滚筒式茶叶杀青机毕业论文

杭州电子科技大学信息工程学院本科毕业设计信息工程学院本科毕业论文（2013届）题 目滚筒式茶叶杀青设备设计系机械工程系专 业机械设计制造及其制自动化班 级09090114学 号09901438学生姓名郑赛指导教师褚长勇完成日期2013年5月摘要杀青是通过高温破坏和钝化鲜茶叶中的氧化酶活性，抑制鲜叶中的茶多酚等的酶促氧化，蒸发鲜叶部分水分，使茶叶变软，便于揉捻成形，同时散发青臭味，促进良好香气的形成的一种制茶步骤。本文主要是设计家用，或者小作坊使用型的滚筒式杀青机，机械的特点是杀青效果好，机器的尺寸大小合适，价格低廉，且功能齐全，可以确保杀青过程中不会有受热不均匀，或者茶叶炒焦，以及杀青不充分等影响茶叶品质的现象发生。本文设计的滚筒式杀青机，采用电热丝加热，不会产生污染，且杀青机设计有热循环系统，可以有效避免热能的浪费，同时设计中也解决了隔热的问题，以及传动方式的问题，确保机器安全，可靠的运行，杀青机设计过程中所有参数都经过准确计算，可以确保产品的实际可用性。本设计论述了，茶叶杀青机的工作原理，以及设计理念，文中详细给出了杀青机的重要参数的计算方式，以及杀青机机械结构的设计方法。关键词：滚筒试杀青机；导叶板；茶叶；滚筒；传动AbstractWater-removing is through high temperature damage and passivation of fresh tea enzyme activity, inhibition of tea polyphenols in fresh leaves of the enzymatic oxidation, evaporation of fresh leaves of some water, leaves become soft, easy rolling forming, with green smell, promote the formation of good aroma of a tea manufacturing steps.This paper is the design of household, drum type machine or small workshops use type, mechanical characteristic is fixing effect is good, the size of the appropriate machine, low price, and complete functions, can ensure that no fixing process of uneven heating, or tea fried coke, and fixing not fully of tea quality phenomenon.Water-removing is the first step of tea tea fixation is good or bad, determines the quality of tea, principle of roller type tea-steaming machine is the use of the electric heating wire rolling, make tea in order to achieve the purpose of uniform heating.Drum type machine designed in this paper, using electric heating, no pollution, and machine design thermal cycling system, can effectively avoid the waste of energy, at the same time design also solve the heat problem, and the problem of the transmission, ensure machine safety, reliable operation, all parameters of machine design process through accurate calculation, can ensure that the actual product availability.Key words ：Drum test machine; guide vane; tea; roller; transmission目 录第一章 绪论11.1研究目的和意义11.2研究现状和发展趋势21.3茶叶杀青与茶叶品质的关系31.5茶叶杀青的基本要求31.6主要研究内容和拟提交的成果41.7研究内容和方法4第二章 滚筒杀青机结构设计52.1茶叶滚筒杀青机的基本设计要求52.2滚筒式杀青机设计结构简图52.3滚筒杀青机运作方式52.4杀青机机械结构，以及传动方式6第三章 杀青机滚筒设计方案73.1导叶片导叶角度的设计73.2导叶片螺旋角、螺距S的设计8第四章 传动机构设计114.1传动方案114.2电动机的选择114.3链轮传动的选择114.3.1链传动的类型及其工作分析124.3.2 链条和链轮124.3摩擦从动轮轮设计124.3.1计算滚筒质量124.3.2计算有效传递的力矩134.3.3从动轮基本参数设计14第五章 杀青机机架设计185.1 机架总的长度确定185.2支架宽度的确定185.3支架高度的确定18第六章 整机电路设计196.1电热管的结构参数196.2温控元件工作原理196.3杀青加热与温度控制电路20第七章 热循环系统设计21第八章 结论22致谢23主要参考文献24第一章 绪论1.1研究目的和意义茶叶是中国比较特色的饮品之一，可以说中国文化，和茶文化一直就是紧紧的交合在一起的。饮茶有许多益好处，这是众所周知的。茶叶中含有机化学成分达四百五十多种，无机矿物元素达四十多种1。现在研究发现茶具有安神 ，明目 ，清头目 ，止渴生津 ，清热等等功效，茶文化可以说是中华文化中最有代表性的一种，中国每年出口茶叶超过30万吨，每年为中国带来7亿多美元的收入，还把中国的茶文化带到世界各地2。杀青方式：炒青、蒸青、烘青、泡青、辐射杀青。蒸青唐代普遍使用，目前日本、俄罗斯、印度应用较多3。我国明朝后普及使用炒青法，目前世界各产茶国普遍使用。杀青一般掌握“高温杀青、先高后低；老叶嫩杀、嫩叶老杀；抛闷结合、多抛少闷”等原则。蒸青则要“高温、快速”4。 茶叶杀青的基本原理是：刚刚采摘下来的茶叶通过高温破坏和钝化鲜其中的氧化酶活性，抑制鲜叶中的茶多酚等的酶促氧化，蒸发鲜叶部分水分，使茶叶变软，防止茶叶变红便于揉捻成形，同时散发青臭味，促进良好香气的形成的一种制茶步骤。为下一步的揉捻等一系类工序做准准备，杀青是保证茶叶色、香、味、形的关键5。茶叶杀青主要分微波杀青机和滚筒杀青机以及燃气式炒青机，其中滚筒式杀青机利用煤等燃料燃烧直接加热旋转的滚筒，茶叶在筒体内靠导叶板以及筒体转动的离心力在滚筒内做抛转和向出料口前进，茶叶吸收热量，并失去部分水分达到杀青目的。杀青时通过调节筒的倾斜角度，来控制茶叶的从出料口出来的时间。该机由滚筒、传动装置、风扇、机架、炉灶等部分组成。滚筒用钢板卷制而成，内壁焊有导叶角为24度的导叶板，其作用是帮助进叶或推出杀青叶，筒内茶叶在导叶板的作用下抛起。同时通过风扇正、反转，以吹叶出筒或吸排湿气。滚筒的两端外围都设有挡烟圈，中心设置一个转轴，通过两端的辐条与筒体相接，转轴由轴承支撑于机架上。机架由钢材料制作。加热装置设计由通风道、炉栅、炉膛、烟囱。滚筒体置于炉膛内，炉膛顶部设计有烟囱7。自古以来，茶叶的采摘和制作都是采用手工制作的方式完成的，手工茶叶的制作的茶叶在品质上虽然优于机械批量生产的茶叶，但是随着经济发展，人们生活水平的提高，劳动力成本的大幅上升，日益上升的茶叶需求量和不断下降的茶叶产量形成了矛盾，现阶段我国的茶叶生产设备大都是国内自行生产的，部分大公司虽然拥有国外购买的大型设备，但是设备的成本高，维护保养需要的前期投入很大。然而部分乡村茶叶小作坊的用于杀青的滚筒试茶叶杀青机，在使用的时候茶叶浪费的现象比较严重，燃煤的利用率不高，常常会出现茶叶被烤变色影响茶叶品质的现象8。生产过程也不够连续，部分繁杂的工序还是需要人来完成。我国的茶叶机械起步比较晚，发展和发达国家有一些差距，因此通过结合国外机械的一些研究成果，设计具有自主知识产权的滚筒式茶叶杀青机，有助于提高茶叶生产的前期投入，提高茶叶品质，减少生产过程中的浪费，提高燃煤的利用率，使生产连续化，提高产量9。1.2研究现状和发展趋势 国外1830 年，J.JLL 雅各布森（爪哇茶叶工业创始人）发明过一台杀青机，杀青时会使茶叶受到损伤，这是一项失败的作品，当时并未推广。65年后S.C.戴维逊设计了杀青滚筒，滚筒内茶叶在32 一38的气流进行杀青。而在此1908 年，爪哇人博卡设计了一种杀青机器，外形为一长型六面网笼，茶叶在笼内35的热气流中一小时就可以完成杀青，当时该设计推广范围比较大。然而到了1951 年，在斯里兰卡人们对这种滚筒进行实验，实验证明该杀青机破坏了部分优质茶叶的品质，却使较差的茶叶产生了一些优良的品质5。1955 年前后，麦克蒂尔在托克莱伊茶叶实验站设计了杀青洞道，以运载鲜叶进入密闭热风室在热气流中进行杀青，该设计较为使用，然而生产效率低下，至此之后又出现了多种杀青机械，如托克莱伊连续杀青机、俄罗斯杀青机等10。20 世纪80年代，日本研制出了蒸青机，使用100的蒸气对鲜叶进行蒸青，该工艺改变了原有的杀青方式，利用高温蒸气和茶叶叶片接触的方式达到杀青目的，气体有较好的渗透能力，比传统的杀青效果好。近年来，日本、新加坡、印尼、俄罗斯等国家，将微波加热技术应用于茶叶杀青、烘干工序中，在微波加热过程中，微波直接作用于茶叶。使茶叶中的极性分子（如水分子)的极性取向随外电磁场的变化而变化，使分子间产生急剧碰撞、摩擦，茶叶的温度升高而达到杀青目的，由于微波能穿透茶叶内部，茶叶内外同时升温，因而微波加热具有快速、加热均匀的特点11。 我国在20 世纪50 年代前，茶叶杀青采用的是单纯的手工加工，然而在1958 年，我国根据斜锅杀青原理，研制成功了锅式杀青机- “58 型锅式杀青机”，经过不断改进，最终定型为6CS84 型锅式杀青机，在全国茶区广泛应用，在20世纪70年代之前，此杀青机是中国最普遍的杀青机械没有之一，并在60 年代还出口到非洲几内亚等国家，然而锅式杀青机存在因出叶不净而产生焦叶，不能连续作业和作业效率低等缺点12。20 世纪60 年代，为克服锅式杀青机存的缺点我国研制成功滚筒式茶叶杀青机通过不断的改进，在70 年代开始在绿茶产区推广，后又被小型化设计用于名优茶的杀青。滚筒式杀青机直到目前为止还是广泛的被用于中国各大产茶区13，20 世纪90 年代，通过改进日本的蒸青绿茶流水线，浙江省有关茶机生产厂吸取国内网带式蒸青机和配套工艺试验研究经验，研制开发出网带式茶叶蒸汽杀青机，并在生产中使用，该设计所制绿茶产品，色泽绿、香气较独特17。进人21 世纪，我国微波式杀青机的研究提上日程，江苏先后研制成功系列微波式杀青设备，在茶产区使用，近两年又研制开发成功一种热风式杀青机，由于杀青原理新颖，杀青叶香气良好，普及速度较快，是目前生产上应用的最新型的杀青机16。1.3茶叶杀青与茶叶品质的关系茶叶内含成分是茶叶品质的基础，内含成分在杀青过程中的变化直接影响到茶叶的品质风味。杀青过程中水分、茶多酚、氨基酸、儿茶素和咖啡碱的含量都有所下降，简单儿茶素含量有所升高。杀青当中会蒸发掉一部分的水分，茶叶含水率从75%-78%降至55%-60%，使叶质柔软，便于揉捻造型，茶多酚、咖啡碱、酯型儿茶素含量的减少和简单儿茶素的增加有利于降低茶叶的苦涩味，增加醇爽味，氨基酸的变化与茶叶色泽、滋味和香气的形成密切相关，有学者认为茶多酚与氨基酸是决定茶味的两种很重要的物质，它们的比值是茶叶适制性的重要依据，酚氨比低的，成茶滋味浓厚、鲜爽、香气较高18。茶叶色泽主要受叶绿素变化影响，叶绿素含量减少，其组成也发生变化，墨绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b在茶叶中的比例约为2：1，经过杀青，叶绿素a破坏很多，只剩下25%左右，叶绿素b保留50%-60%，使杀青叶中叶绿素b的含量略高于叶绿素a，因此，叶色由鲜绿色变为暗绿或黄绿色。杀青叶内含成分变化受温度影响明显，温度过高，叶绿素破坏较多，使色泽泛黄，降低茶叶品质；杀青温度较低茶多酚减少较多，可减轻茶叶的苦涩味。温度过高固然能迅速破坏酶活性，但对茶叶品质形成不利，在破坏酶的同时，掌握适当的低温对品质有利14。1.5茶叶杀青的基本要求根据茶叶杀青的原理，采用滚筒式杀青机对茶叶进行杀青加工，为保证破坏酶的活性和茶叶品质，茶叶杀青温度为140，当筒体温度达300以上时，可徐徐进叶，历时2-3分钟；杀青开始前首先开动机器，然后才生火升温;要获得好的杀青效果，杀青均匀一致，无焦边焦叶现象，鲜叶必须进行摊放，使部分水分散失，叶子变柔软；根据杀青质量控制投叶量，防止杀青过度或不足影响制茶品质，开始投叶时宜连续抓2-3小把茶叶进叶，以充分吸收筒壁储藏的热量，如果开始投叶少，由于温度高会产生焦边焦叶现象，正常投叶时应该一小撮地均匀进叶；保证杀青的适度需对杀青叶进行检查，手握杀青叶成团，不易散弹，略有黏手感，折梗不断即可19。因为杀青过程中是连续进叶，所以要保持温度的恒定，温度控制采用双金属片温控元件，温度通过仪表显示。1.6主要研究内容和拟提交的成果 基于老式滚筒茶叶杀青机，设计并实现进料口进料的连续化，研究杀青时间结束之后自动出料的设计方案，以及可以连续进料的进料口设计方案，研究设计方案使排湿风扇排湿时对滚筒内温度影响降到最低，设计合理的传动方式使设备的寿命达到最高。 1.7研究内容和方法 首先根据茶叶杀青的要求进行滚筒杀青机的结构设计的研究，在此基础上进行具体的结构设计，研究影响设计参数的因素，理论上明确杀青机各设计参数的确定方法，根据所设计茶叶杀青机的定额要求进行参数的设计计算，然后进行零部件的设计和图纸绘制。第二章 滚筒杀青机结构设计2.1茶叶滚筒杀青机的基本设计要求 20世纪50年代前,我国茶叶加工中的杀青作业均是在斜锅杀青灶上用手工进行的。60年代我国绿茶产区根据斜锅杀青原理,研制成功锅式杀青机、并在成套的长炒青绿茶设备中被命名为“58型锅式杀青机”，在全国茶区广泛应用。本项目为克服锅式杀青机存在的不足,并有利于连续化作业,进行滚筒式茶叶杀青机的设计。技术指标：外形尺寸（长宽高) 30007901500mm，加热形式:电热式，重量:490kg，台时产量100kg，电机功率0.75kw，整机总功率18.75kw。2.2滚筒式杀青机设计结构简图 滚筒由5mm厚不锈钢板加工而成，设备整机采用，电焊以及螺丝连接两种连接方式,杀青机结构如图2-1。图2-1 杀青机结构图2.3滚筒杀青机运作方式通过电热丝通电，加热杀青机滚筒，当温度显示为140C（温度显示设备为现成集成了显示器的传感器）时，从进料口加入茶叶，打开茶叶进料口的开关，使茶叶进入杀青滚筒，滚筒内有导叶片，鲜叶进入之后，通过翻动，茶叶在导叶角的作用下，边均匀受热边向出料口前进，杀青后成功的茶叶由出叶斗排出，从而完成杀青，杀青时间由控制滚筒的倾斜角度完成，在螺旋导叶片的作用下，鲜叶一边前进，一边不断翻动，均匀的接受筒壁的加热，杀青后的茶叶由出叶斗排出，从而完成杀青。2.4杀青机机械结构，以及传动方式 杀青机底部支架上带有三个轮子，前一个轮子可以调节高度，后两个轮子固定于底部支架上，通过改变头部轮子的高度，改变通的倾斜角度，电动机固定在底座上，电动机和底座上采用螺丝固定，之间夹2片橡皮垫，用于避震，电动机链接联轴器，带动轴，为了增加强度，在轴上设置一个加强筋，轴的末端利用小键固定一个链轮，链轮利用链条与2个从动轮链接，从动轮固定在支架上，与杀青机尾部的被动轮一起拖住滚筒，滚筒外设计两层机壳，进料斗固定在机壳前部的两个螺栓上，进料斗内部有设置开合的开关，用于控制茶叶的进出，热循环系统的鼓风机也固定于底部支架上，同样采用螺栓固定，采用橡胶垫避震，鼓风机的出气口固定在滚筒下部固定电炉的壳子上，壳子下部铺设有管道，管道一段和鼓风机相连。另一端绕过筒壁与排湿口相连。电动机带动减速器，通过联轴器，传动到主轴，带动链轮，链轮通过链条传动带动安装于滚筒两端的两个摩擦轮，转筒由两个摩擦轮传动，为保证滚筒中杀青叶能够均匀洒落，滚筒以匀速转动。第三章 杀青机滚筒设计方案3.1导叶片导叶角度的设计 杀青机滚筒作为作为杀青机的核心部件对于茶叶的品质以及生产茶叶的效率有着重要的关系，导叶片安装在滚筒的内壁，且均匀分布，已知茶叶与钢板的摩擦角在本设计中，由于考虑到抛洒茶叶嫩芽的均匀性所以采用3片导叶角，茶叶在杀青过程中，叶子周围会产生水膜和蒸汽层，为了确保茶叶可以排除湿气，避免影响到茶叶的品质，叶子运动轨迹需要有合适的路程以及离散程度，查资料得出，茶叶最佳轨迹是沿滚筒顺时针转动时，沿水平夹角30-40度方向抛出。在设计导叶片时取导叶片的高度为50mm,厚度为2mm。由于最佳摩擦角为，取滚筒内壁导叶片与水平线夹角。由于，则在茶叶位置在A位置时茶叶基本抛完如图（3-1）图3-1 茶叶抛飞角度视图此时 倾角 ,则导叶片的倾角为20度，芽叶开始抛洒的位置为：。芽叶在与半径与垂直线方向夹角的位置抛洒散落。3.2导叶片螺旋角、螺距S的设计 鲜叶在滚筒中，在到叶片的作用下绕轴线做匀速运动同时面沿轴线作匀速直线运动。将导叶片沿半径方向的高度作为一个直线元。滚筒匀速旋转是沿轴线，假设移动的距离为S，滚筒内的螺距均匀分布，即直线元沿轴向移动时作匀速运动。螺距S大小为直线元移动速度以及直线元运动一周所需时间之间的乘积，即： （3-1）其中S为螺距，为直线元沿轴线匀速运动的速度W为直线元绕轴旋转的角速度。 螺旋面上某一点的切线，与过该点且垂直于轴心线的平面的夹角叫螺旋升角，螺旋升角与螺距大小有关。 （3-2）其中，为螺旋面上任意点的螺旋升角，R为螺旋面上任意点的螺旋半径。杀青机运作时，设计额定角速度为w，在任一半径r的O点处的茶叶质点，进行，半径为滚筒半径的转动运动，螺旋面滑动，演轴向运动的复合运动，（如图3-2)通过三角形求得茶叶的速度（公式3-3）。图3-2 茶叶的抛飞轨迹 （3-3）其中 为轴向速度， 为某点茶叶的绝对速度， 为茶叶的绝对运动速度， 为螺旋面圆周速度， 为茶叶的相对运动速度，为茶叶与螺旋导叶片面的摩擦系数 ： （3-4）导叶片上各个点到轴心线回转半径不同，则螺旋升角也不同。当转子转速和螺距一定时，轴向速度是螺旋角的函数，对其求导，并令得： （3-5）查资料得出f=0.74，摩擦角，所计算得出，茶叶在杀青过程中由于会有茶叶汁液流出导致粗糙度改变，从而导致轴向速度降低，因此实际设计时会减小螺旋角，本设计采用。螺旋导叶片的生产率为输送茶叶的轴向速度与其横断面积的乘积。由于同一断面上半径不通，螺旋升角也不同，所以每个点上的不同。 （3-6）公式中Q 为螺旋导叶片的生产率，R 为 导叶片的外圆半径，r 为导叶片的内圆半径， 为导叶片上任意一点半径， 为 导叶片的充满系数 取0.5， 为茶叶的容重 鲜叶取0.09-1.1，n 为导叶片转速 r/min，s 为导叶片螺距。因为杀青机要求的产量为100kg/h,即17kg/min,其中R=0.16m r=0.12m n=36 r/min， （4-7） （4-8） 求得螺距S=1305mm,因此当螺距为1305mm时，即可保证茶叶产量，此时，故杀青时间为1分钟左右。第四章 传动机构以及结构设计4.1传动方案 传动方案如图4-1图4-1传动方式图示4.2电动机的选择 选择电动机首先需要考虑电动机的种类，直流或者交流，由于直流电动机的工艺度咋，价格较贵，不利于维护，所以使用交流电动机。 电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点：（1)如果电动机功率选得过小就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载使其绝缘因发热而损坏甚至电动机被烧毁。（2)如果电动机功率选得过大就会出现“大马拉小车”现象其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。设计中，滚筒的转速=36r/min，限制电动机的功率为0.75KW，考虑到价格因素，以及实用性，故采用嵊州本土公司生产的电动机 ，电动机型号：YX-0023,电动机功率为0.76KW，电动机自带减速器。电动机转速为n=1390r/min,则减速器传动比如下： （4-1）则选取YX-0023, 系列电动机中的YX-0023-34型号的电动机，电动机自带的减速器传动比为40。4.3链轮传动的选择链传动和带传动一样属于具有中间挠性的传动，所以它能适用于中心距较大的工作场合，链传动又属于碾合传动，能传递较大的功率，其传动比为常数。4.3.1链传动的类型及其工作分析 链传动是有链条和主从动链轮组成的，链轮上有特殊的齿形的轮齿，通过轮齿与链条节的碾合传递运动和动力，因此是一种具有中间挠性件的碾合传动。按照链传动的形式，链传动可分为套筒滚子链，齿形链，以及拽引链等传动。滚筒杀青机中用套筒滚子链传动。 当链结于轮齿碾合和脱开时，相邻的链结间要转动一个角度，从而使链结发生磨损，且齿数月少，转角越大，越容易磨损。此外，链结刚进入碾合时，链结和齿轮还会产生冲击，转速越高，链结距越大，小链轮齿数则越少，冲击越大。4.3.2 链条和链轮 链条的主要参数是链结距，一般用T表示，他表示套筒滚子链轮相邻两个销子之间的中心距，链条代号用字母GT后加上节足数值表示，如链条GT25表示节距为25.4的链条，俗称一寸链，链轮的形状类似于齿轮，但齿括形状不同。链轮的齿形可以保证链结正确且自由的进叼和退出碾合，且能尽量减轻进入碾合时的冲击和磨损。链轮为标准件，在杀青机内使用的链轮可以在商店买到。4.4摩擦从动轮轮设计4.4.1计算滚筒质量筒体质量： （4-2） 滚圈质量： 滚圈宽度等于摩擦轮的宽度，计算摩擦轮的宽度B，取摩擦轮的传动比i=4，滚圈直径，加工材料滑动率，宽度系数。 摩擦轮直径： （4-3） 摩擦轮传动中心距： （4-4） 摩擦轮宽度： （4-5） （4-6） 挡圈高度为438mm，宽度为3mm，计算挡圈质量： （4-7） 滚筒质量： （4-8）4.3.2计算有效传递的力矩 更具系统的受理分析杀青机的结构，绘制出如下受力图4-2:图4-2 系统扭矩受力图滚筒克服摩擦力所需的力矩：滚筒总重力： （4-9）主、从托轮所承受的重力： （4-10） （4-11） 由公式得出正压力的大小与夹角有关，夹角越大压力也越大，有效传递力矩也增大，然而夹角太大，则设计的机架也会过大，考虑到此些，取比较合适2。 （4-12）摩擦轮有效传递力矩： （4-13）因此，滚筒克服摩擦力所需的力矩： （4-14)4.4.3从动轮基本参数设计 已计算出的数据有，从动轮厚度B=50mm，直径d=100mm，有效传递力矩，根据此参数参照附件图纸加工出。摩擦轮的外形。4.3.4从动轮轴设计 计算最小轴径: （4-15) 带轮上的转矩: （4-15) （4-16) 摩擦轮上的转矩,轴上功率,则可以用以下公式（4-17）确定轴的最小直径之后确定确定各个轴长度，以及直径。 （4-17）轴的最小直径等于所使用的轴承的内径-。轴承只受径向力作用，此处采用锥轴承，其具体尺寸为，所以，轴承采用套筒进行轴向固定，所以该段长度L-=L-=，锥轴承与轴的配合为过盈配合来保证，即采用基孔制配合，此处配合公差为p6，轴承与支座的配合公差为j7，支承孔与轴承端盖的配合为带轮与轴的配合公差为m6，摩擦轮与轴的配合公差为m6。根据传动装置的布置形式，以及对轴肩高度的要求，分别确定长度L-=L-=, L-=,L-=,L-=19mm。轴的具体尺寸以及键的尺寸下表4-1。轴的加工零件图见图4-3。表4-1 轴的尺寸以及键槽的尺寸确定图4-3 轴加工的技术要求图画出轴的计算简图，根据简图画出轴的弯矩图、扭矩图和计算弯矩图，如图4-3。从轴的结构以及弯矩图和扭矩图中可以看出，摩擦轮和带轮装配处的截面是危险截面，将计算出的危险截面处的水平、垂直弯矩以及总弯矩列于下表。、表4-2 轴受力详情表图4-4 轴承受力分布图按弯矩合成应力校核轴的强度，只需校核轴上承受最大弯矩的截面强度。因此，分别校核两危险截面处的强度。由机械设计手册得： （4-18）其中系数， （4-19) 将数值带入公式 4-19 （4-20) （4-21)因为轴的材料为45钢，其许用应力,故安全。4.5 机架总的长度确定考虑到杀青机的整体结构，整个机架长度分为2部分。前面部分机架放配电箱以及控制按钮等，设计其长度为360；第二部分主要是放置电动机和固定滚筒外壳，其长度为2500。因此，机架的总长度为 2860 ，整个机架由立柱和2号角钢焊接而成。4.6支架宽度的确定滚轮支撑位置与垂直面夹角为，更具设计要求限制杀青机的整体宽度为790mm，滚筒的直径小于机架的宽度，这支架宽度选取为790。4.7支架高度的确定毕业设计中限制杀青机的外形高度为1500mm，考虑到设计中的滚筒以及外壁，设计机架高度为900mm。第5章 整机电路设计 传统杀青机的加热方式主要是炉灶加热，本设计限制采用电炉加热的形式加热，电加热有，安全，环保，加热效率高的优点，且电热管有易于控制的优点，能达到杀青时的恒温要求，从而提高茶叶杀青的品质。5.1电热管的结构参数 由于设计的设备非大型设备，且考虑到生产成本问题，本设计采用金属管远红外元件作为加热元件。金属管红外元件架构以金属管为外壳，合金电热丝作为发热体，两端具有引出棒，金属管内填充氧化镁粉末绝缘介质以固定发热体，金属管内涂有辐射涂料。电热管外壳材料为10号钢，截面直径为，电热管发热温度500，工作电压200。采用10根电热丝联合加热，电热管间隔。5.2温控元件工作原理 温度控制采用双金属片式温控元件，双金属片式温控元件，其双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料。两种膨胀系数不同的金属轧制在一起。常温下是平直的。高温后大的伸长多；小的伸长少。温度越高，弯曲越大。温降后会恢复原状。如低膨胀材料镍合金 =1.17.010-6/O C,高膨胀材料如铜70、锌30=1810-6/O C。电炉工作时，动、静触点间保持一定温度温度 双金属片式温控曲线 ，电热组件通电发热。当温度达到选定温度时，双金属片受热下弯，使动触点离开静触点，自动切断电源；当温度低于选定温度时，双金属片复原，两触点闭合。再接通电路，通电后温度又上升，达到选定温度时又再断开，如此反复通断，就能使熨斗的温度保持在一定范围内。通过调节螺丝选定温度的高低，越往下旋，静触点越下移，选定的温度就越高。设定杀青温度为140度，则电热丝工作温度高于140时双金属片式温控元件自动切断电热丝，停止加热，当温度降低到140度以下时，双金属片式温控元件金属片闭合，电热丝开始加热，使电热丝温度控制在140左右。5.3杀青加热与温度控制电路杀青机设有一组电热管加热元件，温度控制才有双金属片温控元件，温度通过仪表显示。杀青设定温度区间为135-140，在这一范围可通过调节旋钮将温度调控在茶叶杀青的最佳温度上，之后通过双金属片温控元件进行恒温控制。图6-1 电炉电路简图 第六章 热循环系统设计由于实际使用中，茶叶在杀青过程中会产生大量的水蒸气，这些水蒸气积聚于滚筒内部，会影响杀青的效果，且由于滚筒内温度分布空间上是不均匀的，靠近滚筒壁的一面温度会比较高，靠近滚筒圆心一面温度较低，在杀青过程中这种现象很容易导致茶叶受热不均匀，考虑到这点，本设计引入了热循环的概念用于，使茶叶均匀受热，同时提高能量的利用效率。6.1 杀青机受热的分布滚筒在加热过程中，电热丝启动，会对滚筒进行加热，由于滚筒内有茶叶所以在杀青过程中由于茶叶内的水分蒸发会带走部分热量，所以相对而言筒身的位置温度会比较低，而电热丝下方的位置由于没有办法三处2热量则温度会比较高，整体的受热如图6-1。图 6-1 杀青机的温度分布由此可见杀青的温度分布，加热炉的位置温度是最高的，同时也说明这部分的温度多数会被当做无用的能量逃逸到空气中。6.2 热循环系统的设计 为了更合理的利用多余的热能以及提高茶叶杀青的品质，故设计中引入了热循环的概念，详细循环的方式如图（6-2）。图6-2热循环的简单概念图如图空气由鼓风机吹入管道管道管道连到电热丝的下方，在电热丝的下方将管道分成多段如图（6-3）。图6-3管道阵列的设计实际设计时可以减少管道的内径，增加电热丝底部管道的数量，以达到减少空间，提高效果的作用。空气在电热丝的底部的管道中被加热之后，再通过集料口吹入滚筒内。6.3 保温以及防烫设计 杀青机在工作是温度为维持在140度左右，如果操作不小心可能会对人造成烫伤。为了有效的防止烫伤，所以采用如图6-4的设计。图6-4 滚筒杀青机外壳设计 如图在杀青机的壳子上采用双层设计，中间夹有隔热的石棉，石棉可以有效的保温，以及防止壳体外部温度过高。第8章 结论本文论述了滚筒式杀青机的工作原理，参数的设计计算等，本设计成果，从理论上来说，在茶叶杀青品质，效率，以及热量的控制上都优于老式杀青机，但是实际效果需要在样品生产出来之后才能有定论，相对老式58型锅式杀青机，本设计的滚筒式设计可以使茶叶在筒内均匀受热，避免茶叶杀青不足，或者茶叶烧焦。因为滚筒内有导叶角，通过设计导叶角的角度，以及滚筒的倾斜角度，可以控制杀青的时间，茶叶杀青结束之后，茶叶在导叶角的作用下自动导向出料口，相对于老式杀青机，滚筒式杀青机在茶叶的生产效率上有很大的进步。同时本设计采用了本人独特设计的热循环系统，可以有效节省能源防止能源浪费，同时再吹出滚筒内的湿气时，不至于带走滚筒内的热量。论文设计的滚筒式杀青机，采用直筒筒体结构，电热管供热方式杀青，基本能达到茶叶杀青要求。从滚筒筒体的设计参数来看，该滚筒杀青机与30型滚筒杀青机差不多，都属于小型滚筒杀青机，单位时间制茶量不大，故适宜在家庭作坊中应用。由于杀青机体积相对较小，所占据空间比较小，因此可以更有效的进行空间布置，同时滚筒杀青机移动也很方便。在毕业设计设计过程中，我查阅了大量资料，同时也了解到我国的茶叶机械起步比较晚，发展和发达国家有一些差距，因此通过结合国外机械的一些研究成果，设计具有自主知识产权的滚筒式茶叶杀青机，非常有实际意义。同时设计过程中我还应用到很多的专业知识，巩固了学到的知识，认识到自己的所达到的水平，为现在的工作奠定一个基础。总之，毕业设计是非常有意义的，特别是完成设计之后，感觉收获很多。最后，设计能够顺利完成，还要感谢指导老师的指点和帮助。致谢从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上，我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖，自己却始终未能被念到名字，经过了很长很长的时间后，终于有位嘉宾高喊我的大名，这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间，欣喜万分地走向舞台，然后迫不及待地开始抒发自己的心情，发表自己的感想。这篇毕业论文的就是我的舞台，以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的诚挚谢意与感想： 我要感谢，非常感谢我的导师褚长勇老师。他为人随和热情，治学严谨细心。在闲聊中他总是能像知心朋友一样鼓励你，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，褚老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。正是褚老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢楮老师。 主要参考文献1 陈克林, 顾海川, 于江，6CPB-30型滚筒电热杀青机J，中国茶叶加工1994（1):11，34-35。2 倪德江, 陈玉琼,周继荣, 浅析30型滚筒杀青机的杀青技术J，中国茶叶, 2001（1):36-37。.3 倪德江, 进风式滚筒连续杀青机的研制J，中国茶叶, 2007（1):30。4 权启爱, 茶叶杀青机的类别及其性能J，中国茶叶,2006（4）:12-135 孙长应,滚筒连续杀青机筒体结构的改进J，茶叶机械杂志, 2001（1):14-16。6 吴卫国，谢昌瑜, 茶叶电热滚筒杀青机的研究J，中国茶叶加工2009（1):30-31。7 郝朝会,滚筒式红外茶叶杀青机的设计研究M,山东:山东理工大学出版社，2012。8 宋志禹，节能型自动化控制茶叶滚筒杀青机的研究M,安徽农业大学出版社2010年。 9 邓松何.瓶式杀青机螺旋导叶片的设计.茶机设计与研究J，1989，（2）：22-2810 Sahin Nadeem, H., M. Torun, and F. Ozdemir, Spray drying of the mountain tea （Sideritis stricta) water extract by using different hydrocolloid carriersJ， LWT - Food Science and Technology, 2011（44):1626-1635。 11Naphaporn Chiewchan，Siporn Methakhup， Sakamon Devahastin Effects of drying methods and conditions on drying kinetics and quality of Indian gooseberry flakeJ LWT，2005，38：579-587 26