【正文】 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 本課題 來(lái)源于某茶樹(shù)種植地 ， 經(jīng)過(guò)實(shí)地考察茶樹(shù)的生長(zhǎng)及修剪的情況而開(kāi)始此設(shè)計(jì)的工作。該 茶樹(shù)修剪機(jī) 由 機(jī)架 、 汽油 機(jī)、 帶輪、 V 帶、軸、 刀具 等零部件組成 ,需滿(mǎn)足結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、能耗小、維修方便、修剪效率高、 成本低等要求。 本設(shè)計(jì)主要 包含 總體設(shè)計(jì)方案 、 汽油機(jī)的選擇 、 V 帶的設(shè)計(jì) 、 皮帶輪的設(shè)計(jì) 、軸的設(shè)計(jì) 、 機(jī)架的設(shè)計(jì)和其它零配件的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 這個(gè)設(shè)計(jì)從整體情況來(lái)看，基本上能夠滿(mǎn)足 代替人工修剪茶樹(shù)，提高工作效率，節(jié)約成本 等要求，并從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性出發(fā)，盡量與 茶樹(shù)種植修剪 的實(shí)際相 結(jié) 合，故能達(dá)到預(yù)期設(shè)想的效果。 本設(shè)計(jì)在編寫(xiě) 過(guò)程中得到了老師們的大力支持及同學(xué)們對(duì)我的幫助，由于本人的經(jīng)驗(yàn)和條件有限，缺點(diǎn)和不足之處在所難免，敬請(qǐng)專(zhuān)家、教師批評(píng)指正并提出寶貴建議。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1 課題來(lái)源 我國(guó)是最早發(fā)現(xiàn)和利用茶樹(shù)資源的國(guó)家 ，我國(guó)西南三省，是茶樹(shù)變異最多，資源最豐富的地方，也是茶樹(shù)起源的中心地。 從茶樹(shù)上采摘的茶經(jīng)過(guò)加工后 成 為 一種 獨(dú)特的飲料 茶葉 ，茶葉內(nèi)含化合物多達(dá) 500 種左右。這些化合物中有些是人體所必需的營(yíng)養(yǎng)成分，如維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類(lèi)及礦物質(zhì)元素等， 它 們對(duì)人體有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。還有一部分化合物是 對(duì)人體有保健和藥效作用的成分， 是 有藥用價(jià)值的成分，如茶多酚、 咖啡堿、脂多糖等。 中國(guó)有著悠久的 種茶、飲茶 歷史，而且 地域 廣泛 。 但 茶樹(shù)的種植是一項(xiàng)煩瑣且長(zhǎng)久的過(guò)程，其中，茶樹(shù)修剪中的重修剪是茶樹(shù)種植過(guò)程中所要做的最重要的工作之一。 使用傳統(tǒng)修剪方法不但消耗大量勞動(dòng)力，而且效率低下 、 成本高 ， 不能滿(mǎn)足大規(guī)模生產(chǎn)的要求，因此 迫切需要機(jī)械修剪器具來(lái)代替手工 進(jìn)行茶樹(shù)修剪 。而普通修剪機(jī)用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不 提倡 使用 。 本課題即針對(duì)衰老茶樹(shù)的重修剪 主要靠人工進(jìn)行 的問(wèn)題及現(xiàn)有修剪設(shè)備不足 的現(xiàn)狀 ，研究出一種 專(zhuān)用于 茶樹(shù)重修 剪 的 機(jī)械設(shè)備，并對(duì) 整機(jī)各結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)， 對(duì)修剪機(jī)所用刀片的材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研制配套的傳動(dòng)系統(tǒng)，相應(yīng)的帶輪，軸，機(jī)架，并進(jìn)行計(jì)算和裝配圖的繪制。 最終設(shè)計(jì)出一 臺(tái) 便于操作維修、成本低、效率高的茶樹(shù) 重 修剪機(jī)。 2 課題設(shè)計(jì)的意義 茶樹(shù)修剪的意義 茶樹(shù)修剪是人為地抑制頂端主枝生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的措施，可刺激著生部位較低的芽萌發(fā)新技，增強(qiáng)樹(shù)勢(shì)，培養(yǎng)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)樹(shù)冠。茶樹(shù)修剪方法主要有幼齡茶樹(shù)的定形修剪、成齡茶樹(shù)的輕修剪與深修剪，衰老茶樹(shù)的重修剪與臺(tái)刈等。茶樹(shù)修剪時(shí)期，從理論上在開(kāi)春的驚蟄前后效果最好。但為考慮當(dāng)前春茶的 經(jīng)濟(jì)收益，除幼齡茶樹(shù)定形修剪外，其他修剪應(yīng)安排在春茶結(jié)束后進(jìn)行較好。 幼齡茶樹(shù)的定形修剪 茶苗 種 植后，當(dāng)苗高達(dá)到 30 厘米以上，主枝粗達(dá) 3 毫米以上時(shí)，即可進(jìn)行第一次定形修剪，剪后留高 15 厘米左右。生長(zhǎng)較差的茶苗，未達(dá)上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)推遲定形修剪時(shí)期。定形修剪后，要注意留養(yǎng)新梢，并加強(qiáng)培肥管理。以后每年進(jìn)行一次定形修剪。每次定形修剪的高度可在上次剪口上提高 15 厘米左石。經(jīng)過(guò)三次定形修剪的茶樹(shù)，高度約在 4050 厘米，這時(shí)骨架已經(jīng)形成，以后再輔之以打頂輕采和輕邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 修剪，進(jìn)一步培養(yǎng)樹(shù)冠和采摘面。 定形修剪的 工具，第 一 次定剪應(yīng)選用整枝剪逐叢進(jìn)行修剪， 剪口距剪口下第一個(gè)腋芽 35 毫米，并盡量保留外側(cè)芽，以利今后長(zhǎng)成健壯的骨干枝。在條件許可的情況下，第二次定形修剪仍應(yīng)選用整枝剪 ,這對(duì)提高修剪質(zhì)量有幫助。 成齡茶樹(shù)的輕修剪與深修剪 （ 1） 輕修剪 輕修剪的目的在于促進(jìn)茶芽萌發(fā)生長(zhǎng)，提高生產(chǎn)密度，增強(qiáng)茶樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)，它是創(chuàng)造培養(yǎng)良好采摘面必不可少的技術(shù)措施。輕修剪的程度，以剪去蓬面上 35 厘米的枝葉為度， 也可以剪去上年的秋梢，留下夏梢。中小葉種茶樹(shù)輕修剪的形式， 蓬面以剪成弧形為宜，這樣可以增加采摘幅的 寬度，對(duì)提高單產(chǎn)有利。青、壯年期的茶樹(shù)，輕修剪可每年或隔年進(jìn)行一次，每次在原剪口上提高 23 厘米。 （ 2） 深修剪 茶樹(shù)經(jīng)多年采摘和輕修剪后，采摘面上會(huì)形成密集而細(xì)弱的分枝，這就是常說(shuō)的“雞爪枝”，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)逐漸下降。為更新茶樹(shù)采摘面，可采用深修剪技術(shù)，剪除密集細(xì)弱的“雞爪枝”層，使茶樹(shù)重新抽發(fā)新枝，提高茶樹(shù)發(fā)芽能力，延長(zhǎng)茶樹(shù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)年限。深修剪宜剪去冠面 1015 厘米的枝梢，過(guò)淺不能達(dá)到更新采摘面的目的。經(jīng)深修剪后的茶樹(shù)，以后仍用每年或隔年輕修剪，適當(dāng)多留新葉，重新養(yǎng)采摘面。 （ 3） 重 修剪 及 臺(tái)刈 衰老茶樹(shù)的重修剪與臺(tái)刈對(duì)于衰老茶樹(shù)，可通過(guò)重修剪和臺(tái)刈，重新培養(yǎng)樹(shù)冠，復(fù)壯樹(shù)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。 茶樹(shù)常用的修剪方法 茶葉修剪是茶園管理的重要工作之一。修剪的目的是使茶樹(shù)有良好的樹(shù)勢(shì)和寬闊的采摘面，培養(yǎng)具有矮、壯、寬、勻的茶蓬，提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)，適于機(jī)械采茶和提高采茶的工作效率 。 茶樹(shù)修剪是培養(yǎng)樹(shù)冠，更新復(fù)壯樹(shù)勢(shì)的有效技術(shù)措施。因此，在茶樹(shù)不同的生育階段，就要求采取不同的修剪方法。 茶樹(shù)常用的修剪方法 ，有以下五種 ： （ 1） 定型修剪 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 一般適用于幼年茶樹(shù)。對(duì)臺(tái)刈改造養(yǎng)蓬的茶樹(shù)，也應(yīng)進(jìn)行定型修 剪，以塑造樹(shù)冠。 幼年茶樹(shù)的定型修剪，通常是指二、三、四齡茶樹(shù)的第一、二、三次修剪。目的是給予茶樹(shù)有目的、有系統(tǒng)的干涉，改變茶樹(shù)自然生長(zhǎng)習(xí)性，促進(jìn)分枝，控制茶樹(shù)縱向生長(zhǎng)速度，加速擴(kuò)大橫向生長(zhǎng)，培養(yǎng)茶樹(shù)有健壯的骨干枝和骨架層，為培養(yǎng)高產(chǎn)型茶樹(shù)打下基礎(chǔ)。當(dāng)二足齡茶苗高達(dá) 30cm 以上，主枝粗達(dá) 3mm 以上時(shí)， 就可用整枝剪進(jìn)行離地 1520cm 的第一次定型修剪，并盡量保留側(cè)枝，以利今后長(zhǎng)成健壯的骨干枝。次年和后年，再進(jìn)行第二次和第三次定型修剪。修剪高度均在前次修剪的基礎(chǔ)上提高 1520cm 進(jìn)行。為提高工作效率，從第 二次修剪開(kāi)始，修剪工具可改成籬剪或平型修剪機(jī)進(jìn)行。 幼齡茶樹(shù)經(jīng)三次定型修剪后，茶樹(shù)高度已達(dá) 4560cm，樹(shù)幅達(dá) 7080cm，再經(jīng) 12 年的輕修剪和留葉采摘，良好的茶樹(shù)采摘面就可形成。 （ 2） 輕修剪 目的在于促進(jìn)茶芽萌發(fā)生長(zhǎng)，提高生產(chǎn)枝密度，增強(qiáng)茶樹(shù)樹(shù)勢(shì)，它是創(chuàng)建培養(yǎng)茶樹(shù)良好采摘面不可缺少的技術(shù)措施。對(duì)正常采摘的茶樹(shù)可每年或隔年進(jìn)行一次，時(shí)期應(yīng)選擇在茶樹(shù)地上部開(kāi)始停止生長(zhǎng)時(shí)進(jìn)行，對(duì)易造成凍害的茶區(qū)，也可選擇在春茶萌發(fā)前 1530 天進(jìn)行。對(duì)采制名優(yōu)茶的生產(chǎn)茶園，可推至春茶結(jié)束時(shí)抓緊進(jìn)行。輕修剪程度，以 剪去蓬面 35cm 的枝葉為度，通常用籬剪修剪成弧形。 目前，已有很多茶園采用雙人抬修剪機(jī)進(jìn)行。 （ 3） 深修剪 茶樹(shù)由于多年采摘和輕修剪后，在樹(shù)冠采摘面上會(huì)形成密集而細(xì)弱的分枝，俗稱(chēng) 雞爪枝 。這時(shí)，茶樹(shù)新梢育芽能力減弱，生長(zhǎng)乏力，單靠輕修剪已難以取得理想效果。為更新樹(shù)冠采摘面，就得采用深修剪技術(shù)，剪去密集細(xì)弱的雞爪枝層，使茶樹(shù)重新抽發(fā)新枝，提高育芽能力，延長(zhǎng)茶樹(shù)有效經(jīng)濟(jì)年限。深修剪通常剪去冠面1015cm 枝梢，不然則達(dá)不到目的。一般用雙人抬修剪機(jī)實(shí)施。 經(jīng)深修剪后茶樹(shù)，當(dāng)年多留些葉片采。次年實(shí)行正常 采摘，但仍需用每年或隔年輕修剪一次。深修剪宜在早春茶芽萌動(dòng)前 1530 天進(jìn)行，無(wú)凍害發(fā)生的茶區(qū)也可在秋末冬初封園時(shí)進(jìn)行。 （ 4） 重修剪 其對(duì)象是半衰老和未老先衰的茶樹(shù)。這種茶樹(shù)，雖骨干枝的抽生能力仍較強(qiáng)，邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 但生產(chǎn)枝的育芽能力已很弱，芽葉瘦小，葉張薄，采用輕修剪或深修剪已不能達(dá)到目的，這時(shí)，就得采用重修剪技術(shù)。重修剪茶樹(shù)宜離地 3040cm 處剪去較為合適。若采用機(jī)器修剪，應(yīng)掌握在離地 30cm 左右進(jìn)行。倘若茶樹(shù)本來(lái)生長(zhǎng)就比較矮小，那么亦可掌握在原茶樹(shù)高度的二分之一處剪去為好。但重修剪后茶樹(shù)，必須加強(qiáng)肥培管理， 否則，會(huì)影響效果。 （ 5） 臺(tái)刈 臺(tái)刈的目的與重修剪相同， 它是一種更為徹底的改造樹(shù)冠的修剪技術(shù)，臺(tái)刈的對(duì)象是極度衰老的茶樹(shù)，以重新培養(yǎng)成全新的樹(shù)冠。但臺(tái)刈后的茶園，一般對(duì)短期內(nèi)的產(chǎn)量有一定影響，其影響程度與茶園基 礎(chǔ)和改造后的培育管理水平有關(guān)。原單產(chǎn)較高或改造后失管的影響較大， 原單產(chǎn)低或改造后加強(qiáng)管理的影響小，改造后第二年產(chǎn)量即超過(guò)原有水平的，在生產(chǎn)上亦不少見(jiàn)。衰老茶園的臺(tái)刈高度，一般以離地 5 厘米為宜。臺(tái)刈時(shí)期與重修剪相同。臺(tái)刈工具可選用臺(tái)刈剪或臺(tái)刈機(jī)。剪口力求光滑，并略呈傾斜。茶樹(shù)修剪需要有其他技術(shù)措施相 配合效果才顯著，如加強(qiáng)肥水管理，實(shí)行因樹(shù)制宜的合理采摘，做好茶樹(shù)病蟲(chóng)防治等等，都是極其重要的。 行業(yè)概況 修剪機(jī)的研制 由于我國(guó)種茶歷史悠久，種植地域廣泛，迫切需要機(jī)械修剪器具來(lái)代替手工修剪，因此國(guó)內(nèi)在茶樹(shù)修剪機(jī)具的研制上，已取得了很大進(jìn)步，國(guó)內(nèi)已有多家單位生產(chǎn)出了多款茶樹(shù)修剪機(jī)。 如南京秦淮園林機(jī)械廠生產(chǎn)的單人多功能電動(dòng)茶樹(shù)修剪機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為：主機(jī)重量： ；電壓： 24v；桿長(zhǎng)： 110cm；功率： 100w；轉(zhuǎn)速： 6000 轉(zhuǎn) /分鐘。該機(jī)具有 環(huán)保節(jié)能，效率高，能耗小，對(duì)茶作物無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。 浙江省生產(chǎn)的 PSM110 型茶樹(shù)修剪機(jī) 雙人抬跨行作業(yè)機(jī)具，由兩把鋸齒型刀片作相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成修剪作業(yè)。修剪機(jī)的動(dòng)力選用日本三菱 TL33PVD 型汽油機(jī)。當(dāng)汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度時(shí)，離合器先帶動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，繼而將動(dòng)力傳輸?shù)綔p速齒輪箱，減速齒輪與偏心機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在同一箱體內(nèi)，通過(guò)一級(jí)齒輪減速，動(dòng)力傳到偏心機(jī)構(gòu)，偏心機(jī)構(gòu)上有偏心方向?yàn)?180186。的雙 凸臺(tái)，帶動(dòng)連桿驅(qū)動(dòng)刀片作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成切割作業(yè)。 國(guó)外如日產(chǎn)的 E7B750 型單人修剪機(jī)配日本單缸二沖程 ( 馬力 )汽邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 油機(jī)，采用平刀片往復(fù)式切割，切割幅寬 750mm。具有以下特點(diǎn)： 重量輕、方便于單人操作，平形、弧形樹(shù)冠均可使用，適應(yīng)性很好； 發(fā)動(dòng)機(jī)性能好，操作簡(jiǎn)便，機(jī)身上設(shè)有停車(chē)按鈕及汽油機(jī)調(diào)速控制手柄，刀片動(dòng)、停、快、慢控制十分方便。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)茶樹(shù)的輕、中修剪機(jī)械的研制及應(yīng)用均已成熟。并進(jìn)入大面積應(yīng)用的推廣期。 對(duì)修剪機(jī)的應(yīng)用研究 人工修剪每人 8 小時(shí)只能剪 ，需付酬金 1750 元 /hm2；采用修剪機(jī)修剪，二人 8 小時(shí)可修剪 ，人均工效為手工的 10 倍，與人工相比費(fèi)用降低了 元 /hm2。采用修剪機(jī)進(jìn)行重修剪時(shí)，人工重修剪每人 8 小時(shí)僅能剪，每天工資需 40 元，需付酬金 3000 元 /hm2；用修剪機(jī)勉強(qiáng)湊合使用，兩人用雙人修剪機(jī)作主修剪，另一人用單人修剪機(jī)補(bǔ)修遺留枝與邊枝，三人可修剪，工效是手剪的 5 倍，生產(chǎn)成本是 1963 元 /hm2。與手工相比可降低成本 1037元 /hm2。 1999年單臨安市的深修剪工作就可節(jié)約勞力 1050工，節(jié)約生產(chǎn)成本 30580余元；重修剪工作可節(jié)約成本 13820 余元，節(jié)約勞力 800 工。 通過(guò)以上研究，過(guò)婉珍等人認(rèn)為：機(jī)械修剪是解決勞力不足 和降低生產(chǎn)成本的根本途徑。而普通修剪機(jī)用于重修剪是屬于破壞性使用，一般不宜提倡。并建議生產(chǎn)廠家能生產(chǎn)專(zhuān)用重修剪機(jī)，以滿(mǎn)足用戶(hù)需要。 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的覃松林研究分析了單、雙人茶樹(shù)修剪機(jī)使用時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題，他重點(diǎn)指出，單人修剪機(jī)和雙人修剪機(jī)不 適合 作老茶樹(shù)的深修剪和重修剪，否則機(jī)器將嚴(yán)重超載而遭到破壞。 對(duì)茶樹(shù)重修剪機(jī)的研究 通過(guò)以上 資料 可以看出，茶樹(shù)修剪機(jī)無(wú)論是單人型還是雙人型，都難以承擔(dān)起對(duì) 老茶樹(shù) 進(jìn)行 重修剪 的 任務(wù)，這迫切需要國(guó)內(nèi)的科技工作者研究開(kāi)發(fā)出一種專(zhuān)門(mén)用于老茶樹(shù)的重修剪機(jī)械。 綜觀國(guó)內(nèi)外， 目前對(duì)老茶樹(shù)重修剪方面的研究很少，而且研究領(lǐng)域也僅僅側(cè)重于重修剪工作對(duì)茶樹(shù)的影響及效應(yīng)分析，對(duì)重修剪機(jī)械的開(kāi)發(fā)和研制以及應(yīng)用基本上還處于空白狀態(tài) 。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 3 總體方案的提出 目前 市場(chǎng)上的茶樹(shù)修剪機(jī)多是單人的或雙人抬式的， 總體 結(jié)構(gòu)上沒(méi)有可以借鑒的地方 ，因此我借 曾 到 某茶 樹(shù) 種植地 參觀 的機(jī)會(huì) ， 具體了解了茶樹(shù)的種植模式 及茶樹(shù)重修剪的方法及工作過(guò)程， 據(jù)此，我提出 了 本設(shè)計(jì)的總體方案。 機(jī)架的設(shè)計(jì) 方案 由圖一所示的茶樹(shù)種植模式，確定機(jī)架及車(chē)輪的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 機(jī)架輪子支撐架機(jī)頭 圖 機(jī)架及輪子結(jié) 構(gòu)圖 傳動(dòng)路線(xiàn)的擬定 方案 1 汽油機(jī)連接件速器帶動(dòng)帶輪傳動(dòng)（圖 ），優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)穩(wěn)定，便于控速，但是成本較高且不便于整機(jī)裝配。 圖 傳動(dòng)方案 1 方案 2 汽油機(jī)直接帶動(dòng)帶輪傳動(dòng)（圖 ），優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，便于裝配。考邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 慮到經(jīng)濟(jì)性及機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)和所需傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，我 決定采用 方案 2。 圖 傳動(dòng)方案 2 綜上所述，初步?jīng)Q定總裝簡(jiǎn)圖如 圖 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 帶輪支撐架汽油機(jī)輪子刀具傳動(dòng)軸 圖