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第一章 摘要
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。本課題即針對(duì)成齡茶樹(shù)的深修剪、衰老茶樹(shù)的重修剪或臺(tái)刈面臨的問(wèn)題及現(xiàn)有修剪設(shè)備的不足，研究出一種全新的茶樹(shù)重修剪機(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。
關(guān)鍵字：
機(jī)械修剪器具，重修剪，全新的茶樹(shù)重修剪機(jī)械設(shè)備，刀片的材料，傳動(dòng)系統(tǒng)，帶輪，軸，機(jī)架。
第二章 前言
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)的重修剪及臺(tái)刈等。
成齡茶樹(shù)經(jīng)多年采摘和輕修剪后，采樹(shù)冠摘面上會(huì)形成密集而細(xì)弱的分枝，這就是常說(shuō)的“雞爪枝”， 這時(shí)，茶樹(shù)新梢育芽能力減弱，生長(zhǎng)乏力，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)下降，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)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)年限。
一．緒論
深修剪通常剪去冠面10～15cm枝梢，目前茶樹(shù)的深修剪工作一般用雙人抬修剪機(jī)來(lái)實(shí)施，但雙人抬修剪機(jī)比較笨重，且工作效率低。
重修剪的對(duì)象則是半衰老和未老先衰的茶樹(shù)。這種茶樹(shù)，雖然骨干枝的抽生能力仍較強(qiáng)，但生產(chǎn)枝的育芽能力已很弱，芽葉瘦小，葉張薄細(xì)，輕伸修剪根本不起作用，即使采用深修剪也不能達(dá)到目的，這時(shí)，就得采用重修剪技術(shù)。重修剪茶樹(shù)一般在離地30～40cm處修剪樹(shù)干。臺(tái)刈則是比重修剪更為徹底的改造樹(shù)冠的修剪技術(shù)，其對(duì)象是嚴(yán)重衰老的茶樹(shù)，但目的與重修剪相同；茶樹(shù)臺(tái)刈后，從根頸部抽發(fā)的新枝能重新形成樹(shù)冠。重修剪及臺(tái)刈由于修剪的茶樹(shù)枝干一般較粗，現(xiàn)有的茶樹(shù)修剪機(jī)械很難擔(dān)當(dāng)大任、不但效率低，而且常出現(xiàn)露枝現(xiàn)象；因此許多地方還在采用人工以砍柴刀對(duì)枝干進(jìn)行砍切修剪，勞動(dòng)狀況惡劣、勞作水平極其落后，另外人工砍切修剪對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)是十分不利的。
二．國(guó)內(nèi)外同類(lèi)研究概況
目前，國(guó)內(nèi)科研人員對(duì)茶樹(shù)的修剪研究多集中于茶樹(shù)的輕修剪、中修剪機(jī)械研制及應(yīng)用上，而在專(zhuān)門(mén)用于老茶樹(shù)或未老先衰茶樹(shù)的重修剪機(jī)械的研究與應(yīng)用上，還基本處于空白狀態(tài)。
1、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：2.5kg；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)?80o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Ｅ7Ｂ-750型單人修剪機(jī)配日本單缸二沖程1.03ｋＷ(1.4馬力)汽油機(jī)，采用平刀片往復(fù)式切割，切割幅寬750ｍｍ。具有以下特點(diǎn)：①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；②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。
2、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0.02hm2，需付酬金1750元/hm2；采用修剪機(jī)修剪，二人8小時(shí)可修剪0.4hm2，人均工效為手工的10倍，與人工相比費(fèi)用降低了1312.5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0.0133hm2，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0.2hm2，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)不準(zhǔn)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。
3．對(duì)茶樹(shù)重修剪機(jī)的研究
通過(guò)以上科技人員的研究結(jié)果可以看出，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)起老茶樹(shù)的重修剪任務(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)，本課題的開(kāi)展將打破該領(lǐng)域的空白局面，屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。
第三章 設(shè)計(jì)任務(wù)
（一）． 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)的重修剪及臺(tái)刈等。
（二）、主要技術(shù)指標(biāo)：
1）刀具使用壽命：720h左右；
2）修剪樹(shù)高：250cm；
3）修剪幅寬：500cm；
4）工作效率：最高0.24hm2/h；
5）切口平整度：平均80％；
（四）、傳動(dòng)路線的擬定
考慮到經(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，我們擬定了整臺(tái)機(jī)器的示意圖
（五）、設(shè)計(jì)步驟
1.基本結(jié)構(gòu)的確定
2.根據(jù)基本結(jié)構(gòu)計(jì)算分析各個(gè)零部件
3.根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明畫(huà)出總裝圖
4.根據(jù)計(jì)算結(jié)果及總裝圖，畫(huà)出各個(gè)零件圖
第二章．設(shè)計(jì)分析
一． 傳動(dòng)路線的擬定
1.對(duì)傳動(dòng)方案的要求 ?
合理的傳動(dòng)方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求
2.擬定傳動(dòng)方案
任何一個(gè)方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。
方案一：
方案二：
考慮到經(jīng)濟(jì)性及機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)所需要的準(zhǔn)確性，我們分析決定采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的帶輪傳動(dòng)，故我們選擇第一種傳動(dòng)方案。
二.汽油機(jī)的選擇
1、已知給定的參數(shù)如下：
（1）.切削力F=200N；
（2）.切削最大半徑R=60mm;
（3）.刀片轉(zhuǎn)速n=1500r/min;
2、汽油機(jī)的選擇計(jì)算：（如圖）
T=FR=200N×0.06m=12N.m
選擇2E60C型汽油機(jī)，立軸，水冷，P=7.4KW n=2500r/min,T=53N.m
三.帶Ⅰ的設(shè)計(jì)
1.確定計(jì)算功率