錢(qián)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(shū)（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。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理、操作方式、主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

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(jiàn)圖1，結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)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(kāi)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(kāi)有導(dǎo)向槽，槽內(nèi)通過(guò)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(kāi)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(shù)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(shù)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(shù)芽葉時(shí)，即會(huì)將其快速、利落剪下，而剪下的芽葉又通過(guò)旋轉(zhuǎn)的撥葉輪順勢(shì)推入集葉袋內(nèi)，完成對(duì)茶樹(shù)鮮葉的采摘。

1.2 操作方式及使用注意事項(xiàng)

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(kāi)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(shù)上平推，此時(shí)，撥葉輪撥桿將茶樹(shù)頂部的芽尖推向切割器一側(cè)，刀板實(shí)現(xiàn)對(duì)茶樹(shù)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(kāi)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(kāi)彈性按壓開(kāi)關(guān)，電機(jī)即時(shí)關(guān)閉。

操作過(guò)程注意事項(xiàng)：該機(jī)作為新型采茶設(shè)備，在使用過(guò)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(guò)大，但也不能過(guò)小。間隙過(guò)大產(chǎn)生難以切斷芽葉；過(guò)小機(jī)器負(fù)荷太大，不能運(yùn)轉(zhuǎn)。使用中碰到剪切過(guò)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(shù)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。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

詳見(jiàn)表1、表2。

2 主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 小采幅往復(fù)式切割器

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(guò)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

2.2 撥葉輪裝置

撥葉輪主要由兩個(gè)正對(duì)的圓盤(pán)和沿圓盤(pán)周緣均布的若干平行撥桿對(duì)接組成，其通過(guò)穿設(shè)于圓盤(pán)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(pán)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(shù)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(shù)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。

2.3 減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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。

2.4 安裝支架部件

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。

2.5 托腕架

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。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 采茶機(jī)主要作業(yè)性能試驗(yàn)分析

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(lè)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(shù)品種，樹(shù)齡7年，茶樹(shù)高50 cm，茶樹(shù)蓬面呈平行形狀，蓬面幅寬平均121 cm，茶樹(shù)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

3.2 微型采茶機(jī)的工效試驗(yàn)分析

從調(diào)查與試驗(yàn)結(jié)果來(lái)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。

4 結(jié)論

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(shù)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(guò)程不能自動(dòng)分離茶樹(shù)頂部的芽尖和老葉問(wèn)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(guò)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。