2022年带清理装置的梳齿式棉花采收台设计 .pdf

可修改编辑精品doc 带清理装置的梳齿式棉花采收台设计0 引言新疆的棉花生产在全国占有很重要的地位，是我国重要优质棉生产基地之一。采棉机的研制不仅带动植棉生产技术进步，还推动了新疆棉花产业的发展。根据采棉机采摘头的工作原理和采收特点，采收方式可分为选收式（采摘头摘锭有选择性的采收）和统收式（采摘头摘锭无选择性的采收）两类。其中，选收式以水平摘锭式和垂直摘锭式为主要代表；统收式代表主要是软摘锭式、梳指式和梳齿式。选收式采摘头采净率高、含杂率低、适应性较好；但结构复杂、制造困难、造价高。统收式采摘头结构简单，采收效率和采净率较高，收获成本低；但收获的籽棉中含有大量的铃壳、断枝以及碎叶等杂质。与国外采棉机相比，新疆科神农业装备科技开发有限公司研制的4MCS-300 梳齿式棉花收获机，在采收台、风机输送、清理装置方面有了很大的改进；但其采收清理后的棉花含杂率仍比较高，清理能力还需进一步提高。针对这一问题，通过对整体结构设计以及采收平台、输送系统和清理系统3 个方案进行确定，研制了具有清理功能的梳齿式棉花采收台。该采收台集采收与清理于一体；棉花名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 经梳齿采摘后，在采收台上就能进行清杂工作，减小了后继清理难度，提高了棉花清理的质名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 量，降低了籽棉含杂率。1 采收台的整体结构和工作原理1.1 梳齿式棉花采收台整体结构该梳齿式棉花采收台增加了清理装置，棉花经梳齿采收后，直接进行清理， 后经输棉搅龙输送到风机输送装置。其结构主要包括：梳齿总成、拨棉辊、刺钉辊、回收辊、机架、锯齿辊、回收锯齿辊、刷棉辊、减速器、输棉搅龙、仿形架和防起棉辊等，如图1 所示。1.2 工作原理随着采棉机的前进，棉株进入梳齿之间的缝隙，棉铃经梳齿梳下来向后移动，由拨棉辊拨向后面的刺钉辊，经刺钉辊输送到一定高度，再由回收辊抛给锯齿辊；刷棉辊把锯齿辊和回收锯齿辊上钩住的棉花刷下来，落人输棉搅龙，由输棉搅龙将棉铃输送到出口位置，进入风管。2 设计方案目前，针对4MCS-300 梳齿式棉花收获机存在的问题，对梳齿采收台进行改进：在采收台上增加清理装置，在棉花进入风机输送之前清理掉部分大杂，降低了后继清理中的难度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 2.1 采收平台方案采收平台是梳齿式棉花采收台的核心，作为主要工作部件，对棉花收获有着至关重要的影响，主要包括梳齿总成和防起棉辊。梳齿焊合作为梳齿总成的重要焊合部件，主要包括梳齿齿尖、梳齿和梳齿立板。梳齿呈长条状；截面采用 V型，梳齿齿尖和梳齿立板焊合到梳齿上。整个梳齿焊合部分以14cm 的间隙均匀纵向分布，并与地面形成一定的角度，结构如图2 所示。2.2 输送系统方案输送系统作为连接采收平台和清理系统的重要部分，是梳齿式棉花采收台的关键。采摘的棉铃需要输送到一定高度，才能进行清理。该输送系统采用的输送方式主要有刺钉辊式和链扒式两种。根据它们各自的结构和特点，链扒式结构简单， 但输送和除杂效果不好；刺钉辊式结构较复杂，能够最大限度地把棉花和杂质分开，在进入清理系统前能够清理掉部分杂质，经刺钉辊击打后的棉铃蓬松，便于清理系统的清理工作。刺钉辊式输送系统主要由刺钉辊和圆钢格条筛网组成。刺钉辊与圆钢格条筛网共同作用，能够达到很好的清杂和松棉效果。该系统采用3 个刺钉辊配合圆钢格条筛网方式输送。为保证籽棉在输送过程更畅通，3 个刺钉辊转速是递增的， 递增率大于3% 。根据刺钉辊转速与除杂效能之间关名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 系可知：刺钉辊表面线速度为8 - llm/s时清杂效能最好，圆钢格条筛网的圆弧度控制在11001150。根据籽棉的品质和棉瓣的大小，刺钉尖端与圆钢格条筛网表面距离一般为14 - 20mm 。其配合示意图如图3 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 2.3 清理系统方案该系统作为梳齿式采收台的主要清理部分，目的就是在进行后继清理前，清理掉部分大杂，以减少风机输送量和后继清理箱的清杂难度。籽棉清理的好坏对扎花质量起着很大的作用。目前主要有以下几种清理部件：刺钉滚筒、 锯齿滚筒、 锯片滚筒、绞龙式棒条滚筒和气流式等。不同清理部件有不同的清理特性，锯齿滚筒式清理既可以清除籽棉中的大颗粒杂物，如铃壳、僵瓣，也可以清除籽棉中的小颗粒杂物，如棉叶、不孕籽，还能起到松棉的作用。该系统的清理部件由锯齿辊及周围的钢丝刷、尘棒、隔条栅、刷棉辊构成。其结构如图4 所示。3 主要工作部件设计3.1 锯齿梳齿采收后的棉花由刺钉辊输送给锯齿辊。含杂籽棉进入锯齿，锯齿把籽棉中的纤维钩住，并随锯齿辊运动。籽棉与杂质在锯齿上有不同的物理特性，籽棉被钩住，杂质随锯齿辊产生很大的离心力，锯齿的钩住能力影响了籽棉的清杂效果。由于摩擦力的作用，在AABC内的纤维可以钩住不动，如图5 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 由公式知锯齿的钩住能力与齿距的平方成正比。对于整个锯片来说，齿距也取决于锯片的齿数，则整个锯片的钩住能力为F= C,rrZD2/z (3) 其中， D为锯齿辊直径。由式 (3) 可知，锯齿的钩住能力与锯片的齿数成正比。3.2 钢丝刷与锯齿辊的配合籽棉经刺钉辊喂给锯齿辊后，锯齿辊钩住含有杂质的籽棉，随锯齿辊转动；与钢丝刷接触时，由于钢丝刷具有弹性，从而使籽棉被锯齿钩的更紧；并对籽棉进行擦拭梳理使其松解，使纤维内部的杂质暴露于表面，有助于杂质与籽棉的分离。 本方案设计钢丝刷刷条伸入锯齿齿尖1 2mm ；钢丝规格为丝长145mm ，直径 0.6mm 。3.3 锯齿辊锯齿辊与除杂棒共同作用，可以刮落籽棉表层的杂质。籽棉随锯齿辊转动，并在离心力的作用下，有向外甩出的可能；但在锯齿钩拉和纤维间的抱合力（锯齿对纤维的摩擦力）作用下，不会飞出去。其受力情况如图6 所示。籽棉受到的主要力是离心力和锯齿对籽棉的摩擦力。杂质在离心力R的作用下脱离籽棉，由离心力公式R=ma 可知，当杂质所受的离心力大于与纤维之间的抱合力，杂质就会脱离纤维飞出去。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 锯齿辊直径越大，表面的线速度越大，被钩住的籽棉的加速度就越大，杂质所受的离心力就越大。当杂质碰到除杂棒时，由于碰撞减小了杂质与纤维的抱合力，杂质更容易脱离籽棉。除杂棒与锯齿的间距及除杂棒间隙，对籽棉的清理也具有一定的影响。本装置锯齿辊直径为qb420mm ，转速为 255r/min ；回收锯齿辊直径为350mm ，转速为 294r/min 。3.4 刷棉辊刷棉辊的作用是将锯齿辊上钩住的籽棉刷拨下来，以保证锯齿辊不间断地清理籽棉。当籽棉与毛刷接触时，由于毛刷的线速度大于锯齿辊线速度，以及毛刷条与纤维的摩擦因数大于锯齿齿表面与纤维的摩擦因数，这样毛刷对锯齿上的籽棉有一个刷力；刷棉辊转速越大，对锯齿上的籽棉的刷力就越大，更易刷掉钩住的籽棉。要将锯齿上的籽棉纤维完全吹刷下来，必须保证刷棉辊与锯齿辊的线速比大于某个值。依据线速度公式可得4 田间试验在兵团农八师145 团试验田对样机进行田间试验，主要试验设备：带清理装置采收台、4 MCS - 300梳齿式棉花收获机清理装置、福田雷沃55.015kW（75 马力）拖拉机、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 电子天平和机械天平。测试指标包括：采净率、撞落棉率和经梳齿式棉花收获机清理装置清理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 可修改编辑精品doc 由表 1 中测试结果可以看出，带清理装置的梳齿式采收台的各项技术指标达到了技术指标要求；4MCS-300梳齿式棉花收获机检测含杂率为15.1%， 该采收台降低了含杂率。5 结论研制的带清理装置的梳齿式棉花采收台，解决了4MCS-300梳齿式棉花收获机含杂率高的问题，减小了后继清理难度，使整机的总体清理质量有了大的提高。其对梳齿式采棉机的推广意义重要，可促进新疆植棉产业的发展。韩宁 1，温浩军 2，陈学庚 2，周敦兴 3（1石河子大学机械电气工程学院2新疆农垦科学院机械装备研究所； 3新疆科神农业装备科技开发有限公司） . . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -