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刮板毛刷式采棉机采摘部件的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-08-03  来源:中国毛刷网  作者:[db:作者]  浏览次数:444

  刮板毛刷式采棉机采摘部件的研究杨怀君1,周亚立2,刘向新2,高浩亮1,马玉羊(1.石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子83 2000 2.新疆农垦科学院农机所,新疆石河子80 0 3.新疆天业集团有限公司,新疆石河子800)基础上,对其运动轨迹建立数学模型,确定影响其工作指标的参数,为更好地设计其结构创造有利条件。通过运动仿真虚拟建模,实现模拟滚筒的运动仿真试验,得出采棉滚筒的运动轨迹曲线。

  1文献标识码:A 0引言棉花是新疆富有特色的支柱产业,连续多年其种植水平和规模均居全国领先水平,但拾花难一直成为新疆棉花产业发展的重要因素之一。机械采棉是解决上述问题的重要途径,因此对采棉机的核心部件―采摘部件的研究至关重要,其性能的优劣直接影响到采棉机的综合作业指标,其结构设计和用材则直接影响采棉机制造工艺的难易,从而影响造价、能耗、使用成本、机器寿命和农艺1刮板毛刷式采棉机采摘部件的基本结构1.1采摘部件的基本构成刮板毛刷式采棉机采摘部件由采棉滚筒、绞龙、仿形机构、扶导器、保护罩、传动装置等组成。采棉滚筒和绞龙与水平成一定角度安装,采棉滚筒上带有毛刷和刮板,两组滚筒并排排开。保护罩上带有弹性毛刷,弹性毛刷可以保持原状而具有一定的弹力。其基本结构如图1和图2所示。

  1.2结构参数和工作参数刮板毛刷式采棉机采摘部件的结构参数包括采棉滚筒的结构尺寸、扶导器的结构尺寸、保护罩的结构尺寸、绞龙的尺寸以及装配位置参数。

  刮板毛刷式采棉机采摘部件的工作参数包括采棉滚筒的转速ω、绞龙的转速ω绞、采棉机作业速度通讯作者:周亚立(1955 ),男,湖南宁乡人,研究员,硕士生导师,v.在采棉机系统中采棉滚筒末端的线速度与机器的前进速度之比λ为在采棉机采摘部件结构一定的情况下,采棉机速比系数λ决定了采棉滚筒上点的运动轨迹形状。而采棉滚筒点的运动轨迹对采棉性能、采棉功率消耗有较大的影响。

  1.仿形器2.扶导器3.保护罩4.采棉滚筒5.传动装置6.绞龙1.刷板2.毛刷3.轴4.压条2刮板毛刷式采棉机采摘部件的工作原理采摘部件在随着机器前进的过程中,棉株被扶导器推向内侧,接触防护罩时相对向后滑移,防护罩两侧固定的弹性钢丝束对植株上的籽棉梳刷,使籽棉棉瓣拉长以有助于毛刷和刮板的梳刷作用。左右两侧采棉滚筒绕自身中轴自转,转动方向相反,当棉株通过扶导器的挤压进入到采棉区,刮板和毛刷挤压棉株,并对采棉区内的籽棉进行挤压梳刷,利用刮板、毛刷自转产生的离心力以及摩擦力,使吐絮棉铃的籽棉从棉铃壳中脱离,并依靠毛刷的粘附力,将脱下的籽棉甩脱送入绞龙中,通过输送系统将籽棉送入采棉机清杂装置。

  3采棉滚筒运动轨迹分析采棉滚筒工作时,一方面做旋转运动,另一方面随采棉机前进,因此采棉滚筒的绝对运动是采棉滚筒旋转和采棉机前进两种运动的合成,其运动轨迹是类长余弦曲线。取与地面平行且滚筒轴最低点所在平面为x,y坐标平面,取滚筒的前进方向为x轴的正方向,高度方向为z轴,向上为正方向,滚筒轴最低点为坐标原点。当滚筒自转时任意点A的运动轨迹为式中ω―采棉滚筒的角速度α―滚筒与水平面的倾斜角度r―采棉滚筒的半径h―经过点A与滚筒中轴垂直的平面与中轴的交点到x,y坐标平面的距离。

  当滚筒随采棉机沿x轴以速度v前进时:滚筒y轴和z轴方向的轨迹不变,只有x轴的轨迹随时间的增加而改变。其轨迹方程表达式为式(3)表示了滚筒末端的绝对运动,滚筒的轨迹只与滚筒转动的角速度ω、滚筒与水平面的倾斜角度α以及滚筒的前进速度v有关,其运动轨迹随着r,ω, v和α的不同而具有不同的形状和特性。

  由式(1)得由式(3)和式(4)可得由式(5)可知:采棉滚筒运动轨迹的形状,决定于滚筒的圆周速度ωr与机器前进速度V的比值λ。

  4采棉滚筒的运动轨迹仿真虚拟设计与运动仿真是当前机械工程研究领域中的重要手段,在农业机械设计中早以应用采用Pro/ENGINEER软件,为方便研究,构建了刮板毛刷式采棉机采棉滚筒的抽象模型如图3所示,实现了在Pro/ENGINEER机构分析模块环境下的采棉滚筒的运动轨迹分析。

  根据采棉机作业的情况:前进方向为x轴,横向为y轴,铅垂向上为z轴,参数设置如表1所示建立采棉滚筒的边缘任意一点的仿真如图4所示,仿真结果如图5所示。

  前进速度自转角速度仿真时间仿真帧频最小时间间隔要使滚筒完成对茎秆的引导、扶持和梳刷作用,就必须使滚筒刮板、毛刷具有向上的水平分速度。轨迹曲线上各点切线的方向,就是滚筒在各种位置时的绝对速度方向。仿真运动轨迹结果如图5所示。由的梳刷做用有效时间为0.000 5s.

  5结论刮板毛刷式采摘部件的采棉原理与摘锭采棉原理完全不同,摆脱了摘锭用齿抓棉又缠棉然后再脱棉的框框。因此,不受籽棉潮湿和因摘锭受污染,直径又小,缠籽棉后又脱不掉的影响。而且棉瓣不被扯散成单粒籽棉,保持天然整棉瓣状态,可减少杂质与棉花的混合程度,从而便于籽棉清理。由于棉瓣是被相邻上下刷板、毛刷挟持拉下的方式采摘的,当刷板、毛刷转到出口处时,棉瓣被自然甩脱抛入绞龙,所以不需用专门脱棉机构脱棉。在结构上大为简单、小巧,使用一般钢材,制造工艺也不复杂,质量轻、尺寸小,用金属材料少,消耗功率也不大。这对使用者减少购买投资、折旧费和运行作业费是有益的。因此,从技术经济指标角度衡量,这种采摘部件是值得进一步探讨开发的雷斌,王永冬。新疆棉花机械采收技术及发展展望[ J].新庄力骏,孙颖。关于采棉机速比系数K值的探讨[ J].新疆毕新胜。采棉机采摘头水平摘锭工作机理的研究[ D] .石河子:石河子大学, 2007:38 40.

  贺俊林,佟金。指形拨禾轮分禾机构的虚拟设计与运动仿林起。前苏联对新原理采棉部件的探索(续)[ J].新疆农

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