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茶叶原产于中国,是中国的特殊食品之一,我国是探索并食用茶叶最早的国家,也是当前茶种类最丰富的国家之一,时至今日我国的茶园面积仍然处在世界第一的位置,每年的产量也处在世界第一的位置,出口处在世界第二的位置。拿产自云南的普洱茶来说,其渥堆发酵的时间大约需要一个半月左右,每隔5天左右要进行一次翻堆作业,把结成团的茶叶打散解块,可以让中间和四周的茶叶混合均匀,提高渥堆里面的供氧情况,以此来适应各种微生物的好氧需求,最终让整堆的茶叶上下、左右都发酵的很均匀,获得较好的质量效果,眼下这种翻堆作业几乎全部由人工来实现,机械化生产的程度普遍非常低,生产的工具大多是钉耙、铁铲等。因此探索黑茶翻堆技术,研制新型的翻堆设备,提高黑茶的生产效率和质量显得迫在眉睫。本研究通过对大量的文献进行检索和研究调查,针对翻堆作业过程中存在劳动强度大,劳动条件差,清洁卫生不规范等问题,在对国内外翻抛设备和技术进行比较的基础上,并通过与黑茶渥堆发酵的各项工艺参数相结合,运用PROE和CAXA对黑茶翻堆机进行了三维和二维造型,并在ADAMS中形成了翻堆装置的仿真模型,进而对辊筒进行运动仿真。仿真结果与理论模型计算相吻合,理论模型得到仿真结果的印证与支持,说明理论模型的条件假设合理,并利用MATLAB对螺距S和翻堆装置的输送效率η0进行了优选。为了探寻较理想的翻堆作业效果,深入分析了辊筒的翻堆原理与翻堆质量影响因素,选取翻堆装置外圆线速度、机器前进速度和两者的速比作为翻堆质量的主要影响因素;设计并加工了翻堆转速和高度、机器前进速度可调的样机,以两个主要影响因素为因子,进行了翻堆的正交试验研究。通过极差分析,得出了影响翻堆质量评价指标(翻堆前后的温差、含水率变化、蓬松率)较优的组合:翻堆装置外圆线速度400m/min,机器前进速度3.33m/min,速比120。试验结果为翻堆前后温差变化10.5℃,含水率变化0.68%,蓬松率123.58%,对翻堆作业起到了很好的促进作用。翻堆试验证明了黑茶翻堆机设计的正确性,并很好的展示了工作性能。本设计成功填补了我国自走式黑茶翻堆机设计的空白,为我国黑茶的发展起到了促进作用。