【正文】 g machine. And the damage rate of twisted shrinkage leaf cells and the rate of article into Tealike strip in the procedure of twisting is a significant index.Keywords: automated disc rolling machine, kneading drums, pressurized equipment, automation 貴州大學本科畢業(yè)設計 第51頁第一章 自動化盤式揉捻機介紹揉捻，是一種茶葉初制的塑型工序，主要是運用搓揉方法破壞茶葉的組織細胞，擠出茶汁，使葉片成條。鮮葉直接揉捻是不能成條的，因為鮮葉的物理性能硬而脆。所以揉捻也可以說是一項綜合了葉的物理性能和揉捻力大小的茶葉加工技術。目前，茶葉加工中的揉捻原理基本相同，均是讓殺青(或萎凋)葉團在由揉桶、壓蓋和揉盤組成的揉捻空間中，利用曲柄連桿機構帶動揉桶在揉盤上做勻速平行圓周運動，茶葉受到揉桶、壓蓋、揉盤、棱骨及葉自身的多方向力的復合作用，沿各自葉片主脈揉搓成緊結同渾的條索狀，同時將葉細胞破碎，從而完成揉捻過程。 研究茶葉揉捻工藝，分析不同茶葉揉捻的工藝參數(shù)，探索工藝參數(shù)對揉捻品質的影響規(guī)律，在機械自動化控制方面的研發(fā)完成之后，反復通過生產(chǎn)實踐加以驗證并不斷修正參數(shù)，使茶葉揉捻環(huán)節(jié)高適應性地進入茶葉自動化生產(chǎn)的過程中。據(jù)統(tǒng)計，2007年，全省工商登記的茶葉加工企業(yè)300余家，注冊商標146個。因此發(fā)展貴州高適應性、自動化的茶葉加工技術和裝備，對于規(guī)范貴州品牌茶葉揉捻工藝，打造貴州茶葉品牌，解決貴州“三農”問題具有十分重要的意義。本項目研制的高適應性自動茶葉揉捻裝備采用集中控制系統(tǒng)，相對于一般的單機控制系統(tǒng)，每臺可降低設備成本約12萬元，如按照貴州省2000臺揉捻機計算，可節(jié)省設備成本2000萬元4000萬元。茶葉產(chǎn)業(yè)在我省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中具有非常重要的地位，發(fā)展茶葉產(chǎn)業(yè)對于促進農業(yè)經(jīng)濟結構調整、生態(tài)建設和農業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，增加農民收入，推進社會主義新農村建設，具有十分重要的意義。 國內外研究現(xiàn)狀20世紀50年代以來，尤其是進入80年代以來，我國的茶葉加工技術快速向著機械方向發(fā)展，各茶類的制茶機械相繼研制與開發(fā)成功，并逐步應用于生產(chǎn)。近年來，在制茶機械自動控制方面也有所突破，如以繼電器為基礎控制元件的自動控制技術在勻堆拼配設備中應用；機電控制系統(tǒng)在揉捻機上的應用；1987年通過部級鑒定的“計算機控制茶葉烘干機，及在烏龍茶做青工藝中的應用；圓電腦控制型龍井茶炒制機的研制成功等。最近幾年，綠茶加工的鮮葉攤放、殺青、冷卻和干燥等工序在一定程度上實現(xiàn)了連續(xù)化流水作業(yè)，唯有殺青后的揉捻間歇作業(yè)如何實現(xiàn)連續(xù)化仍在探索中。我國制茶機械化作業(yè)的自動化和連續(xù)化程度仍然較低，與食品工業(yè)的機械化相比卻存在著較大的差距。目前國內食品加工技術已處于第四階段，而我國的制茶技術總體上仍處于第一階段，個別單機或生產(chǎn)線處于第二階段，與國外相比尚存在巨大的差距。國外茶葉加工已進人第三、第四階段，如日本蒸青茶生產(chǎn)線和英國CTC生產(chǎn)線[2]。該項目的實施將有助于推動我省綠茶加工向優(yōu)質、高效、低成本、名品牌方向發(fā)展，從而提升我省的綠茶產(chǎn)業(yè)帶技術經(jīng)濟效益（尤其是名優(yōu)綠茶），并對我省茶葉機械化加工具有積極的示范作用。打開電源后，首先進行觸摸屏操作，輸入工作組、用戶名與密碼，驗證無誤后，才能進入茶葉揉捻機的控制系統(tǒng)，然后或更改生產(chǎn)參數(shù)，或進入監(jiān)視界面。如果有新的數(shù)據(jù)輸入，系統(tǒng)將采用新的數(shù)據(jù)進行揉捻。按下復位按鈕，系統(tǒng)會自動返回初始狀態(tài)。在揉捻過程當中，允許隨時暫停操作，并在轉換到繼續(xù)時，恢復所有數(shù)據(jù)。在遇到非常嚴重的故障，按下急停按鈕，系統(tǒng)會自動禁止所有輸出，等待人工處理后，按下復位按鈕，系統(tǒng)就可以恢復到初始狀態(tài)。在遇到較大的故障后，系統(tǒng)仍然可以進行手動揉捻、壓蓋手動升降、出茶門手動開關、手動復位等日常操作。這一轉速是固定的，不能調整。轉速的控制由交流電機變頻調速技術來實現(xiàn)。這里的變頻調速是開環(huán)控制，控制指令直接來自于上位機中輸入的參數(shù)。其控制框圖如圖21所示，它是一個開環(huán)控制?；且桓锌盏匿摴埽瑢χ鴫荷w的一側，開有一平行于鋼管中心線的豎直長槽，豎直長槽的頂部又連著一段與水平方向成45。在滑柱的根部裝有一個手輪，用來轉動絲桿。再在滑柱的頂部和根部分別裝上一個行程開關控制加壓臂的上下限和進行加壓臂定位?？梢园讶嗄砑庸し譃椤拜p一重一輕”三過程，也可以分為“輕一重一較重一輕”四過程，還可以制定別的工藝階段。每一過程的時間數(shù)值，按前面論述的揉捻加工工藝靈活掌握確定。 自動化盤式揉捻機總體方案設計改造后的6CR55型自動化盤式揉捻機。揉盤由三個支座支承，其中一個支座分為上下兩節(jié)，上面一節(jié)兼作減速箱。揉盤的上面裝置是揉桶，揉桶用銅板或不銹鋼板卷制而成。揉桶是裝載揉捻葉的容器，它固定于揉桶框架上，由曲臂帶動運轉。在副軸上裝有壓蓋，該加壓裝置是在現(xiàn)有傳統(tǒng)揉捻機的基礎上對其進行基于PLC的自動化改造，利用步進電動機控制副軸中的絲杠傳動機構，從而更精確控制壓蓋的上升與下降的距離。從而實現(xiàn)揉捻時對揉捻葉的自動化加壓。揉捻機的傳動機構，是電動機通過皮帶與皮帶輪將動力傳向減速箱，再由減速箱主軸帶動主動曲臂旋轉，從而使揉桶回轉。揉捻機在作業(yè)時，在電動機和傳動機構的帶動下，由揉桶、壓蓋、揉盤組成的揉捻腔在揉盤上做水平旋轉運動：揉桶內的加工葉由于受到壓蓋壓力、揉盤反作用力、棱骨揉搓力及揉桶側壓力作用。本課題具體是用西門子S7300 PLC控制兩臺型號為6CR55型盤式揉捻機，利用S7300 CPU 的高速脈沖端口控制步進電機驅動器，從而控制步進電機。在使用揉捻機集中控制系統(tǒng)的過程中，取得權限的用戶可根據(jù)自己的實際情況對揉捻機各個工藝方案進行微調，大為增加了系統(tǒng)的適應性。 自動化盤式揉捻機腿部支撐件設計盤式揉捻機由三根支柱組成支撐裝置，其主要作用是對揉捻機的總體機構起到穩(wěn)定支撐的作用，以協(xié)調和鞏固揉捻機個裝置間的運動作用，確保揉捻的順利完成，為揉捻質量提供保障，并且還要考慮工作過程中加壓蓋工作時的外加壓力，在材料選擇上使用HT200即可，采用薄壁拔模特征，并用M16的螺栓與其他部件進行連接，： 自動化盤式揉捻機轉動曲臂設計 揉捻機的曲柄裝置，一臺揉捻機上面裝有大小各三個曲柄兩種裝置，分別與支柱和揉捻盤連接，其作用主要是傳遞由電動機輸出的揉捻力，帶動揉捻盤作三百六十度的回轉運動，從而給揉捻桶中的茶葉一個轉動的力，達到卷曲茶葉的作用，其材料選擇為HT200的鑄造件，并且兩端軸承由于考慮受力不同的問題，所選擇軸承均為角接觸球軸承，但內徑不同，分別為7006C和7007AC。其材料選擇合金碳鋼，但底端端蓋用HT200與副軸做焊接，并用M12螺栓組與步進電動機減速箱連接，且兩端軸承選擇7006C的角接觸球軸承，正裝固定。揉盤的中間裝有可供開啟和關閉的出茶門。揉桶可由傳動機構帶動在揉盤上作平面轉動，并與揉盤互相配合，完成揉捻作業(yè)，： 自動化盤式揉捻機揉桶設計 揉桶是裝載揉捻葉的容器，它固定于揉桶固定架上，由曲臂帶動運轉。： 自動化盤式揉捻機加壓蓋及其組件設計，該裝置是自動化茶葉揉捻機的核心部分，起主要作用是對茶葉施加一向下的壓力，控制壓力的大小。其主要部分為進給部分，在步進電動機的帶動下通過絲桿螺母調整懸臂的豎直位置進而來調整壓力的大小，達到所需的不同大小的壓力，保證茶葉揉捻質量。由于這一方法靈活、快速和有效，其迅速發(fā)展成為求解各領域數(shù)理方程的一種通用計算方法。 有限元法的分析過程有限元分析計算的步驟可歸納如下：結構的離散化結構的離散化就是將分析的結構體劃分為有限個單元體，將原來連續(xù)的單元體假想地分割成為一個離散的結構，這一離散化的結構由有限多個形狀簡單的構件組成，這些有限大小的構件稱為有限單元或簡稱單元，相鄰單元在節(jié)點處連接在一起，并在單元體的指定點設置節(jié)點，使相鄰單元的有關參數(shù)具有一定的連續(xù)性，并構成一個單元的集合體，以它代替原來的結構。有限元法的計算模型實際上是一個僅在節(jié)點處連接，僅靠節(jié)點傳力的有限個單元的集合體。在有限元法中，選擇節(jié)點位移作為基本未知量時稱為位移法。取一部分節(jié)點力和一部分節(jié)點位移作為基本未知量時稱為混合法。為了能用節(jié)點位移表示單元體內的位移、應變和應力，在分析連續(xù)體問題時，必須對單元中位移的分布做出一定的假設，也就是假定位移是坐標的某種簡單函數(shù)，這種函數(shù)稱為位移模式或插值函數(shù)。通常選擇多項式作為位移模式。單元的自由度是指單元節(jié)點獨立位移的個數(shù)。單元組集，建立整個結構的平衡方程單元組集包括兩方面的內容:一是各個單元的剛度矩陣，集合成整個物體的整體剛度矩陣。最常用的集合剛度矩陣的方法是直接剛度法。于是得到以整體剛度矩陣[K]、載荷列陣{f}以及整個物體的結點位移列陣{δ}表示的整個結構的平衡方程：[K ]{δ}={f} (45)這個方程還應考慮幾何邊界條件作適當?shù)男薷闹?，才能夠解出所有的未知結點位移。這里，可以根據(jù)方程組的具體特點選擇合適的計算方法。有限元法的分析步驟從使用有限元程序的角度來講，有限元分析可分為三個步驟，即有限元分析的前處理、有限元分析的計算和有限元分析的后處理。包括單元類型的選擇，結構的材料特征參數(shù)的確定，實體建模，節(jié)點和單元網(wǎng)格的確定，邊界條件或約束條件及載荷的移置等。其任務包括：1) 建立分析結構的幾何模型。2) 根據(jù)分析對象和目的，確定有限元網(wǎng)格劃分方案(單元類型的選擇、但愿密度和數(shù)量)和裝配方案(連接關系類型和位置)，建立有限元分析的計算模型。(2) 計算是在形成總剛度方程和約束處理后求解大型聯(lián)立方程組、最終得到節(jié)點位移的過程。由于商用軟件己經(jīng)針對多種模型進行過驗證運算，因此只需要按照提示輸入各種條件，包括收斂的方法(在軟件中，這常被稱為求解器)等，計算機就可以進行計算，得到計算結果。便于計算機進行處理。 有限元分析分析機械部件 揉捻機支撐件有限元法分析1. 安裝 Solidworks simulation插件后，打開所要分析的零件圖，新建一個算例，該揉捻機結構部件的有限元分析只做其靜態(tài)分析，并單擊確定按鈕，：2. 編輯該零件的應用材料 選擇灰鑄鐵，并單擊應用按鈕，然后關閉該窗口，：3. 添加夾具 固定幾何體，然后單擊確定按鈕，：4. 加載外部載荷 由于揉捻機各個零件都已經(jīng)編輯了應用材料，所以整個機器的總重量是已知的。與整體網(wǎng)格細化相比較，它是更有效的數(shù)值技術。因此，可以應用網(wǎng)格控制細化分析。從以上兩圖通過分析我們可以觀察出來，在應力集中的地方，選擇了應用網(wǎng)格控制的位置比其他地方網(wǎng)格要細化很多，控制的網(wǎng)格沿邊界局部細化，而沒選擇的網(wǎng)格和其他一樣。因此，可以清晰的看到該零部件受到1200N力時的應力、位移、應變結果示意圖，、： 揉盤有限元法分析1. 選擇模型 我們知道揉盤中的載荷來源是茶葉的重量，而茶葉只有揉桶里面有，所以揉盤內只有揉盤所處的位置受力，其它部分不受力，我們用分割線將模型分割出揉桶的位置以便接下來分析。因此，應在鑄鐵構架中鋪設不銹鋼鋼板，也保證了該機器所揉捻的茶葉品質保持較好?？扇「骷墏鲃颖确峙錇閹鲃觟帶=3，