CN109740171A - 一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，包括如下步骤：步骤一：建立茶叶颗粒模型；步骤二：确定影响球形茶成型的机械功；步骤三：计算茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁摩擦做功；步骤四：计算茶叶颗粒间挤压力做功；步骤五：茶叶颗粒间的内摩擦力做功；步骤六：计算单位周期内茶叶颗粒群机械功的做功效率；本发明针对缺乏球形茶加工设备成形能力的评价指标，提出了一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，对提高球形茶加工品质的提高意义深远，提出了球形的茶叶颗粒群所做的机械功效率作为球形茶炒干机加工设备成形能力的评价指标，为球形茶炒干机的设计和数字化控制提供依据。

Description

一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法

技术领域

本发明涉及茶叶加工技术领域，更具体的说，尤其涉及一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法。

背景技术

自我国茶叶产量在2005年超过印度成为最大茶叶产国以来，国人对茶叶品质要求越来越高，这就必须要有良好的专业化研究机构，加强茶叶加工机械化程度，建立良好的基础设施。

但是长期以来对球形茶加工设备成形能力的评价并没有相关量化评价指标，提出较科学的评价指标，对提高球形茶加工品质的提高意义深远。

针对缺乏球形茶加工设备成形能力的评价指标，因此本发明提出了一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法。从球形茶翻炒成形技术展开研究，球形茶在加工过程中，茶叶颗粒在锅体内运动将产生颗粒与锅壁间摩擦、颗粒间的摩擦和颗粒间的挤压等过程，在茶叶受热收缩的情况下，摩擦和挤压将对球形茶成形产生较大的影响，本方法定义这些摩擦和挤压所做的机械功为加工中成形机械功，并对其进行了理论分析，借助于球形茶加工过程的数值模拟，提取相关数据进行数值计算，并根据茶叶颗粒在炒茶锅内的实际分布情况，提出茶叶颗粒群所做的机械功效率作为球形茶炒干机加工设备成形能力的评价指标，为球形茶炒干机的设计和数字化控制提供依据，从而提高球形茶加工的品质。

发明内容

本发明的目的在于解决现有球形茶加工设备成型能力缺乏评价指标从而影响球形茶加工的最终品质的问题，提出了一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，提出茶叶颗粒群所做的机械功效率作为球形茶炒干机加工设备成形能力的评价指标，为球形茶炒干机的设计和数字化控制提供依据，从而提高球形茶加工的品质。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，包括如下步骤：

步骤一：建立茶叶颗粒模型

球形茶加工设备的炒茶锅内茶叶颗粒受到炒板的运动加速度的作用下产生挤压，假设茶叶颗粒为球形颗粒，炒茶锅内的所有茶叶颗粒组成茶叶颗粒群，茶叶颗粒群内的任何一颗茶叶颗粒将同时与12个茶叶颗粒接触，这12个茶叶颗粒包括沿着炒板运动方向的上下两层各设置的三颗呈“品”字形分布的茶叶颗粒与茶叶颗粒位于同一平面的周围设置有六颗呈六边形分布茶叶颗粒；

假设炒板的运动加速度为ε，茶叶颗粒运动方向与相邻任何一颗茶叶颗粒挤压力方向间的夹角为π/6，则单颗茶叶颗粒之间的挤压力F_j为：F_j＝mε_maxcos(π/6)；

茶叶颗粒之间的摩擦力F_nf为：F_nf＝μ_nF_j；

步骤二：确定影响球形茶成型的机械功

影响球形茶的茶叶颗粒群成型的机械功包括茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁摩擦做功W1，茶叶颗粒间挤压力做功W₂和茶叶颗粒间的内摩擦力做功W₃，总机械功为：

W＝W₁+W₂+W₃

步骤三：计算茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁摩擦做功

假设颗粒从炒茶锅内的锅体底部出发沿锅壁运动到颗粒抛出锅体时，茶叶颗粒在炒茶锅内运动的距离为S，那么茶叶颗粒与锅壁摩擦做功W₁，其中F_f为茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁之间的摩擦力：

其中，S＝θRθ为茶叶在炒锅中移动的角度，R为炒锅半径；

步骤四：计算茶叶颗粒间挤压力做功

炒茶锅内茶叶颗粒在挤压力的作用下，将产生挤压变形，由步骤一可知，茶叶颗粒为球形颗粒，任意一颗茶叶颗粒沿炒板运动方向上下两层各有三颗茶叶颗粒与这颗茶叶颗粒相接触，则任意一颗茶叶颗粒上共有6个挤压点，根据赫兹理论中球体与球体的接触类型可知，每个挤压点的挤压变形量b为：

其中ν₁、ν₂分别为相接触的两颗茶叶颗粒的泊松比，E₁、E₂分别为相接触的两颗茶叶颗粒的弹性模量，R₁、R₂为相接触的两颗茶叶颗粒的半径，P(P＝mε_max)为炒板对茶叶颗粒的接触力，假设茶叶颗粒的泊松比、弹性模量和茶叶颗粒的半径都相等，令每颗茶叶颗粒的泊松比、弹性模量和茶叶颗粒的半径分别为ν、E和r，那么每个挤压点的挤压变形量b可简化为：

其中：P＝Fj/cos(π/6)，则每个挤压点的最大挤压变形量b_max为：

单一茶叶颗粒的挤压变形功W₂为：W₂＝6F_jb_max；

步骤五：茶叶颗粒间的内摩擦力做功

炒茶锅内单颗茶叶颗粒在挤压力的作用下，还需克服3颗茶叶颗粒的内摩擦力，假设加工过程中茶叶颗粒的运动距离为S_n，则内摩擦力做功为：

W₃＝3F_nS_n；

球形茶在炒茶锅内翻炒成形过程是离散相颗粒之间能量的传递过程，通过基于离散元素法的分析软件EDEM进行茶叶颗粒翻炒成形过程的数值模拟，并确定茶叶颗粒在球形茶炒干机的茶叶锅内的翻炒周期内茶页颗粒群内摩擦运动的距离；

当茶叶颗粒在炒茶锅内翻炒时，在Hertz理论基础上建立接触模型，切向力是建立在Mindlin-Deresiewiez的研究上，将法向力以及切向力进行叠加得到的合力和合力矩，其中考虑到茶叶颗粒间因含水分等原因发生明显粘结和团聚，所以采用JKR Cohesion接触模型求解；

球形茶在炒茶锅内翻炒的成形过程中，茶叶颗粒在炒板的作用下不断被抛起和抛散，茶叶颗粒周期性的先从炒茶机的锅体底部出发，在炒茶锅内做摩擦运动，当茶叶颗粒在炒茶锅体内达到一定高度时然后抛起做斜抛运动，再落到炒茶锅上并不断重复以上运动；为此选取炒板翻炒运动周期内四个典型位置的茶叶颗粒为研究对象，四个典型位置的茶叶颗粒需要保证茶叶颗粒之间是充分接触的；

对四个典型位置的茶叶颗粒进行标记，并分析某一位置单颗茶叶颗粒在炒茶锅内的轨迹运动情况，获取得到某一位置的单颗茶叶颗粒的颗粒轨迹图；

得到某一位置的单颗茶叶颗粒的颗粒轨迹图后，对选取的茶叶颗粒的颗粒轨迹图进行提取，得到研究对象的茶叶颗粒在炒板翻炒周期内颗粒群内摩擦运动的距离S_n，获取方法为当茶叶颗粒刚落到锅体时，利用软件提取该位置时颗粒的位置坐标为(x₁,y₁,z₁)，此位置炒干机锅体内炒板的中心位置的坐标为(x₂,y₂,z₂)，当茶叶颗粒抛洒时根据轨迹跟踪，此时茶叶颗粒的坐标为(x₃,y₃,z₃)，炒板的中心位置坐标为(x₄,y₄,z₄)；则茶叶颗粒从锅体出发到最后抛洒时，研究的茶叶颗粒在茶叶颗粒群中相对走过的距离的计算公式为：

利用上式对四个典型位置的茶叶颗粒在炒板翻炒周期内颗粒间摩擦运动的距离进行坐标提取求解，分别用S_n1、S_n2、S_n3和S_n4表示，最后再对四个位置得到的结果进行算术平均，作为翻炒周期内茶叶颗粒间摩擦运动的距离；

步骤六：计算单位周期内茶叶颗粒群机械功的做功效率

根据茶叶实际加工情况，则单位周期内茶叶颗粒群机械功做功效率η为：

进一步的，由于球形茶加工设备的运动参数不同，炒板翻炒周期T(T＝2π/ω₀)不同，翻炒周期下的单颗粒茶叶与锅壁摩擦做功W₁、茶叶颗粒间相互挤压做功W₂、茶叶颗粒间的内摩擦力做功W₃都不相同，对应三者之和的总机械功W也不相同；

在球形茶实际翻炒加工过程中，茶叶颗粒与锅壁接触的茶叶颗粒和不接触锅壁的茶叶颗粒体积比并不一样，为了能更实际反应颗粒群加工过程中茶叶颗粒与锅壁摩擦做功、茶叶颗粒间相互挤压做功、茶叶颗粒间的内摩擦力做功的情况，则需要对颗粒群在锅体内翻炒情况进行分析，确定茶叶颗粒与锅壁接触的茶叶颗粒体积，茶叶颗粒在锅体内分布情况为：

式中δ为茶叶休止角，γ为茶叶容重，M为锅内茶叶质量，当炒茶锅内茶叶颗粒平均半径为r时，可以求得茶叶颗粒间相互运动的茶叶体积和与锅壁相互运动的茶叶体积比k：

进一步的，茶叶颗粒在炒茶机翻炒过程中的数值模拟流程如下：

1)建立球形茶的炒茶机模型和茶叶颗粒模型；

2)设置茶叶颗粒之间和茶叶颗粒与炒茶锅之间的接触参数；

3)导入炒茶机模型并设置炒板运动参数；

4)进行翻炒过程中的数值模拟；

5)完成数值模拟并提取茶叶颗粒坐标以分析计算S_n。

本发明的有益效果在于：

1、本发明针对缺乏球形茶加工设备成形能力的评价指标，提出了一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，对提高球形茶加工品质的提高意义深远。

2、本发明提出了球形的茶叶颗粒群所做的机械功效率作为球形茶炒干机加工设备成形能力的评价指标，为球形茶炒干机的设计和数字化控制提供依据。

3、本发明借助于球形茶加工过程的数值模拟，提取相关数据进行数值计算，增加了球形茶加工设备的评测方法结果的可信度。

4、本发明通过模型建立并进行仿真，得出了茶叶颗粒群内摩擦运动的距离，提高了机械功的计算精度。

附图说明

图1是本发明的茶叶颗粒群内茶叶颗粒分布的挤压力示意图。

其中箭头指向为茶叶颗粒群的运动方向。

图2是赫兹理论球体与球体的接触模型。

图3是本发明茶叶颗粒翻炒过程数值模拟流程。

图4是本发明典型位置的茶叶颗粒的位置示意图。

图中1-茶叶颗粒、2-炒茶锅。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～4所示，一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，包括如下步骤：

步骤一：建立茶叶颗粒模型

球形茶加工设备的炒茶锅内茶叶颗粒受到炒板的运动加速度的作用下产生挤压，假设茶叶颗粒为球形颗粒，炒茶锅内的所有茶叶颗粒组成茶叶颗粒群，茶叶颗粒群内的任何一颗茶叶颗粒将同时与12个茶叶颗粒接触，这12个茶叶颗粒包括沿着炒板运动方向的上下两层各设置的三颗呈“品”字形分布的茶叶颗粒与茶叶颗粒位于同一平面的周围设置有六颗呈六边形分布茶叶颗粒；

假设炒板的运动加速度为ε，茶叶颗粒运动方向与相邻任何一颗茶叶颗粒挤压力方向间的夹角为π/6，则单颗茶叶颗粒之间的挤压力F_j为：F_j＝mε_maxcos(π/6)；

茶叶颗粒之间的摩擦力F_nf为：F_nf＝μ_nF_j；

步骤二：确定影响球形茶成型的机械功

影响球形茶的茶叶颗粒群成型的机械功包括茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁摩擦做功W₁，茶叶颗粒间挤压力做功W₂和茶叶颗粒间的内摩擦力做功W₃，总机械功为：

W＝W₁+W₂+W₃

步骤三：计算茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁摩擦做功

假设颗粒从炒茶锅内的锅体底部出发沿锅壁运动到颗粒抛出锅体时，茶叶颗粒在炒茶锅内运动的距离为S，那么茶叶颗粒与锅壁摩擦做功W₁，其中F_f为茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁之间的摩擦力：

其中，S＝θRθ为茶叶在炒锅中移动的角度，R为炒锅半径；

步骤四：计算茶叶颗粒间挤压力做功

炒茶锅内茶叶颗粒在挤压力的作用下，将产生挤压变形，由步骤一可知，茶叶颗粒为球形颗粒，任意一颗茶叶颗粒沿炒板运动方向上下两层各有三颗茶叶颗粒与这颗茶叶颗粒相接触，则任意一颗茶叶颗粒上共有6个挤压点，根据赫兹理论中球体与球体的接触类型可知，每个挤压点的挤压变形量b为：

其中ν₁、ν₂分别为相接触的两颗茶叶颗粒的泊松比，E₁、E₂分别为相接触的两颗茶叶颗粒的弹性模量，R₁、R₂为相接触的两颗茶叶颗粒的半径，P(P＝mε_max)为炒板对茶叶颗粒的接触力，假设茶叶颗粒的泊松比、弹性模量和茶叶颗粒的半径都相等，令每颗茶叶颗粒的泊松比、弹性模量和茶叶颗粒的半径分别为ν、E和r，那么每个挤压点的挤压变形量b可简化为：

其中：P＝Fj/cos(π/6)，则每个挤压点的最大挤压变形量b_max为：

单一茶叶颗粒的挤压变形功W₂为：W₂＝6F_jb_max；

步骤五：茶叶颗粒间的内摩擦力做功

炒茶锅内单颗茶叶颗粒在挤压力的作用下，还需克服3颗茶叶颗粒的内摩擦力，假设加工过程中茶叶颗粒的运动距离为S_n，则内摩擦力做功为：

W₃＝3F_nfS_n；

球形茶在炒茶锅内翻炒成形过程是离散相颗粒之间能量的传递过程，通过基于离散元素法的分析软件EDEM进行茶叶颗粒翻炒成形过程的数值模拟，并确定茶叶颗粒在球形茶炒干机的茶叶锅内的翻炒周期内茶页颗粒群内摩擦运动的距离；

当茶叶颗粒在炒茶锅内翻炒时，在Hertz理论基础上建立接触模型，切向力是建立在Mindlin-Deresiewiez的研究上，将法向力以及切向力进行叠加得到的合力和合力矩，其中考虑到茶叶颗粒间因含水分等原因发生明显粘结和团聚，所以采用JKR Cohesion接触模型求解；

球形茶在炒茶锅内翻炒的成形过程中，茶叶颗粒在炒板的作用下不断被抛起和抛散，茶叶颗粒周期性的先从炒茶机的锅体底部出发，在炒茶锅内做摩擦运动，当茶叶颗粒在炒茶锅体内达到一定高度时然后抛起做斜抛运动，再落到炒茶锅上并不断重复以上运动；为此选取炒板翻炒运动周期内四个典型位置的茶叶颗粒为研究对象，四个典型位置的茶叶颗粒需要保证茶叶颗粒之间是充分接触的；

对四个典型位置的茶叶颗粒进行标记，并分析某一位置单颗茶叶颗粒在炒茶锅内的轨迹运动情况，获取得到某一位置的单颗茶叶颗粒的颗粒轨迹图；

得到某一位置的单颗茶叶颗粒的颗粒轨迹图后，对选取的茶叶颗粒的颗粒轨迹图进行提取，得到研究对象的茶叶颗粒在炒板翻炒周期内颗粒群内摩擦运动的距离S_n，获取方法为当茶叶颗粒刚落到锅体时，利用软件提取该位置时颗粒的位置坐标为(x₁,y₁,z₁)，此位置炒干机锅体内炒板的中心位置的坐标为(x₂,y₂,z₂)，当茶叶颗粒抛洒时根据轨迹跟踪，此时茶叶颗粒的坐标为(x₃,y₃,z₃)，炒板的中心位置坐标为(x₄,y₄,z₄)；则茶叶颗粒从锅体出发到最后抛洒时，研究的茶叶颗粒在茶叶颗粒群中相对走过的距离的计算公式为：

利用上式对四个典型位置的茶叶颗粒在炒板翻炒周期内颗粒间摩擦运动的距离进行坐标提取求解，分别用S_n1、S_n2、S_n3和S_n4表示，最后再对四个位置得到的结果进行算术平均，作为翻炒周期内茶叶颗粒间摩擦运动的距离；

步骤六：计算单位周期内茶叶颗粒群机械功的做功效率

根据茶叶实际加工情况，则单位周期内茶叶颗粒群机械功做功效率η为：

由于球形茶加工设备的运动参数不同，炒板翻炒周期T(T＝2π/ω₀)不同，翻炒周期下的单颗粒茶叶与锅壁摩擦做功W₁、茶叶颗粒间相互挤压做功W₂、茶叶颗粒间的内摩擦力做功W₃都不相同，对应三者之和的总机械功W也不相同；

在球形茶实际翻炒加工过程中，茶叶颗粒与锅壁接触的茶叶颗粒和不接触锅壁的茶叶颗粒体积比并不一样，为了能更实际反应颗粒群加工过程中茶叶颗粒与锅壁摩擦做功、茶叶颗粒间相互挤压做功、茶叶颗粒间的内摩擦力做功的情况，则需要对颗粒群在锅体内翻炒情况进行分析，确定茶叶颗粒与锅壁接触的茶叶颗粒体积，茶叶颗粒在锅体内分布情况为：

式中δ为茶叶休止角，γ为茶叶容重，M为锅内茶叶质量，当炒茶锅内茶叶颗粒平均半径为r时，可以求得茶叶颗粒间相互运动的茶叶体积和与锅壁相互运动的茶叶体积比k：

茶叶颗粒在炒茶机翻炒过程中的数值模拟流程如下：

6)建立球形茶的炒茶机模型和茶叶颗粒模型；

7)设置茶叶颗粒之间和茶叶颗粒与炒茶锅之间的接触参数；

8)导入炒茶机模型并设置炒板运动参数；

9)进行翻炒过程中的数值模拟；

10)完成数值模拟并提取茶叶颗粒坐标以分析计算S_n。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (3)

1.一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：建立茶叶颗粒模型

球形茶加工设备的炒茶锅内茶叶颗粒受到炒板的运动加速度的作用下产生挤压，假设茶叶颗粒为球形颗粒，炒茶锅内的所有茶叶颗粒组成茶叶颗粒群，茶叶颗粒群内的任何一颗茶叶颗粒将同时与12个茶叶颗粒接触，这12个茶叶颗粒包括沿着炒板运动方向的上下两层各设置的三颗呈“品”字形分布的茶叶颗粒与茶叶颗粒位于同一平面的周围设置有六颗呈六边形分布茶叶颗粒；

假设炒板的运动加速度为ε，茶叶颗粒运动方向与相邻任何一颗茶叶颗粒挤压力方向间的夹角为π/6，则单颗茶叶颗粒之间的挤压力F_j为：F_j＝mε_maxcos(π/6)；

茶叶颗粒之间的摩擦力F_nf为：F_nf＝μ_nF_j；

步骤二：确定影响球形茶成型的机械功

影响球形茶的茶叶颗粒群成型的机械功包括茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁摩擦做功W₁，茶叶颗粒间挤压力做功W₂和茶叶颗粒间的内摩擦力做功W₃，总机械功为：

W＝W₁+W₂+W₃

步骤三：计算茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁摩擦做功

假设颗粒从炒茶锅内的锅体底部出发沿锅壁运动到颗粒抛出锅体时，茶叶颗粒在炒茶锅内运动的距离为S，那么茶叶颗粒与锅壁摩擦做功W₁，其中F_f为茶叶颗粒与炒茶锅的锅壁之间的摩擦力：

其中，S＝θRθ为茶叶在炒锅中移动的角度，R为炒锅半径；

步骤四：计算茶叶颗粒间挤压力做功

炒茶锅内茶叶颗粒在挤压力的作用下，将产生挤压变形，由步骤一可知，茶叶颗粒为球形颗粒，任意一颗茶叶颗粒沿炒板运动方向上下两层各有三颗茶叶颗粒与这颗茶叶颗粒相接触，则任意一颗茶叶颗粒上共有6个挤压点，根据赫兹理论中球体与球体的接触类型可知，每个挤压点的挤压变形量b为：

其中ν₁、ν₂分别为相接触的两颗茶叶颗粒的泊松比，E₁、E₂分别为相接触的两颗茶叶颗粒的弹性模量，R₁、R₂为相接触的两颗茶叶颗粒的半径，P(P＝mε_max)为炒板对茶叶颗粒的接触力，假设茶叶颗粒的泊松比、弹性模量和茶叶颗粒的半径都相等，令每颗茶叶颗粒的泊松比、弹性模量和茶叶颗粒的半径分别为ν、E和r，那么每个挤压点的挤压变形量b可简化为：

其中：P＝Fj/cos(π/6)，则每个挤压点的最大挤压变形量b_max为：

单一茶叶颗粒的挤压变形功W₂为：W₂＝6F_jb_max；

步骤五：茶叶颗粒间的内摩擦力做功

炒茶锅内单颗茶叶颗粒在挤压力的作用下，还需克服3颗茶叶颗粒的内摩擦力，假设加工过程中茶叶颗粒的运动距离为Sn，则内摩擦力做功为：

W₃＝3F_nfS_n；

球形茶在炒茶锅内翻炒成形过程是离散相颗粒之间能量的传递过程，通过基于离散元素法的分析软件EDEM进行茶叶颗粒翻炒成形过程的数值模拟，并确定茶叶颗粒在球形茶炒干机的茶叶锅内的翻炒周期内茶页颗粒群内摩擦运动的距离；

当茶叶颗粒在炒茶锅内翻炒时，在Hertz理论基础上建立接触模型，切向力是建立在Mindlin-Deresiewiez的研究上，将法向力以及切向力进行叠加得到的合力和合力矩，其中考虑到茶叶颗粒间因含水分等原因发生明显粘结和团聚，所以采用JKR Cohesion接触模型求解；

球形茶在炒茶锅内翻炒的成形过程中，茶叶颗粒在炒板的作用下不断被抛起和抛散，茶叶颗粒周期性的先从炒茶机的锅体底部出发，在炒茶锅内做摩擦运动，当茶叶颗粒在炒茶锅体内达到一定高度时然后抛起做斜抛运动，再落到炒茶锅上并不断重复以上运动；为此选取炒板翻炒运动周期内四个典型位置的茶叶颗粒为研究对象，四个典型位置的茶叶颗粒需要保证茶叶颗粒之间是充分接触的；

对四个典型位置的茶叶颗粒进行标记，并分析某一位置单颗茶叶颗粒在炒茶锅内的轨迹运动情况，获取得到某一位置的单颗茶叶颗粒的颗粒轨迹图；

得到某一位置的单颗茶叶颗粒的颗粒轨迹图后，对选取的茶叶颗粒的颗粒轨迹图进行提取，得到研究对象的茶叶颗粒在炒板翻炒周期内颗粒群内摩擦运动的距离S_n，获取方法为当茶叶颗粒刚落到锅体时，利用软件提取该位置时颗粒的位置坐标为(x₁,y₁,z₁)，此位置炒干机锅体内炒板的中心位置的坐标为(x₂,y₂,z₂)，当茶叶颗粒抛洒时根据轨迹跟踪，此时茶叶颗粒的坐标为(x₃,y₃,z₃)，炒板的中心位置坐标为(x₄,y₄,z₄)；则茶叶颗粒从锅体出发到最后抛洒时，研究的茶叶颗粒在茶叶颗粒群中相对走过的距离的计算公式为：

利用上式对四个典型位置的茶叶颗粒在炒板翻炒周期内颗粒间摩擦运动的距离进行坐标提取求解，分别用S_n1、S_n2、S_n3和S_n4表示，最后再对四个位置得到的结果进行算术平均，作为翻炒周期内茶叶颗粒间摩擦运动的距离；

步骤六：计算单位周期内茶叶颗粒群机械功的做功效率

根据茶叶实际加工情况，则单位周期内茶叶颗粒群机械功做功效率η为：

2.根据权利要求1所述的一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，其特征在于：由于球形茶加工设备的运动参数不同，炒板翻炒周期T(T＝2π/ω₀)不同，翻炒周期下的单颗粒茶叶与锅壁摩擦做功W₁、茶叶颗粒间相互挤压做功W₂、茶叶颗粒间的内摩擦力做功W₃都不相同，对应三者之和的总机械功W也不相同；

在球形茶实际翻炒加工过程中，茶叶颗粒与锅壁接触的茶叶颗粒和不接触锅壁的茶叶颗粒体积比并不一样，为了能更实际反应颗粒群加工过程中茶叶颗粒与锅壁摩擦做功、茶叶颗粒间相互挤压做功、茶叶颗粒间的内摩擦力做功的情况，则需要对颗粒群在锅体内翻炒情况进行分析，确定茶叶颗粒与锅壁接触的茶叶颗粒体积，茶叶颗粒在锅体内分布情况为：

式中δ为茶叶休止角，γ为茶叶容重，M为锅内茶叶质量，当炒茶锅内茶叶颗粒平均半径为r时，可以求得茶叶颗粒间相互运动的茶叶体积和与锅壁相互运动的茶叶体积比k：

3.根据权利要求1所述的一种球形茶加工设备对球形茶成形能力的评测方法，其特征在于：茶叶颗粒在炒茶机翻炒过程中的数值模拟流程如下：

1)建立球形茶的炒茶机模型和茶叶颗粒模型；

2)设置茶叶颗粒之间和茶叶颗粒与炒茶锅之间的接触参数；

3)导入炒茶机模型并设置炒板运动参数；

4)进行翻炒过程中的数值模拟；

5)完成数值模拟并提取茶叶颗粒坐标以分析计算S_n。