高度30 mm,刀板間隙為0.3 mm左右,切割工作幅度為150 mm,刀齒頻率為800次/min。切割器的刀板主要采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼材,通過沖剪、熱處理成型、刀齒角度加工等工藝制作。
表1 6CDW-220型微型采茶機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technical parameters of 6CDW-220
表2 6CDW-220型微型采茶機(jī)主要性能指標(biāo)Table 2 Main performance index
撥葉輪主要由兩個(gè)正對(duì)的圓盤和沿圓盤周緣均布的若干平行撥桿對(duì)接組成,其通過穿設(shè)于圓盤中心的轉(zhuǎn)軸架設(shè)在安裝支架上,轉(zhuǎn)軸兩端有限位套頂在圓盤和同側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)支架之間。轉(zhuǎn)軸為直徑3 mm 的圓鋼(經(jīng)調(diào)直處理)表面鍍鋅。葉輪直徑81 mm,長(zhǎng)度143 mm,轉(zhuǎn)速456 r/min。撥葉輪裝置位于切割器刀板的上方,當(dāng)撥葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)撥桿將茶樹頂部的芽葉部份推向切割器刀板一側(cè),此時(shí)老葉位置低于刀板的高度,避免現(xiàn)有采茶機(jī)作業(yè)時(shí)易同時(shí)采剪芽尖和老葉的的缺陷,采摘得到的茶葉碎葉少,也使茶樹的損失率大大降低。此外,撥葉輪上的撥桿數(shù)量以4~6 根為宜。
切割器減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要采用齒輪減速傳動(dòng),減速比1∶3.1。其組件包括切割器驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸垂直并通過齒輪傳動(dòng)連接傳動(dòng)軸,傳動(dòng)軸下部裝有分別與上、下刀板連接傳動(dòng)的上偏心輪和下偏心輪,兩個(gè)偏心輪的輪體上延伸出一體的連接臂并通過連接銷分別與上、下刀板一端對(duì)接。傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)通過常規(guī)技術(shù)的錐齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
撥葉輪減速傳動(dòng)主要采用帶輪減速。撥葉輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和轉(zhuǎn)軸之間通過安裝帶輪和傳動(dòng)皮帶構(gòu)成帶輪連接傳動(dòng)并實(shí)現(xiàn)減速。切割器驅(qū)動(dòng)電機(jī)和撥葉輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)均為直流電機(jī),選擇直流電機(jī)便于搭配隨身攜帶的外置電源,提高采茶機(jī)的便捷性能。
安裝支架呈長(zhǎng)方形框狀,固接在機(jī)殼上,其頂部?jī)啥诉€設(shè)有凸柱用于套集葉袋,一側(cè)設(shè)有保護(hù)帶輪傳動(dòng)副的保護(hù)罩。
設(shè)計(jì)了一種U型托腕架,其分叉兩端活動(dòng)插接在設(shè)于機(jī)殼上的安裝座內(nèi),其公共連接端位于手柄上方并向上彎析形成傾斜支撐面。使用者可以根據(jù)實(shí)際握持需要抽拉調(diào)節(jié)U 形支架插入安裝座的長(zhǎng)度,以便調(diào)整到最佳的使用位置。托腕支架可以在采茶工人握住手柄作業(yè)時(shí)承托住手腕部分,便于向手臂借力,大大提高了作業(yè)時(shí)手腕的舒適性和握持的可靠性。
樣機(jī)委托浙江省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站在嵊州市長(zhǎng)樂鎮(zhèn)進(jìn)行作業(yè)性能試驗(yàn)檢測(cè)。試驗(yàn)采摘茶園試驗(yàn)條件:鳩坑種茶樹品種,樹齡7年,茶樹高50 cm,茶樹蓬面呈平行形狀,蓬面幅寬平均121 cm,茶樹勢(shì)良好,茶園畝基礎(chǔ)產(chǎn)量約60 kg 干茶/季,條播茶行長(zhǎng)64 m,行間作業(yè)道寬25 cm,茶園坡度 3 °,新稍平均密度660個(gè)/m2,新梢平均長(zhǎng)度為8.5 cm,新梢百葉重50 g。試驗(yàn)主要測(cè)試微型采茶機(jī)生產(chǎn)性能,實(shí)測(cè)結(jié)果如表3所示。從表3 結(jié)果可以看出,該機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都符合設(shè)計(jì)要求,具有結(jié)構(gòu)緊湊,單位能耗低,噪聲小,操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
表3 6CDW-220型微型采茶機(jī)主要作業(yè)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果Table 3 Test results of main operating performance index
從調(diào)查與試驗(yàn)結(jié)果來看,手工采摘的工效為每人3.5 kg/h,因微型采茶機(jī)割幅較小,與同類采茶機(jī)相比機(jī)采產(chǎn)量比較低,但與傳統(tǒng)手工采摘也要提高3倍以上,為單人12 kg/h。
6CDW-220 微型采茶機(jī)適用于采摘以一芽二、三葉為主要原料的中、低檔名優(yōu)茶的采摘,特別是在較好的茶園肥培管理和茶園樹冠培育的條件下,取得的采摘效果更為理想。其采用撥葉輪推入集葉,解決了采摘過程不能自動(dòng)分離茶樹頂部的芽尖和老葉問題,采摘得到的茶葉損傷少,完整性好;設(shè)計(jì)的一種小型采幅切割刀板,機(jī)型緊湊輕巧,靈活性好;采用電動(dòng)式,采摘過程環(huán)保,不對(duì)茶葉產(chǎn)生再次污染。經(jīng)嵊州等名優(yōu)茶產(chǎn)區(qū)茶農(nóng)使用試驗(yàn)表明,工效比傳統(tǒng)采摘3倍以上,較適用于家庭式小規(guī)模茶場(chǎng)使用。