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锂电采茶机设计开发

作者:淘博工业设计整理发布 日期:2021-12-08 人气:3092


       采茶机是从茶树顶梢采收新嫩茶叶的作物收获机械。按采摘方法不同分选择性采茶机和非选择性采茶机两类。选择性采茶机有折断式和摩擦式等类型。前者是利用弯曲折断原理,采下鲜嫩茶叶而保留粗老枝条;后者是用一对弹性摘指夹住茶叶,依靠摘指与茶叶间的静摩擦力,摘下新叶而保留老叶和幼芽。由于生产效率低且对茶园作业条件的要求高等原因,选择性采茶机未获大量推广。

国外采茶机械的研制和发展

 

        日本于1910年开始研究和应用采茶剪, 由于采茶剪的应用, 茶叶质量和产量有所下降, 故在当时引起较大争议。但随着茶园面积的增加和加工规模的不断扩大, 并且受到日本当时工业生产迅速发展的影响, 采茶劳力不足的问题愈来愈严重, 采茶剪则逐步获得推广和应用。1920年, 日本已出现6种不同形式的采茶剪 (采茶铗, 图1) , 基本结构就是大剪刀, 并在下刀片下部设一集茶袋, 集茶袋一般用网状织物制成, 日本全国约有15万把采茶剪作为采茶工具在生产中应用。同时, 有资料显示1924年在爪哇也有一种采摘刀用于茶叶生产。第二次世界大战后, 由于战争期间劳动力的大量减少, 日本茶叶生产的劳力更为缺乏, 采茶机械化技术的研究和开发加速, 从20世纪50年代中期开始采茶机的研制。1960年日本落合刃物株式会社创制出第一台机动式采茶机, 并开始在生产中应用;1966年日本研制出双人采茶机;1975年后又先后研制出自走式和乘坐式大型采茶机, 并在不同条件的茶园中获得应用。1967年日本全国拥有动力采茶机1.6万台, 1972年则达到4.2万台, 1979年达到10万台, 平均0.6 hm2(9亩) 茶园就有1台采茶机在使用, 机采茶叶产量已占全国茶叶总产量的90%。

       

我国采茶机械的研制和发展

 

原理阶段的中国采茶机研究

早在1947年, 当时的浙江省农业改进所就进行过茶叶采摘器研究, 后因效果低下而作罢。

1958年, 早年留学日本时任杭州茶叶试验场场长的葛敬应先生, 制成一种茶叶采割剪, 与日本相似, 在大剪刀上装上网兜, 用于鲜叶采摘并收集剪下的芽叶。1987年, 浙江省农业厅王家斌在此基础上, 又制成一种4ZCJ-A型采茶铗, 在杭州市余杭镇试用, 比手工采茶功效提高2.0~3.5倍。

中国采茶机的研究正式开始于1955年, 开始时间基本上与日本相同。特别是在1958年开始的全国群众性技术革新运动中, 经历不长时间, 各地就出现了根据剪切式、折断式、滚折式、卷折式、夹采式、打击式等机械采摘原理, 制造的机构简易的采摘器或采茶机。1959年采茶机的研究被列入国家重点研究项目, 为总结采茶机群众性的研制经验, 中国农业科学院茶叶研究所在杭州召开采茶机现场评比会, 浙江、安徽、福建、湖北、江苏等省研制的40多种简易型或原理形式采茶机参加评比, 通过评比向全国推荐了由中国农业科学院茶叶研究所与农业部南京农业机械化研究所共同研制的及浙江农学院研制的两种型式的采茶机。到了1960年, 中国已经有了以切割式、折断式、拉断式3种采摘原理为主, 包括手动、电动、机动3种机型的小型采茶机、畜力和机动自走的中型采茶机, 以及拖拉机悬挂形式的采茶机。这一年, 由中国农业科学院茶叶研究所与农业部南京农业机械化研究所共同研制的采茶机被定型为手动南茶702型往复切割式采茶机 (图4) , 这是我国首台被定型的采茶机。这一期间, 虽然全国出现的采茶机形式较多, 但由于当时机械工业还处于低水平状态, 金属原材料缺乏, 不少机具还是用竹木材料制作, 形成的各种形式的采茶机大多还只能属于工具改良和半机械化机具形式。

迄今为止, 日本的采茶机种类从动力形式上已先后出现过手动、电动和机动;操作形式有单人手提式、双人抬式、自走式和乘坐式等;刀片形式有平形和弧形, 并且刀片运转形式有单动和双动;从采摘原理上曾提出折断式和切割式等, 并在折断指的橡胶硬度和固定指的指间间隙等方面进行了理论探讨和试验。经过反复试验和应用, 肯定了切割式原理较为符合当前的采摘工艺要求, 并创制出往复切割式、螺旋滚刀式和水平勾刀式等切割式原理的采茶机型, 经过使用对比, 又最终确认往复切割式性能最好, 形成日本国内普遍应用和出口最多的采茶机型式。在切割式采茶机中, 双人手抬作业的双人采茶机使用数量最多, 约占全国采茶机使用总量的60%。与此同时, 为与采茶机配套使用, 日本研制出各种类型的茶树修剪机, 均使用切割式原理, 机器型式有轻修剪机、深修剪机、重修剪机、台刈机和修边机等, 作业形式有单人手提式、双人抬式和自走式等, 同样也以双人式茶树修剪机使用最普遍。

高峰阶段中国采茶机与茶树修剪机的研究

      20世纪60—70年代, 全国采茶机的研制形成高潮, 几乎所有主要产茶省、市、自治区都开展了采茶机研制与试用。与此同时, 第一机械工业部等将采茶机研制作为国家重点科研项目下达给中国农业科学院茶叶研究所, 组织全国产茶省和相关科研单位进行协作研究。在此期间, 中国农业科学院茶叶研究所殷鸿范等人所研制的电动往复切割式N1C型手提采茶机, 达到了较为完善的水平, 通过了第一机械工业部组织的鉴定, 系国内首台通过鉴定的采茶机机型, 在浙江、广东、湖南等省茶区进行过较大面积的试用。

       1973年, 国家安排25万元人民币进口日本单人采茶机3台、茶树修剪机15台, 交与中国农业科学院茶叶研究所等单位在12个产茶省、区进行试用研究。1975年, 贵州省又斥资进口日本单人采茶机和茶树修剪机250台, 分配到省内多个茶场试用, 其中贵州省都匀茶场试用后总结最为全面。这一年8月, 为总结国内采茶机的研制和进口样机试用的经验, 第一机械工业部农业机械局支持中国农业科学院茶叶研究所和一机部机械研究院农机所, 在无锡召开了“采茶机现场经验交流会”, 全国15个省、市近百名代表参加, 有手动、机动和电动3种动力形式的背负、独轮车载和自走3种作业方式的9台国产采茶机和4台日本采茶机进行了演示和交流。参与这次交流的采茶机, 其采摘原理全部为切割式, 在切割式中有往复切割式、螺旋滚切式和水平旋转刀式3种形式, 进一步验证和表明, 在现有茶叶生产条件下, 切割式被认为是最为简单有效的茶叶机器采摘原理。此后, 机械部和农业部又将这批国内外采茶机集中到贵州省都匀茶场进行对比试验, 通过试验肯定了可在中国茶区使用的部分机型, 集中展示了中国研制和国外引进的采茶机技术。



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