一种可调幅的仿手工水筛式摇青机及其摇青方法

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种可调幅的仿手工水筛式摇青机及其摇青方法。

背景技术

摇青是乌龙茶制作的特色工序，俗称“走水”，从叶梗到叶面走水，即将所需加工的茶叶放在筛盘内来回筛动，茶叶在筛盘内做三维运动的过程中，叶片边缘经过摩擦，叶缘细胞受损，后经摊置失水，叶中多酚类物质在霉的作用下，渐渐氧化，形成乌龙茶特有的兰花气息和绿叶红镶边的外观品质。

摇青要掌握“循序渐进”的原则。摇青转速由小变大、用力由轻变重、摊叶由薄变厚、时间由短变长、发酵由轻变重。鲜叶水嫩，宜需晒足少摇；鲜叶粗老，则需轻晒多摇。在摇青的过程中，要避免摇青过重、过猛，造成死青、红变和发酵过重。因此，摇青也是乌龙茶制作中最费时的工艺之一。

传统的手工摇青需要边摇边看，同时可以调整摇青的力度和幅度，茶叶在筛盘内做三维相对运动，摩擦充分效果好，但是劳动强度大、费时费力，也会因工人体力、熟练度和经验的不同，造成茶叶品质不均，因此仅适合于小批量的高端茶加工。市场上出现的摇青机主要分为滚筒式和仿水筛式两种，滚筒式摇青机，通过机械传动带动滚筒内部的茶叶做肉眼不可见的平面二维运动，茶叶摩擦不充分，仅适合做批量摇青的大宗茶；目前市场上的仿水筛式摇青机虽然较好地实现了人工摇青的效果，但筛盘倾角固定，摇动幅度不可调，难以满足对不同老嫩茶叶的差异化摇青要求，且大多采用平面型筛盘，单次可盛放和加工茶叶的数量较少。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可调幅的仿手工水筛式摇青机及其摇青方法，在模拟手工摇青方式的基础上，可以通过快速调整万向节在偏心轮上的位置来改变摇篮筛的倾角，实现了基于不同老嫩茶叶各自摇青需求的调幅，既模仿了人工摇青对茶叶品质提升的作用，又满足了机械加工的个性化需求。同时，整机采用了多个半球形摇篮筛圆周布置的结构，平衡性好、单次盛放加工量多、结构简单、效率高。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明一种可调幅的仿手工水筛式摇青机，包括机架、驱动电机、带传动组件和调幅摇青装置；所述的驱动电机经带传动组件同步驱动若干调幅摇青装置，带传动组件位于调幅摇青装置下方。所述的调幅摇青装置包括调幅机构和球形筛支撑机构。所述的调幅机构包括万向节、开槽偏心轮、螺母滑块、梯形丝杆和方轴支杆；所述的开槽偏心轮沿径向开设且水平设置的轨道槽与螺母滑块构成滑动副；水平设置的梯形丝杆两端通过滚动轴承支承在轨道槽两端壁面开设的轴承孔上，且梯形丝杆与螺母滑块的螺纹孔构成螺旋副；螺母滑块顶面设有一体成型的圆柱形凸台，万向节一端的轴叉通过轴线竖直设置的滚动轴承支承在圆柱形凸台上，另一端的轴叉与方轴支杆的圆轴段固定；所述的方轴支杆由一体成型且同轴设置的圆轴段和方轴段组成。

所述的球形筛支撑机构包括方孔支杆、关节轴承、轴承支撑台和半球形摇篮筛；所述的方孔支杆为底端端面开设有方孔、顶端轴段设有外螺纹的阶梯轴；方孔支杆的方孔与调幅机构中方轴支杆的方轴段构成滑动副；所述关节轴承的内圈固定套置在方孔支杆上，外圈与轴承支撑台固定；关节轴承的球心位于方孔支杆的中心轴线上；轴承支撑台固定在机架上；所述半球形摇篮筛的外侧底部中心固定有连接块；连接块中心处开设的螺纹孔与方孔支杆顶端轴段的外螺纹连接。

优选地，所述的开槽偏心轮位于轨道槽的外沿处沿轨道槽长度方向设有刻度。

优选地，所述开槽偏心轮的轨道槽底面开设有通槽；螺母滑块为T型块，顶部与开槽偏心轮的轨道槽构成滑动副，底部置于开槽偏心轮的通槽中。

优选地，所述的梯形丝杆伸出轨道槽外的一端固定有调幅旋钮。

优选地，所述方孔支杆的螺旋方向与半球形摇篮筛转动方向相同。

优选地，所述半球形摇篮筛上的各筛孔沿半球形摇篮筛的球面经线以及纬线均匀等距分布。

优选地，所述调幅摇青装置的数量为四个，且初始状态下，四个调幅摇青装置中，各开槽偏心轮的轨道槽沿圆周均布。

优选地，所述的带传动组件由第一转轴、第二转轴和同步带传动机构组成；两根第一转轴以及两根第二转轴分别通过滚动轴承支承在对应一个轴承架上，各轴承架均固定在机架上；两根第一转轴设置在机架一侧，两根第二转轴设置在机架另一侧；两根第一转轴的顶端与其中两个调幅摇青装置的开槽偏心轮分别固定，两根第二转轴的顶端与另外两个调幅摇青装置的开槽偏心轮分别固定；所述的同步带传动机构包括同步带、第一同步带轮和两个第二同步带轮；所述的第一同步带轮和两个第二同步带轮通过同步带连接；同步带传动机构设有两个，两个同步带传动机构的第一同步带轮上下排布固定在驱动电机的输出轴上；其中一个同步带传动机构的两个第二同步带轮与两根第一转轴分别固定；另一个同步带传动机构的两个第二同步带轮与两根第二转轴分别固定；在水平面上，两个同步带传动机构呈对称的两个三角形布置。

该可调幅的仿手工水筛式摇青机的摇青方法，具体如下：

首先顺时针或逆时针转动各调幅摇青装置的调幅旋钮，使各调幅摇青装置的螺母滑块沿对应开槽偏心轮的轨道槽移动至轨道槽上的同一刻度处，从而使各调幅摇青装置的半球形摇篮筛倾角相等，且均等于待摇青茶叶所需的半球形摇篮筛预设倾角；螺母滑块移动过程中，方孔支杆在方轴支杆上的位置自适应改变；然后，将待摇青茶叶放入各调幅摇青装置的半球形摇篮筛中；最后，启动驱动电机，带传动组件带动各调幅摇青装置的开槽偏心轮同步偏心转动，使得各调幅摇青装置的螺母滑块、万向节、方轴支杆、方孔支杆和半球形摇篮筛绕各自方轴支杆的中心轴线做锥面运动，且保持关节轴承的球心为锥面的顶点不变；做锥面运动过程中，方孔支杆在方轴支杆上的位置自适应改变，且支承万向节的滚动轴承使半球形摇篮筛在做锥面运动的同时还能自转，使得半球形摇篮筛内盛放的待摇青茶叶按照所需的半球形摇篮筛预设倾角被来回筛动的同时与半球形摇篮筛内壁发生摩擦，形成三维运动，待摇青茶叶被挤压、摩擦。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明依靠万向节传动，适应了被连接零件之间的夹角在一定范围内变化下的动力传递。尤其地，采用了螺母滑块连接万向节并与偏心轮轨道槽滑动配合的方式，依靠梯形丝杆与螺母滑块所构成的丝杆螺母副，化转动为往复直线运动，且螺母滑块的位置在旋钮调节结束后可自动保持固定。本发明根据所加工茶叶的“个性化”需求，通过旋动调幅旋钮、移动螺母滑块来改变万向节在偏心轮上的位置，快速、方便地实现了半球形摇篮筛倾角的调节，保证了不同老嫩茶叶在摇青前已获得各自所需的较佳摇动幅度。

2、本发明通过以下措施共同保证整机平衡、不干涉、动力传递稳定，以及半球形摇篮筛内盛放的茶叶充分挤压、摩擦，从而获得较好的摇青效果：①关节轴承的球心位于方孔支杆的中心轴线上，使得半球形摇球形篮筛做稳定的锥面运动；②采用方轴支杆与方孔支杆相互嵌套构成滑动副的结构，在改变螺母滑块位置即调幅时，两支杆的组合长度可自动调节，保持了后续动力传递的稳定；③采用带传动组件的两个同步带传动机构在水平面上呈对称的两个三角形布置的传动方式，传动比准确、整机平衡、动力传递稳定、结构紧凑、适应性好；且初始状态下，四个调幅摇青装置中，各开槽偏心轮的轨道槽沿圆周均布，有利于保持整机工作的平衡；④采用的万向节轴叉与螺母滑块上部通过中心轴线竖直设置的滚动轴承连接构成转动副，使半球形摇篮筛在做锥面运动的同时还能实现一定的自转，从而使得半球形摇篮筛内盛放的待摇青茶叶按照所需的半球形摇篮筛预设倾角被来回筛动的同时与半球形摇篮筛内壁还能发生摩擦，以此形成三维运动。

3、本发明采用多个带有筛孔的半球形摇篮筛盛放茶叶，和普通的圆形平面筛盘相比较，单次盛装和加工的茶叶数量多，摇青时茶叶不易散落，且在摇青过程中茶叶所夹带的杂质能及时地通过筛孔排出。

4、本发明采用的半球形摇篮筛，通过其外侧底部中心处连接块的螺纹孔与方孔支杆顶部外螺纹连接，且方孔支杆的螺旋方向与半球形摇篮筛转动方向相同，既保证了运动过程中螺纹连接的可靠性，又方便拆卸、清洗和更换。

附图说明

图1是本发明处于初始状态下的整体结构立体图。

图2是本发明驱动电机转动180°时的整体结构立体图。

图3是本发明拆去半球形摇篮筛后的结构俯视图。

图4是本发明中调幅摇青装置的结构立体图。

图5是本发明中调幅机构的一个结构立体图。

图6是本发明中调幅机构的另一个结构立体图。

图7是本发明处于初始状态下的整体结构俯视图。

图中：1、机架，2、驱动电机，3、第一同步带轮，4、第二同步带轮，5、第一转轴，6、第二转轴，7、同步带，8、轴承架，90、半球形摇篮筛，91、轴承支撑台，92、关节轴承，93、方孔支杆，94、方轴支杆，95、万向节，96、开槽偏心轮，97、调幅旋钮，98、螺母滑块，99、梯形丝杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

如图1、2和3所示，一种可调幅的仿手工水筛式摇青机，包括机架、驱动电机、带传动组件和调幅摇青装置；驱动电机2经带传动组件同步驱动若干调幅摇青装置，带传动组件位于调幅摇青装置下方。

如图1、2、4、5和6所示，调幅摇青装置包括调幅机构和球形筛支撑机构。调幅机构包括万向节95、开槽偏心轮96、螺母滑块98、梯形丝杆99和方轴支杆94；开槽偏心轮96沿径向开设且水平设置的轨道槽与螺母滑块98构成滑动副；水平设置的梯形丝杆99两端通过滚动轴承支承在轨道槽两端壁面开设的轴承孔上，且梯形丝杆99与螺母滑块98的螺纹孔构成螺旋副；螺母滑块98顶面设有一体成型的圆柱形凸台，万向节95一端的轴叉通过轴线竖直设置的滚动轴承支承在圆柱形凸台上，另一端的轴叉与方轴支杆94的圆轴段固定；方轴支杆94由一体成型且同轴设置的圆轴段和方轴段组成。

球形筛支撑机构包括方孔支杆93、关节轴承92、轴承支撑台91和半球形摇篮筛90；方孔支杆93为底端端面开设有方孔、顶端轴段设有外螺纹的阶梯轴；方孔支杆93的方孔与调幅机构中方轴支杆94的方轴段构成滑动副；当螺母滑块98在开槽偏心轮96上的位置发生改变时，方孔支杆93在方轴支杆94上的位置可自适应改变，保证了动力的传递；关节轴承92的内圈固定套置在方孔支杆93上，外圈与轴承支撑台91固定；关节轴承92的球心位于方孔支杆93的中心轴线上；轴承支撑台91固定在机架1上；半球形摇篮筛90的外侧底部中心固定有连接块；连接块中心处开设的螺纹孔与方孔支杆93顶端轴段的外螺纹连接。

实施例二：

在实施例一基础上，开槽偏心轮96位于轨道槽的外沿处沿轨道槽长度方向设有刻度，既可快速确定螺母滑块98所需调节的位移，又可确保各调幅摇青装置的调幅一致性。

实施例三：

在实施例一或实施例二基础上，开槽偏心轮96的轨道槽底面开设有通槽；螺母滑块98为T型块，顶部与开槽偏心轮96的轨道槽构成滑动副，底部置于开槽偏心轮96的通槽中。

实施例四：

在实施例一或实施例二基础上，梯形丝杆99伸出轨道槽外的一端固定有调幅旋钮97，可供调节梯形丝杆99的旋转，便于将调幅旋钮97的转动转化为螺母滑块98的往复移动。

实施例五：

在实施例一或实施例二基础上，方孔支杆93的螺旋方向与半球形摇篮筛90转动方向相同。

实施例六：

在实施例一或实施例二基础上，半球形摇篮筛90上的各筛孔沿半球形摇篮筛90的球面经线以及纬线均匀等距分布。

实施例七：

在实施例四基础上，如图1、2、3和7所示，调幅摇青装置的数量为四个，且初始状态下，四个调幅摇青装置中，各开槽偏心轮96的轨道槽沿圆周均布，这不仅有利于整机工作的平衡，而且大大提高了茶叶的加工效率。

实施例八：

在实施例七基础上，带传动组件由第一转轴5、第二转轴6和同步带传动机构组成；两根第一转轴5以及两根第二转轴6分别通过滚动轴承支承在对应一个轴承架8上，各轴承架8均固定在机架1上；两根第一转轴5设置在机架1一侧，两根第二转轴6设置在机架1另一侧；两根第一转轴5的顶端与其中两个调幅摇青装置的开槽偏心轮96分别固定，两根第二转轴6的顶端与另外两个调幅摇青装置的开槽偏心轮96分别固定；同步带传动机构包括同步带7、第一同步带轮3和两个第二同步带轮4；第一同步带轮3和两个第二同步带轮4通过同步带7连接；同步带传动机构设有两个，两个同步带传动机构的第一同步带轮3上下排布固定在驱动电机2的输出轴上；其中一个同步带传动机构的两个第二同步带轮4与两根第一转轴5分别固定；另一个同步带传动机构的两个第二同步带轮4与两根第二转轴6分别固定；在水平面上，两个同步带传动机构呈对称的两个三角形布置，利于整机的结构紧凑和平衡。

实施例九：

在实施例八基础上，该可调幅的仿手工水筛式摇青机的摇青方法，具体如下：

首先顺时针或逆时针转动各调幅摇青装置的调幅旋钮97，使各调幅摇青装置的螺母滑块98沿对应开槽偏心轮96的轨道槽移动至轨道槽上的同一刻度处，从而使各调幅摇青装置的半球形摇篮筛倾角相等，且均等于待摇青茶叶所需的半球形摇篮筛预设倾角；螺母滑块98移动过程中，方孔支杆93在方轴支杆94上的位置自适应改变；然后，将待摇青茶叶(均匀)放入各调幅摇青装置的半球形摇篮筛90中；最后，启动驱动电机2，带传动组件带动各调幅摇青装置的开槽偏心轮96同步偏心转动，使得各调幅摇青装置的螺母滑块98、万向节95、方轴支杆94、方孔支杆93和半球形摇篮筛90绕各自方轴支杆94的中心轴线做锥面运动，且保持关节轴承92的球心为锥面的顶点不变；做锥面运动过程中，方孔支杆93在方轴支杆94上的位置自适应改变，且支承万向节95的滚动轴承使半球形摇篮筛在做锥面运动的同时还能自转，使得半球形摇篮筛内盛放的待摇青茶叶按照所需的半球形摇篮筛预设倾角被来回筛动的同时与半球形摇篮筛内壁发生摩擦，形成三维运动，待摇青茶叶被充分挤压、摩擦，获得较好的摇青效果。其中，关节轴承使得半球形摇球形篮筛做稳定的锥面运动，方孔支杆93在方轴支杆94上的位置自适应改变，带传动组件的两个同步带传动机构呈对称的两个三角形布置，以及支承万向节95的滚动轴承使半球形摇篮筛在做锥面运动的同时还能自转四个方面特性，保证了本发明具有整机平衡、不干涉，动力传递稳定，从而保证了较好的摇青效果。