自走型梳脱式采棉机的设计与研究

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1、2015年4月农机化研究第4期自走型梳脱式采棉机的设计与研究刘旋峰，张佳喜，郭兆峰，牛长河，孙小丽，蒋永新，王学农，陈发(新疆农业科学院农业机械化研究所，乌鲁木齐830091)摘要:针对人工采摘棉花费用不断上升、植棉成本较高的问题，依托多项关键自有专利技术，研究设计了一种自走型梳脱式采棉机，并重点论述了关键部件的工作原理、结构、三维建模和整机试验情况。该机型能适用于多种棉花种植模式，可一次性完成棉花采摘和清杂两项工序。田间试验结果表明，该机的采摘率≥93%、落地棉率≤5%、含杂率≤20%，主要性能指标达到

2、设计要求。关键词:采棉机;梳脱式;自走型+中图分类号:S225．911文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)04－0099－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.04.023输送、液压传动、棉箱等部件与梳脱式采摘台挂接，如0引言图1所示。随着棉花种植面积不断扩大，新疆对棉花生产机械化的要求也越来越迫切。在棉花采收环节，常规的人工作业生产效率低、收获期长、工作量大、生产条件艰苦、劳动强度大，不仅需要动员机关干部、职工、学生一起参加采收，每年还得从省外雇佣百万拾花工进

3、行作业。尽管如此，每年仍有大量后期花因缺乏劳力采收而损失掉。据了解，由于近年来“民工荒”问题日益突出，主要产棉区的拾花工越来越少，导致棉农高价雇佣拾花工，致使人工采摘棉花成本加大，相当一部分棉农面临“丰产不丰收”的局面，严重制约了新疆棉花产业的发展。为此，针对棉花收获环节，在目前广泛使用的自1．棉箱2．底盘3．液压系统走型采棉机基础上，依托多项关键自有专利技术，研4．风力输送系统5．驾驶室6．梳脱式采摘台制出一种自走型梳脱式采棉机。该采棉机能适应于图1自走型梳脱式采棉机结构示意图1．2梳脱式采摘台工作原理

4、各种植棉模式，可一次完成采摘和清花预处理两项作业。机具工作原理新颖、结构简单可靠、产品价格低梳脱式采摘台是该采棉机的核心工作部件，直接廉，可适应一般农机经营者购买能力，可实现整套设影响整机的性能和采摘质量。其三维模型与结构如图2和图3所示。备跨区流动服务作业，大幅度减轻采棉者的劳动强［1－5］度，降低植棉成本，显著提高棉农收入。1总体结构及工作原理1．1总体结构采棉机样机采用CASE2022为底盘，利用其风力收稿日期:2014－04－13基金项目:新疆维吾尔自治区科技支疆项目(201191111);新疆农

5、业科学院优秀青年科技人才基金项目(xjnky－2012－015)作者简介:刘旋峰(1981－)，男，山东潍坊人，助理研究员，(E－mail)52695694@qq．com。图2梳脱式采摘台三维模型·99·2015年4月农机化研究第4期16=64cm。在参考国内外同类机型的基础上，取梳齿倾角为30°，则梳齿工作有效长度L为L=Ljcosα=65×cos30°≈55mm为了避免棉株顶部的棉花漏采现象，在保证整机的质量合理的前提下，加长梳齿的工作长度，最终确定梳齿有效工作段长度L为60cm。1．梳齿2．输送装置

6、3．喂花辊4．锯齿滚筒5．剥棉辊6．格条栅7．尘棒8．钢丝刷9．防拔辊10．压棉杆装置图3梳脱式采摘台结构图自走型梳脱式采棉机田间作业时，将采摘台调整［6］至合适的工作位置，启动采棉部件，如图3所示。随着机具前进，棉株被压棉秆装置压斜后，梳齿从棉株底部将棉叶、棉桃等梳下，使含杂籽棉沿倾斜向上图4梳齿工作示意图的梳齿面方向运动;由输送装置将含有杂质的棉花输3．2梳齿间距的设计送到装置后部的喂花辊处，棉桃被喂花辊打散后，均测得棉铃的尺寸和棉株茎基部直径如表1所示。匀落入预清理装置，经过清理和排杂，将棉花输送到

7、参考经验数据及采集的基础数据，梳齿间距应按照最［7］后端输送装置，气力输送至棉箱。图3中，梳齿下小的棉铃直径和棉株茎基部直径决定。间隙大小应部的防拔辊能有效避免机具在作业过程中将棉株连该保持一致，进口端的宽度＞出口端的宽度，以防止根拔起。楔住棉杆。表1棉铃和棉株茎基部直径mm2主要技术参数直径棉花采摘率:≥93%项目未开半开全开机具使用可靠度:≥95%棉铃直径(纵横向平均值)25～3535～4560～80落地棉率:≤5%含杂率:≤20%棉株茎基部直径(平均值)8～133关键结构及部件设计根据表1，确定间隙

8、最合适的宽度为20mm。由于茎秆直径以及棉铃大小不一致，因此梳齿须需具有弹3．1梳齿的结构和参数设计性调节作用，间隙可在1．5～3cm内变动。作为采摘台的关键部件，梳齿工作示意图如图43．3链耙式输送器的结构及参数设计所示。链耙式输送器由主、从动链轮及套筒滚子链、L形梳齿工作有效长度为齿板等组成。选择输送链时，可根据输送物料的质L=Ljcosα(1)量、种类、尺寸，以及输送类型、输送速度、输送距离、式中L—梳齿工作有效长度(m