立柱式磚茶機(jī)設(shè)計說明書[帶圖紙]

1、<p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院</p><p>　　全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計</p><p><b>　　立柱式磚茶機(jī)設(shè)計</b></p><p>　　THE DESIGN OF HIGH COLUMN OF BRICK TEA MACHINE</p><p><b>　　學(xué)生姓名：蔡向前<

2、;/b></p><p>　　學(xué) 號：200841914416</p><p>　　年級專業(yè)及班級：2008級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化（4）班</p><p>　　指導(dǎo)老師及職稱：湯興初 副教授</p><p>　　學(xué) 部：理工學(xué)部</p><p><b>　　湖南·長沙</

3、b></p><p>　　提交日期：2012年5月</p><p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生</p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明</p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個

4、人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名：</p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　目 錄

5、</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………1</p><p>　　關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1</p><p><b>　　1 前言2</b></p><p>　　2 設(shè)計的目的與意義及現(xiàn)狀2</p

6、><p>　　2.1 設(shè)計的目的與意義2</p><p>　　2.2 我國茶葉的加工現(xiàn)狀及發(fā)展前景2</p><p>　　3 緊壓茶壓力的確定4</p><p>　　4 設(shè)計原理與方案的選擇6</p><p>　　4.1 設(shè)計原理6</p><p>　　4.2 設(shè)計方案選擇8

7、</p><p>　　5 工作原理及主要參數(shù)9</p><p>　　5.1 液壓千斤頂?shù)倪x擇10</p><p>　　5.2 立柱的設(shè)計計算10</p><p>　　5.3 選擇螺紋11</p><p>　　5.4 立柱的拉應(yīng)力11</p><p>　　6 壓縮彈簧的設(shè)計計

8、算12</p><p>　　6.1 彈簧絲直徑的計算12</p><p>　　6.2 彈簧圈數(shù)的設(shè)計13</p><p>　　7 臺板的強(qiáng)度設(shè)計計算14</p><p><b>　　8 結(jié)論15</b></p><p>　　8.1 該機(jī)械存在的問題15</p>

9、<p>　　8.2 該機(jī)械解決的問題15</p><p>　　8.3 小結(jié)16</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　致謝17</b></p><p>　　附錄…………………………………………………………………………………17</p

10、><p><b>　　立柱式磚茶機(jī)設(shè)計</b></p><p>　　學(xué) 生：蔡向前</p><p><b>　　指導(dǎo)老師：湯興初</b></p><p>　　(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙 410128)</p><p>　　摘 要：世界上生產(chǎn)的散茶葉以條索、片狀為主，

11、緊壓茶也只有蒸壓后發(fā)酵的磚茶、沱茶，而沒有綠茶的緊壓茶，由于發(fā)酵磚茶，飲用時必須先將磚茶葉搗碎，在鍋中烹煮出茶葉汁味才可飲用。本文介紹了一種在茶葉加工過程的最后一道干燥工序前，利用茶葉的自有粘性采用筆者設(shè)計研制的；綠茶緊壓機(jī)來加工成緊壓綠茶塊的方法，并就立柱式緊壓機(jī)的工作原理及力柱、彈簧的受力情況進(jìn)行了初步研究分析。這種茶耐儲藏，飲用既方便又衛(wèi)生，還能保持和提高了綠茶的原有形態(tài)和品質(zhì)，所具有的優(yōu)點使其帶來很高的附加值。</p>

12、;<p>　　關(guān)鍵詞：緊壓茶；立柱；緊壓機(jī)</p><p>　　The Design of High Column of Brick Tea Machine</p><p>　　Author: Cai Xiangqian</p><p>　　Tutor:Tang Xingchu</p><p>　　(Oriental Scien

13、ce & Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)</p><p>　　Abstract: The world's production of bulk tea to be cable，mainly Flake，Jinya only after fermentation of brick tea au

14、toclaving，Tuocha，but not the green tea Jinya，the fermentation brick tea，drink tea，must first brick chopped Broken，cooked in a pot of tea to drink juice to taste. In this paper，a tea processing in the last one before the

15、drying process，the use of tea by the author's own cohesive design and development of high column brick tea-processing machines to block the way Jinya green tea and b</p><p>　　Key words: Tight-tea；Pile；Pr

16、ess machine</p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　茶葉千百年來均是以條索狀、葉片狀、磚塊狀的形狀展現(xiàn)在人們面前[1]。目前，用于緊壓磚茶的機(jī)具要么是幾十萬的大型磚壓機(jī)，要么是螺桿式的緊壓機(jī)。為了降低成本和提高生產(chǎn)效率、克服勞動強(qiáng)度大、緊壓茶品質(zhì)差的缺點。我們設(shè)計了一種體積小，適用性強(qiáng)的立柱式緊壓茶葉機(jī)。該機(jī)可把茶制成各種形

17、狀的磚茶。</p><p>　　2 設(shè)計的目的與意義及現(xiàn)狀</p><p>　　2.1 設(shè)計的目的與意義</p><p>　　我國是一個生產(chǎn)和消費茶葉的大國。目前，我國年產(chǎn)干茶80多萬噸，其中綠茶就占60多萬噸。全國有大中型茶葉生產(chǎn)企業(yè)近萬家，個體茶農(nóng)100多萬戶。茶葉是特殊的商品，自古以來，中國人就有著“柴米油鹽醬醋茶”、“琴棋書畫詩曲茶”的生活實踐，人們把茶

18、當(dāng)作日常的物質(zhì)生活和精神生活不可缺少的組成部分，發(fā)展至今，飲茶被稱為“國飲”。</p><p>　　茶葉千百年以來，茶葉的形狀以條索、片狀為主，緊壓茶只有蒸壓后發(fā)酵的磚茶、沱茶展現(xiàn)在人們面前[2]。食用時，人們往往用手抓茶葉入杯泡茶給自己或客人，這樣既不衛(wèi)生也不雅觀。傾倒茶葉雖然衛(wèi)生又拿捏不準(zhǔn)份量也不方便。目前，我國生產(chǎn)的緊壓茶大多為發(fā)酵磚茶。由于磚茶與散茶不同，甚為緊實，所以，用開水沖泡難以浸出汁，飲用時必須先

19、將磚茶搗碎，在鐵鍋或鋁壺內(nèi)烹煮才可。為了克服發(fā)酵類緊壓茶這些缺陷，填補(bǔ)綠茶沒有緊壓茶的空白，設(shè)計一種體積小，適用性強(qiáng)的綠茶緊壓機(jī)。該機(jī)可把綠茶制成各種形狀的小塊緊壓茶。這種茶耐儲藏，飲用方便衛(wèi)生，又保持和提高了綠茶的原有形態(tài)和品質(zhì)。目前國內(nèi)外市場上很少有此類小塊茶，即使有也是手工加工而成，生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、緊壓茶品質(zhì)差。而小塊緊壓綠茶所具有的優(yōu)點使其帶來很高的附加值。因此很有必要對緊壓綠茶進(jìn)行研究和開發(fā)。</p>&

20、lt;p>　　本項目研究的目的: 將綠茶通過緊壓機(jī)加工，保持綠茶原有的形態(tài)和品質(zhì)，并可將綠茶加工成各種形狀、大小不一的緊壓茶，以及加工表面帶字的緊壓茶。其加工機(jī)具重量輕、體積小、操作簡單。加工的緊壓茶耐儲藏、飲用方便衛(wèi)生，具有很高的附加值。因此，這種緊壓茶具備較大的潛在市場和經(jīng)濟(jì)價值。</p><p>　　2.2 我國茶葉的加工現(xiàn)狀及發(fā)展前景</p><p>　　中國是茶葉大國，卻

21、不是茶葉強(qiáng)國。目前， 全球有近50個國家和地區(qū)產(chǎn)茶，100多個國家和地區(qū)需要進(jìn)口茶葉[3]。 有一個尷尬的數(shù)字讓人無法回避，我國的茶園面積約占全世界的45%，居第一位， 產(chǎn)量卻僅僅占了世界產(chǎn)量的22%，平均每畝單產(chǎn)僅為世界平均水平的一半[4]。近年來， 我國茶產(chǎn)業(yè)遇到了空前的挑戰(zhàn)， 茶葉質(zhì)量和出口狀況都不甚理想，全行業(yè)處于虧損狀態(tài)，中國茶葉產(chǎn)業(yè)的振興面臨著不可回避的諸多難題。 統(tǒng)計資料顯

22、示，我國茶園平均單產(chǎn)608公斤/公頃， 大大低于世界茶園平均單產(chǎn)1000公斤/公頃的標(biāo)準(zhǔn)，而印度為1498公斤/公頃， 日本高達(dá)1725公斤/公頃。目前全國的茶葉產(chǎn)值約為70億元， 全國竟有6.7萬家茶葉初制廠，每家茶廠加工量不足10噸， 絕大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備陳舊落后，工藝粗糙，管理水平低下。大量的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、 個體小茶廠大多單純追求利潤最大化，在原料的收購、成品的加工、質(zhì)量等級檢驗等重要環(huán)節(jié)

23、中，往往隨意降低標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。 這類“企業(yè)”收購茶葉原料時無任何農(nóng)藥殘留檢驗技術(shù)、手段和方法，絕大部分“企業(yè)”收購時只是靠鼻子聞一聞， 缺少科學(xué)的定量化的手段。與茶葉質(zhì)量每況愈下的情況相反，各地“名茶</p><p>　　茶葉加工機(jī)械總的課分為茶葉初制機(jī)械和精制機(jī)械兩大類。初制機(jī)械按茶類分有綠茶、紅茶、烏龍茶、再加工茶加工機(jī)械以及目前生產(chǎn)上使用較多的名優(yōu)茶加工機(jī)械等。按照茶葉加工工序分，有鮮

24、葉擺放機(jī)械、殺青機(jī)械、萎調(diào)機(jī)械、做青機(jī)械、揉捻和揉切機(jī)械、解塊分篩機(jī)械、茶葉做形與干燥機(jī)械等[8]。茶葉精制機(jī)械則包括炒干機(jī)械、篩分機(jī)械、切茶機(jī)械、風(fēng)選機(jī)械和勻堆裝箱機(jī)械等幾大類。由以上這些機(jī)械匹配組合，形成不同的茶葉初精制生產(chǎn)線，可加工出不同茶類的產(chǎn)品。</p><p>　　3 緊壓茶壓力的確定</p><p>　　緊壓茶是直接在茶葉加工過程的最后一道工序——干燥前將其加工成不同形狀

25、的小塊緊壓茶，有磚形、餅形、碗形、柱形、方塊形等。壓制工藝因品種不同而異。基本加工流程: 鮮葉→手工殺青→手工揉捻→進(jìn)行炒二青→邊炒邊揉搓→緊壓→干燥[9]。</p><p>　　緊壓茶屬再加工茶和茶葉的深加工，符合現(xiàn)代茶葉加工的發(fā)展趨勢，使茶葉產(chǎn)品增值，立柱式緊壓茶葉機(jī)對茶葉的加工不改變原茶的性質(zhì)，使茶葉能保持原滋原味，并且可以加入些有益成分，還使茶葉加工藝術(shù)化，富有美感，讓現(xiàn)代氣息撲面而來。在茶葉壓制的過程中

26、，壓制力過大，容易將茶葉擠壓破裂，茶汁外溢，影響緊壓茶的品質(zhì)，壓制力過小，不容易將茶葉壓制成型，干燥后緊實度不夠，表面不平整。因此壓制力的大小直接影響到茶葉的品質(zhì)，壓力的大小由茶塊的受力面積和厚度，以及茶葉的含水量來決定[10]，厚度和受力面積已經(jīng)給定，利用螺桿式緊壓茶葉機(jī)進(jìn)行試驗，下面為試驗過程和試驗數(shù)據(jù)：</p><p>　　第一次試驗，先將采摘的鮮葉在陰涼通風(fēng)清潔地方攤放4h，期間每小時輕翻一次。試驗時采用

27、手工殺青，鍋溫在160ºC，每次鮮葉投放量為400g，殺青時間為5min。殺青后攤涼進(jìn)行手工揉捻3min，然后進(jìn)行炒二青，鍋溫在100ºC，邊炒邊揉搓，時間為6min。這時測得茶葉的含水量在24％，起鍋后立即利用茶葉的粘性趁熱進(jìn)行壓制成型茶。壓制的成型茶形狀為圓餅形，截面積為2.6 cm。采用3種壓力2.94MPa，4.41MPa，5.88MPa壓制[11]。</p><p>　　第二次試驗，

28、采用同塊地里的鮮葉，將采摘的鮮葉在陰涼通風(fēng)清潔的地方攤放4h，期間每小時輕翻一次。試驗時采用第一次試驗的前四道工序的同樣方法，第四道工序完工即炒二青后攤涼復(fù)揉5min，然后進(jìn)行炒三青，鍋溫為90ºC，時間8min，邊炒邊揉搓提毫，起鍋時測得含水量為15％，同樣趁熱壓制成型茶，形狀大小同前，采用壓力為2.94MPa，4.41MPa，5.88MPa[12]。</p><p>　　兩次試驗緊壓茶與散茶的感官審

29、評結(jié)果如表1、表2。</p><p>　　表1 茶葉含水量、壓力與緊壓茶質(zhì)量關(guān)系</p><p>　　Table 1 Relationship between Content of Water and Compressed tea</p><p>　　表2 同批散茶與緊壓茶（含水量15%、壓力5.88MPa）內(nèi)質(zhì)關(guān)系</p><p>　　

30、Table 2 The Endocarp Relationship between the scattered tea and the compressed tea (Water content 15%， Pressure 5.88MPa)</p><p><b>　　分析:</b></p><p>　　含水量對緊壓茶外形及內(nèi)質(zhì)影響</p><p&

31、gt;　　1）當(dāng)茶葉水分在24％時，在干燥前前兩種壓力對茶葉外形影響不大，表面都比較平整，但當(dāng)壓力達(dá)到5.88MPa時，緊壓茶表面比前兩種壓力的緊壓茶表面要光滑平整。棱角分明，但色彩呈墨綠，有微量茶汁液留在模具上。干燥后前兩種壓力的緊壓茶表面不平整，棱角欠分明，這與茶葉在干燥過程中具有收縮性質(zhì)有關(guān)。塊茶給人不緊實的感覺，從一米高處自然下落，會產(chǎn)生掉渣碎葉斷裂不緊[13]。后一種壓力較大，壓出的茶葉產(chǎn)生較大粘性，因而干燥后緊壓茶表面仍平整

32、，棱角分明，從一米高處自然下落無變形，掉渣，沖泡后葉底呈黃綠，香氣純正。</p><p>　　2）當(dāng)茶葉水分含量在15%時，在干燥以前前兩種壓力的緊壓茶表面欠平整，但當(dāng)壓力達(dá)5.88MPa時，緊壓茶表面光滑平整，棱角分明，色彩翠綠。干燥后緊壓茶表面與干燥前變化不大，這與茶葉水分含量較少有關(guān)。從一米高處讓其自然下落，前兩種壓力緊壓茶掉渣，壓力越小，掉渣越嚴(yán)重[14]。后一種壓力較大，緊壓茶表面光滑堅實，無掉渣斷裂現(xiàn)

33、象，沖泡后香氣純正，葉底黃綠。</p><p>　　加工壓力對緊壓茶外形及內(nèi)質(zhì)的影響</p><p>　　1）當(dāng)壓力為2.94MPa對兩種水分含量的緊壓茶外形影響較大，干燥后表面均不平整，不緊實，內(nèi)質(zhì)同散茶無區(qū)別[15]。</p><p>　　2）當(dāng)壓力為4.41MPa對水分含量低的緊壓茶外形還是有影響，干燥后表面欠光滑平整。水分含量高的緊壓茶外形光滑平整，棱角分明

34、。沖泡后香氣純正，葉底黃綠。</p><p>　　3）當(dāng)壓力為5.88MPa無論水分含量高低，緊壓茶的外型表面光滑平整，棱角分明，但水分含量高的緊壓茶在模具上留有微量茶汁，色彩呈墨綠，且不易脫模，影響生產(chǎn)效率。內(nèi)質(zhì)同散茶無區(qū)別。但水分含量高的緊壓茶茶汁擠壓出太多對茶葉內(nèi)質(zhì)有一定影響。</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>

35、　　1）從試驗中得知，當(dāng)水分含量大于24％以上時，壓力大于4.41MPa時，緊壓茶表面光滑平整，但易使茶葉擠壓破裂，茶汁外溢，茶葉水分含量越高，茶汁外溢越 嚴(yán)重。這樣會使緊壓茶內(nèi)質(zhì)受到影響，也影響緊壓茶脫模。壓力太小，則緊壓茶不緊實，表面不光滑，較松散。</p><p>　　2）從試驗結(jié)果也可以得出這樣結(jié)論：當(dāng)采用在干燥前把茶葉壓制成小塊緊壓茶時，只要壓力適當(dāng)，緊壓茶表面就光滑平整，而且不會影響茶葉的內(nèi)質(zhì)[16]

36、。而采用干茶復(fù)水后蒸煮壓制成緊壓茶品質(zhì)就會受到一定影響。</p><p>　　綜上可知壓力的選擇在45kg/cm—80kg/cm為佳。即壓力在4.5MPa-8MPa為佳。</p><p>　　4 設(shè)計原理與方案的選擇</p><p><b>　　4.1 設(shè)計原理</b></p><p>　　為了可靠方便的進(jìn)料，采用人

37、工定量倒入豎放的模子中。擠壓的方式同時也采用豎壓式。立柱式磚茶機(jī)由動力部分、輔助部分、成型部分三部分組成，結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便。動力部分有兩部分，一是人力部分，人旋轉(zhuǎn)手輪，形成力矩。再通過螺桿將力矩轉(zhuǎn)換為正壓力對茶葉進(jìn)行初壓制。采用初壓制后的成型壓制力的來源是千斤頂，而千斤頂?shù)倪\動速度比較慢，需要的時間比較長，加大了工人的勞動強(qiáng)度，所以先采用螺桿快速旋入，對茶葉進(jìn)行快速的初壓制，以便于提高生產(chǎn)效率[17]。另一部分就是采用“液壓千斤頂”，

38、通過它的壓力直接對茶葉進(jìn)行最后壓制成型。成型部分就是模具，它包含上、下模板及模套。輔助部分主要有立柱、彈簧、機(jī)架、支撐板等。</p><p><b>　　圖1 手輪</b></p><p>　　Fig. 1 Hand wheel</p><p>　　本設(shè)計千斤頂采用手柄操作，中間連接油管及壓力表,手動方式操作，方便容易拆裝手搖泵表面上有個卸油

39、口，能手動卸油，如圖2所示。</p><p>　　1.千斤頂 2.油管 3.壓力表 4手柄 5.手搖泵</p><p><b>　　圖2 手搖千斤頂</b></p><p>　　Fig.2 Hydraulic jack</p><p>　　執(zhí)行部分，執(zhí)行部分就是上下模板。</p><p>　

40、　1.上模 2.茶葉 3.凹模 4.下模</p><p><b>　　圖 3 上下模板</b></p><p>　　Fig.3 Up and down model</p><p>　　傳動部分，人力的傳動部分是一個螺桿傳動，它是將手柄的施轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成正壓力，從而推動上模板向下移動對茶葉進(jìn)生初壓制；千斤頂則是將力直接

41、作用在一個可活動的臺板上，通動臺板的上移，推動下模、凹模上移產(chǎn)生壓力對茶葉進(jìn)行最終的壓制。</p><p>　　輔助部分，輔助部分主要有，立柱、彈簧、機(jī)架支撐板等，主要是對其于部分起到完善、支撐的作用。</p><p>　　4.2 設(shè)計方案選擇</p><p>　　由產(chǎn)品的要求，來考慮機(jī)械下的設(shè)計，產(chǎn)品是帶由字樣的茶塊，這種產(chǎn)品主要通過物理的壓力的加工來壓縮完成，這

42、一過程比較簡單，壓縮的方法方式也有多種多樣，考慮采用液壓傳動，也可以用螺紋傳動來實現(xiàn)，最簡單的是直接用力壓模柱，來壓縮成茶塊。采用液壓動力源來提供工作壓力，以提高它的工作效率和自動化程度。還想考慮一個分料定量的裝置進(jìn)去以提高工作效率。但在后來的茶葉成型試驗中發(fā)現(xiàn)一個嚴(yán)重的問題，影響到工作效率的提高。茶葉的成型與時間壓力等有關(guān)，壓力的大小影響到磚茶的成型時間和成型質(zhì)量。壓力小，成型時間長，茶葉成型質(zhì)量不高，壓力過大，成型時間會稍有減短，但

43、對磚茶的成型質(zhì)量有明顯的影響，只有在壓力適中時才能得到最好的成型質(zhì)量，得到時間與質(zhì)量的最優(yōu)值。根據(jù)老師指定的磚茶圖樣，壓力在4.88Mpa，加壓時間在4-5分種為最佳。受成茶葉成型的條件限制，磚茶成型工作效率不可能得到提高，所以在后來的設(shè)計方案的選擇中，作了比較大的改進(jìn)。開始采用液壓系統(tǒng)提供壓力，如呆采用液壓系統(tǒng)，就必須要有液壓系統(tǒng)的和組成部分，如：液壓油缸、方向控制閥、溢流閥、液壓油、管道等很多的輔助元件，由于液壓元件都是較貴的，這就

44、大大的提高的機(jī)器成</p><p>　　結(jié)構(gòu)的設(shè)計。取消液壓系統(tǒng)的設(shè)計，將其采用一個“千斤頂”代替，降低的生產(chǎn)成本。經(jīng)過認(rèn)真分析后，得到現(xiàn)在的設(shè)計方案，則勞動強(qiáng)度比較低，生產(chǎn)效率較高，其結(jié)構(gòu)比較簡單，且加工制造比較方便，不僅經(jīng)濟(jì)，而且便于維修.</p><p>　　最終方案結(jié)構(gòu)裝配圖4：</p><p>　　1.螺母 2.彈簧墊圈 3.上檔板 4.彈簧 5.

45、上模板 6. 模套 7. 下模板 8. 支撐板 9.頂板 10.油管 11.手柄 12.壓力表 13.手搖泵 14.立柱 15.機(jī)架 16.托架 17.千斤頂 18.手柄 19.撐套 20.寸套 21.手輪 22.定位螺釘 23.傳動螺母 24.傳動螺桿 25.螺栓 </p><p><b>　　圖 4 結(jié)構(gòu)裝配圖</b></p><p

46、>　　Fig.4 Structure assemble chart</p><p>　　5 工作原理及主要參數(shù)</p><p>　　工作原理：將6模套放置入支撐板上后，在?？變?nèi)放下7下模板到孔底并與8支撐板接觸，然后放入炒制好的茶葉，用手壓緊，再放上5上模板壓在茶葉上，旋轉(zhuǎn)手輪從而帶動螺桿旋轉(zhuǎn)向下，螺桿下端抵住往下壓緊茶葉，用手轉(zhuǎn)動21手輪適當(dāng)壓緊茶葉后，即反向旋轉(zhuǎn)手輪，使24螺

47、桿離開上模板一定高度后在上模板上放上19撐套，用力搖動千斤頂手柄，使千斤頂頂端頂住9頂板及支撐板使模中茶葉繼續(xù)壓緊至壓力達(dá)到預(yù)定量即可，5分鐘后茶葉成型即放開千斤頂，壓縮彈簧將支撐板回位，取下?lián)渭吧夏０?，即可得到成型的磚茶。</p><p>　　5.1 液壓千斤頂?shù)倪x擇</p><p>　　由前面的研究可知，模具茶葉的最大壓力Mpa，工作面積2。</p><p>

48、　　由 得出 （1） </p><p>　　近似為 即千斤頂受力需承受的額定壓力。</p><p>　　根據(jù)以上計算，查資料得：可選用的千斤頂型號OYL15，其工作范圍為0～15Mpa,符合要求.</p><p>　　OYL15的缸徑d為53mm。</p><p>　　由 得出千斤頂中汽油

49、缸的壓力 </p><p>　　根據(jù)比較值，逐一查詢資料可選用手搖泵SY3.1，其工作范圍為0～0.2Mpa，</p><p>　　流量為15ml／次。符合要求。</p><p>　　5.2 立柱的設(shè)計計算</p><p>　　根據(jù)立柱式磚茶機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案，可以設(shè)計出立柱的結(jié)構(gòu)尺寸，如圖5所示：</p><p>

50、<b>　　圖5 立柱結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　Fig.5 Pile structure map</p><p>　　工作壓力：首先要對立柱進(jìn)行受力分析如下圖6所示：</p><p><b>　　圖6 力柱受力圖</b></p><p>　　Fig.6 Force member di

51、agram</p><p>　　從立柱的受力圖可以看出，立柱的受力非常簡單，只受到軸向的拉力的作用，所以在設(shè)計軸的材料時只要根據(jù)軸的抗拉強(qiáng)度校核公式計算其應(yīng)力，然后根據(jù)其應(yīng)力選用軸的材料。當(dāng)然材料的選擇也是一個慢慢比較的過程，最后找到一種最合理的材料。</p><p><b>　　5.3 選擇螺紋</b></p><p>　　根據(jù)應(yīng)力與力的關(guān)

52、系得知，截面積的大小與應(yīng)力成反比，也就是在同等載荷截面積大的工作應(yīng)力小，截面積小的工作應(yīng)力大，從立柱結(jié)構(gòu)可以看出，直徑最小處，即立柱上螺紋聯(lián)接處的拉應(yīng)力最大，為了確定應(yīng)力的大小我們先選一個螺紋進(jìn)行試驗，再根據(jù)應(yīng)力值來選擇能滿足要求的材料，再根材料的各方面來確定是否改發(fā)動螺紋的直徑或材料等等。先假定選擇螺紋為。查洪鐘德主編《簡明機(jī)械設(shè)計手冊》得：螺紋的小徑直徑。</p><p>　　5.4 立柱的拉應(yīng)力</

53、p><p>　　首先確定我們的力柱螺紋聯(lián)接為松螺紋聯(lián)接。</p><p>　　根據(jù)松螺紋接拉伸強(qiáng)度條件公式：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　得出： </b></p><p>　　現(xiàn)根據(jù)力柱的工作應(yīng)力選擇力柱的材料。查工程材料表3-11可

54、以知道，只有合金鋼的才能滿足要求，例如：55Si2Mn、60Si2Mn 、55Si2MnB等等，考慮些類合金鋼的價格比較貴重的材料，所以決定增大螺紋直徑來降低應(yīng)力，以達(dá)到降低制造費用[18]。</p><p>　　現(xiàn)選螺紋，查洪鐘德主編《簡明機(jī)械設(shè)計手冊》得：。</p><p>　　根據(jù)松螺紋接拉伸強(qiáng)度條件公式得：</p><p>　　再根據(jù)拉伸應(yīng)力查工程材料表3-

55、11可以知道70鋼的許用拉伸就力為850Mpa。850Mpa＞809Mpa,所以70鋼能滿足設(shè)計要求[19]。最后確定立柱的材料為70鋼。</p><p>　　6 壓縮彈簧的設(shè)計計算</p><p>　　6.1 彈簧絲直徑的計算</p><p>　　壓縮彈簧在立柱式磚茶機(jī)中的作用是用來使千斤頂卸壓時提供動力。千斤頂?shù)男秹毫σ话銥?0公斤左右，我們?yōu)榱四苁顾焖傩?/p>

56、壓，我們提高它的卸壓力，設(shè)計四個彈簧力的各為120公斤。</p><p>　　根據(jù)先前設(shè)計的立柱的結(jié)構(gòu)尺寸，我們可以大概的確定彈簧的中徑；</p><p><b>　　求單個彈簧的力F：</b></p><p>　　根據(jù)壓力，大概估計彈簧外徑</p><p>　　我們先選取彈簧的材料為60Si2Mn，選取彈簧種類為Ⅰ類彈

57、簧，查機(jī)械設(shè)計表16-2彈簧材料及許用應(yīng)力得其許用切應(yīng)力=480Mpa</p><p>　　根據(jù)彈簧力，彈簧中徑D現(xiàn)大概選取旋轉(zhuǎn)比C=9.5。</p><p>　　根據(jù)曲度系數(shù)公式： （3）</p><p>　　則可求出曲度系數(shù)K：</p><p>　　根據(jù)彈簧絲

58、內(nèi)側(cè)的最大應(yīng)力強(qiáng)度條件公式： (4)</p><p>　　則可以求出： </p><p>　　查普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列（摘自GB/T1385-1993）表取=4.5mm。</p><p>　　再根據(jù)新取的彈簧絲直徑來反過來驗算彈簧絲設(shè)計

59、結(jié)果。</p><p>　　不變，=480Mpa</p><p>　　查機(jī)械設(shè)計16-5 普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列（摘自GB/T1385-1993）表，取彈簧中徑。</p><p>　　根據(jù)旋繞比計算公式得： (5)</p><p>　　根據(jù)曲度系數(shù)計算公式得：</p><p>　　再根據(jù)

60、彈簧絲內(nèi)側(cè)最大應(yīng)力及強(qiáng)度條件公式可得：</p><p>　　上值與估算值很相近，所以取彈簧絲標(biāo)準(zhǔn)直徑4.5mm，此時中徑值取40mm，也為標(biāo)準(zhǔn)值[20]。</p><p>　　6.2 彈簧圈數(shù)的設(shè)計</p><p>　　設(shè)計彈簧力與壓縮量關(guān)系為時，時。</p><p>　　1)計算彈簧剛度。由彈簧剛度計算公式：

61、 </p><p>　?。?） </p><p><b>　　可求得：</b></p><p>　　2）查機(jī)械設(shè)計表16-2 彈簧材料及其許用應(yīng)力得切變模量G=82000 Mpa。再根</p>

62、<p>　　據(jù)彈簧的設(shè)計計算公式： （7） </p><p>　　可求得彈簧的圈數(shù)n ： </p><p>　　3）設(shè)計自由高度，所以可以得出節(jié)距P</p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　節(jié)距的驗算。根據(jù)驗算公式：得

63、：</p><p>　　所以節(jié)距也滿足要求。 </p><p>　　4）螺旋角。根據(jù)螺旋角的計算公式： </p><p>　?。?）

64、 </p><p><b>　　得：</b></p><p>　　也滿足推薦值，所以滿足設(shè)計要求。</p><p>　　表 3 壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　Table 3 Ordinary column screw structure size computation&l

65、t;/p><p>　　7 臺板的強(qiáng)度設(shè)計計算</p><p>　　由于臺板的受力變形非常的復(fù)雜，計算起來非常的困難，現(xiàn)在也沒有專門的理論，一般都是采用簡化計算，然后通過實驗結(jié)果來驗證。</p><p>　　立柱式磚茶機(jī)臺板的變形主要是彎曲變形，所以我們可以把它簡化成一個純彎曲的梁[21]。受力如圖7所示：</p><p><b>　　

66、圖 7 梁的受力圖</b></p><p>　　Fig.7 Force Situation of Beam</p><p>　　根據(jù)受力情況，我們先假設(shè)梁寬b=30mm來計算板厚h。</p><p><b>　　計算梁的最大彎矩:</b></p><p><b>　?。?0）</b>&

67、lt;/p><p>　　畫彎矩圖下圖8所示：</p><p><b>　　圖 8 梁彎矩圖</b></p><p>　　Fig.8 Moment map of beam</p><p>　　最大彎矩 （11）</p><p>　　采用45號鋼，查表得彎曲許用應(yīng)

68、力=100Mpa</p><p>　　根據(jù)強(qiáng)度條件公式得出：</p><p><b>　　(12)</b></p><p>　　取12mm板厚進(jìn)行強(qiáng)度試驗，出現(xiàn)輕微變形，所以之前的假設(shè)不能符合要求。彎曲許用應(yīng)力不變，取，根據(jù)強(qiáng)度條件公式得出：</p><p><b>　?。?3） </b><

69、/p><p>　　取15毫米45號鋼板進(jìn)行強(qiáng)度試驗后，沒有出現(xiàn)任何的變形，說明15毫米的45號鋼板能滿足設(shè)計的要求[22]。</p><p><b>　　8 結(jié)論</b></p><p>　　8.1 該機(jī)械存在的問題</p><p>　　1）為了保持茶塊的衛(wèi)生，原料必須相當(dāng)干凈，否則茶塊會出現(xiàn)沙子或其他雜物。</p

70、><p>　　2）茶塊必須比較干燥，且不宜太厚，含水量不能太高，以便干燥和儲藏，使其不易變質(zhì)。</p><p>　　3）茶塊與字模接觸面積大，摩擦阻力大，分離有難度，不容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，需要經(jīng)常打蠟，以減少摩擦，容易脫模[23]。</p><p>　　8.2 該機(jī)械解決的問題</p><p>　　1）成功的實現(xiàn)了緊壓茶塊的機(jī)械生產(chǎn)，彌補(bǔ)了綠茶

71、緊壓茶塊生產(chǎn)的空白。</p><p>　　2)該機(jī)械的傳動比較簡單，各零部件設(shè)計也較簡單，易于操作和加工制造。</p><p>　　3)綠茶緊壓茶機(jī)不僅可以壓小塊綠茶，也可以壓大塊黑磚茶；利用螺桿快速初壓制和退模，提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　4)由于壓力大，該機(jī)加工的茶塊成型好，加工磚茶不需要冷卻即可馬上退料，提高了生產(chǎn)效率，加工的磚茶表面整潔光滑，質(zhì)量均

72、勻，綠茶沖泡后茶葉散開快，葉片完整性好，且色澤、滋味、湯色與同類散茶質(zhì)量并無變化[24]。</p><p>　　5)磚茶機(jī)的液壓千斤頂如采用分離式電動泵，則生產(chǎn)效率還可以大大提高。</p><p><b>　　8.3小結(jié)</b></p><p>　　緊壓茶葉機(jī)還處于初步設(shè)計和研制階段，立柱式磚茶機(jī)在原有螺桿式緊壓茶葉機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，大大提高

73、了生產(chǎn)的效率，附加值大大提高。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]施兆鵬. 茶葉加工學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1997：27－63</p><p>　　[2]白堃元. 茶葉加工[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2001: 178～251</p><p>　　[3]倪德江, 陳玉

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77、～79</p><p>　　[13]李柱國. 機(jī)械設(shè)計與理論[M].北京:科學(xué)出版社, 2003:85～210</p><p>　　[14]成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004: 142～186</p><p>　　[15]趙松年, 張奇鵬. 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社， 1996：165～170</p&g

78、t;<p>　　[16]張桂香. 機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南[M].北京: 機(jī)械機(jī)械工業(yè)出版社, 2005：77～123</p><p>　　[17]周開勤 .機(jī)械零件手冊[M].北京: 高等教育出版社, 1994: 240～320</p><p>　　[18]吳宗澤. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1988: 152～168</p><p&g

79、t;　　[19]尚書旗. 設(shè)施中指機(jī)械工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989: 145～184</p><p>　　[20]高連興. 農(nóng)業(yè)機(jī)械概論[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000: 241～286</p><p>　　[21]趙韓艾. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計[M]上海：高等教育出版社，2005： 228～284</p><p>　　[22]湯興初,辛繼紅,尚本清,張

80、喻,張嵐.含水量和加工壓力對緊壓茶成型及品質(zhì)的影響[D].湖南：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005</p><p>　　[23]William A.Wolovich.Robotics:Basic analysis and design.CBS college publishing.1987</p><p>　　[24]Kutz.Mechanical Engineers’Handbook，1998<

81、;/p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設(shè)計在湯興初老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計和調(diào)試，無不凝聚著老師的心血和汗水，在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)