采棉机采摘头水平摘锭工作机理的研究_5
采棉机工作原理
采棉机工作原理
采棉机是一种用于收割棉花的农业机械装备。
它的工作原理基本上可以分为以下几个步骤：
1. 装填：将棉机通过操作人员或自动化系统，使棉机进入棉花丛中，接触到棉花的茎和叶。
2. 分离：通过内部的设备（如旋转滚筒、齿轮等）将棉花的茎和叶与棉花纤维分离开来。
这一步骤会经过多个阶段的处理，通常包括将棉花从旋转滚筒上滚落或使用齿轮的摘棉机构来将棉花从棉花丛中剥离。
3. 收集：一旦棉花被有效地分离，就会被送入到收集装置中。
这个装置可以是一个容器、一个袋子或一个运输通道，用于暂时存放剥离下来的棉花纤维。
4. 净化：在这个步骤中，棉机通常会使用各种清洁装置，如扫棉器或风扇。
这些装置能够去除棉花中的杂质，例如树叶、小树枝、稻草和未成熟的棉花纤维。
5. 运输：一旦棉花经过清洁处理，它将被传送到下一个处理步骤或收集装置中。
这可能会使用输送带、管道或其他运输机制来完成。
总的来说，采棉机通过分离、收集、净化和运输等步骤，将棉花和棉花纤维有效地剥离和收集起来，并将其准备好用于后续的加工处理。
这种机械化的作业方式比手工采摘要高效得多，并且大大节约了时间和人力成本。
水平摘锭式采棉机摘锭采摘机理的研究
水平摘锭式采棉机摘锭采摘机理的研究水平摘锭式采棉机摘锭采摘机理的研究摘要：水平摘锭式采棉机是一种在棉花采摘中广泛应用的重要设备。
本文对水平摘锭式采棉机的摘锭采摘机理进行了深入研究。
通过分析摘锭采摘机理的工作过程、主要构件及其协同工作关系，研究了摘锭采摘的效率和负荷对摘锭机的性能影响，同时探讨了摇臂、滑面、摘锭机构以及电控系统的设计优化。
结果表明，水平摘锭式采棉机具有高效率、低能耗、优质采摘等优点，对改进棉花采摘工艺具有重要意义。
关键词：水平摘锭式采棉机；摘锭机理；效率；负荷；设计优化一、引言棉花是重要的纺织原料之一，采摘是棉花后处理的重要环节。
近年来，水平摘锭式采棉机在棉花采摘领域得到了广泛的应用。
摘锭采摘机理是水平摘锭式采棉机正常工作的核心。
本研究旨在深入分析摘锭采摘机理，提高抓取棉铃和脱板的效果，优化水平摘锭式采棉机的性能和工作效率。
二、摘锭采摘机理的工作过程水平摘锭式采棉机是通过摇臂、滑面和摘锭机构实现棉花采摘的。
摘锭采摘机理的工作过程主要包括：摘锭机构的摆动、滑槽的张开、棉铃的抓取和脱板等步骤。
具体操作如下：1. 摘锭机构的摆动：水平摘锭式采棉机的摘锭机构由电机驱动，通过连杆机构实现摆动。
摘锭机构根据摇臂的摆动角度和频率来实现摘锭的动作。
2. 滑槽的张开：滑槽是摘锭机构上的关键部件，通过张开和闭合来控制棉铃的抓取和脱板。
当摇臂摆动到最高点时，滑槽张开，棉铃被抓取；当摇臂摆动到最低点时，滑槽闭合，棉铃被脱板。
3. 棉铃的抓取：摘锭机构通过滑槽的张开，使摘锭与棉铃接触并抓取。
摘锭的形状和尺寸对抓取效果有重要影响，需要保证摘锭与棉铃的接触面积和力度。
4. 脱板：当摇臂摆动到最低点时，滑槽闭合，棉铃被脱离植株。
需要保证脱板的稳定性和及时性，以避免对植株和棉铃的损伤。
三、摘锭采摘的效率和负荷对摘锭机的性能影响摘锭采摘的效率和负荷是评估水平摘锭式采棉机性能的重要指标。
摘锭采摘的效率主要受到摇臂角度、摇臂频率和摘锭机构参数的影响。
水平摘锭式采棉机采棉滚筒的运动学分析
收 稿 日期 ：２ ｏ ｏ ７—１ ２ ０－ ８
作者简介 ：毕新 胜 （ ９ １一） 男 ， １７ ， 新疆 石河 子人 ， 教授 ， 士 ， Ｅ— 副 硕 （
ｍａ ） ｘ ａ＠ ｓｚ． ｄ ．ｎ ｉ ｂ ｓｍ ｃ ｈ【 ｅｕ ｅ ｏ ｌ １
通讯作者 ：王维新 （９ ８一） 男 ， １５ ， 山东淄博人 ， 教授 。
应 是摆线。以采 棉滚筒 轴旋转 中心为原 点建立坐标 系， 横坐标轴正 向与采棉机 前进方 向一致 ， 纵坐标 轴 正 向与 采棉 机 前 进方 向垂直 向左 ， 图 ２所示 。 如
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图 １ 先后 布 置 的 采 棉滚 筒
涂上 薄层 的液体 ， 再重 新进 入采 摘室 采棉 。
的采摘单体外形宽 度窄 ， 从棉行 一侧采 收 ， 能更好 地
适 应 不 同行 距 的 变 化 ， 部 旋 转 部 件 都 是 单 一 方 向 ， 内 便 于维 护 。采 棉 滚 筒 的 这 两 种 布 置 方 案 在 目前 的水 平 摘锭 式 采 棉机 上 都 得 到 了应 用 。
吐絮棉 花 ， 且 基 本上 不 损 伤 未 开裂 棉 铃 及 茎 秆 的 分 并 次 采棉 机 ， 有 采 净 率高 、 地 棉 少 、 杂 率低 和 消耗 具 落 含 功 率少 等优 点 ， 因此 在 现 代 机 采 棉 设 备 中广 泛 应 用 。
采摘单体的工作过程为 ： 扶导器将棉株扶起 导入
其 中， 采摘单 体是这类 采棉机 的核心 部件 ， 通常每组
采 摘 单体 配 两 个 滚 筒 ， 筒 一 般 为 先 后 布 置 ， 分 为 滚 又 先 后 同侧 布 置 （ 图 １ ａ 所 示 ） 先 后 异 侧 布 置 （ 如 （） 和 如
采棉机采头工作原理
采棉机采头工作原理
摘锭的作用是摘锭头部与棉株接触，将棉株上的棉铃摘下，并使其脱离果枝。
摘锭头部一般有4~5个摘锭，可根据需要调
整摘锭的数量。
一般每个摘锭上有1~2个摘锭，也有的采头上只有1个摘锭。
摘锭抛甩机构将摘锭抛甩和采头上的摘锭结合在一起，由采头上的摘锭带动采头抛甩装置抛出摘锭抛甩时，带动采摘头沿摘锭抛甩方向作直线运动；当采摘头上升或下降时，摘锭抛甩装置与采头抛甩方向相反。
摘锭的运动速度要均匀一致。
在采摘过程中，由于棉铃重量不同，而出现一段时间内的重量差和速度差，使采摘头沿摘锭抛甩方向作上下运动。
摘锭头部与摘锭抛甩轴连在一起，以使摘锭沿螺旋轴的方向作旋转运动；当采头上升或下降时，由于采头抛甩轴与摘锭抛甩轴的半径不同，而出现一段时间内的重量差和速度差。
在这一段时间内，采摘头沿采摘头抛甩方向作上下运动；当采摘头上升时，采头抛甩轴与采头抛甩轴的半径增大，从而使采摘头沿采摘头抛甩方向作上下运动；当采头下降时，由于采头抛甩轴与采摘头抛甩轴的半径减小，从而使采摘头沿采摘头抛甩方向作上下运动。
— 1 —。
采棉机采摘滚筒运动规律的研究
采棉机采摘滚筒运动规律的研究龚睫凯，孙文磊，李小利(新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830047)摘要：针对我国采棉机的发展现状，着重对水平摘锭式采棉机的采摘原理及运动规律进行研究，建立运动仿真整体模型；在运动仿真模块中得到导向槽轮廓线，提取轮廓线数据；在M at l ab的基础上对所提取的数据进行处理，应用其得出的函数表达式在三维建模软件中进行重建。
在运动仿真模块中，得出水平摘锭在整个采摘运动过程中的位移、速度和加速度曲线波动图，并对其进行探讨分析，为研究采摘滚筒水平摘锭采摘运动规律提供有益的参考。
关键词：采摘滚筒；采棉机；运动仿真；M at l a b中图分类号：s225．91+1文献标识码：A文章编号：1003—188×【2012)06—0038_050引言新疆作为棉花产业的一个大省，地形比较平坦，自然少不了机采棉的普及。
但是，我国机采棉的采摘技术不是很成熟，特别是关键部件的研究还比较欠缺，缺乏自主产权，如水平摘锭和导向槽关键部件的研究，一直是有待解决的难题。
这些零部件依赖于进口，费用较高，由此抑制了机采棉技术在新疆棉花产业中的广泛推广。
导向槽是水平式采棉机采摘滚筒中的关键部件，是决定棉花采摘过程的重要部件，也是决定棉花采摘效率和采摘运动规律的核心因素。
在这里，运用三维数字化建模、虚拟装配、运动仿真模块以及M A T LA B仿真技术，对采棉滚筒的关键部件导向槽和采摘运动规律进行研究分析，推导出导向槽轮廓函数表达式，并对采摘滚筒运动规律进行研究。
1水平摘锭式棉花采摘滚筒的采摘原理采棉机在前进过程中，采摘头扶导器将整棉株导人棉花采摘室，棉株在棉花采摘室被挤压，高速旋转着的水平摘锭按照采摘运动轨迹伸出或退出栅板；当水平摘锭伸进栅板时，摘锭垂直插入被采摘室挤压的棉株，摘锭上的三排锥形钩齿勾住棉花纤维，旋转的摘锭将勾住的棉花纤维缠绕在摘锭锥面上，并将其从开裂的棉铃中拉出来；接着，摘锭退出棉花采摘室，进收稿日期：2010一07—24基金项目：新疆自治区科技攻关项目(200932118)作者简介：龚睫凯(1987一)，男，湖南永州人。
采棉机工作原理
采棉机工作原理
采棉机是一种专门用于采集棉花的机械设备，它的工作原理是
通过一系列的机械和电子装置，将棉花从棉田中采集下来，并进行
初步的处理。
采棉机的工作原理涉及到多个方面的技术和机械原理，下面将对其进行详细介绍。
首先，采棉机的工作原理涉及到机械结构。
采棉机通常由发动机、输送带、拾棉器、清理器和储棉箱等部件组成。
当采棉机启动时，发动机会提供动力，驱动输送带和拾棉器开始工作。
拾棉器会
在机器行进的同时，从棉田中将成熟的棉花采集下来，并送入清理
器进行初步的清理。
清理器会将棉花中的杂质和秸秆分离出来，确
保棉花的纯净度。
其次，采棉机的工作原理还涉及到电子技术。
现代的采棉机通
常配备了电子控制系统，可以实现自动化的操作。
通过传感器和控
制器，采棉机可以实时监测棉花的采集情况和清理效果，对机器进
行智能化的调节和控制。
这样不仅提高了采棉机的工作效率，还减
轻了操作人员的劳动强度。
最后，采棉机的工作原理还涉及到物理原理。
在采集棉花的过
程中，采棉机会利用气流和机械力对棉花进行分离和清理。
通过风
选装置和振动筛，采棉机可以将棉花中的轻杂质和重杂质分离出来，保证棉花的质量和纯净度。
综上所述，采棉机的工作原理是基于机械结构、电子技术和物
理原理的综合应用。
通过这些技术和原理的结合，采棉机可以高效
地完成棉花的采集和初步清理工作，为棉花的后续加工提供了重要
的物质基础。
随着科技的不断进步，相信采棉机的工作原理也会不
断得到改进和完善，为棉花种植业的发展带来更大的便利和效益。
采棉机工作原理
采棉机工作原理
采棉机是一种用于收割棉花的农业机械设备，它的工作原理是通过一系列的机械和电子装置，将棉花从棉花植株上割下并收集起来。
采棉机的工作原理可以分为几个关键步骤。
首先，采棉机会通过一对旋转的刀片或者锯片，将棉花植株的茎部切割开，使得棉花与植株分离。
这个步骤需要精确的切割，以确保棉花的质量和产量。
切割完成后，棉花会被送入采棉机的内部。
接下来，采棉机会利用一系列的滚筒或者刷子，将棉花与杂质分离。
这些滚筒或者刷子会旋转并摩擦棉花，使得棉花的种子和杂质被分离出来。
这个步骤也需要一定的技术和经验，以确保分离效果和棉花的纯度。
随后，分离出的棉花会被输送到收集装置中。
这个装置通常是一个容器或者袋子，用于暂时储存棉花。
在这个过程中，采棉机还会对棉花进行清洁和整理，以确保棉花的质量和外观。
最后，采棉机会将收集好的棉花卸载到运输车辆或者储存设施中。
这个过程通常需要一定的人工操作，以确保棉花的顺利储存和运输。
总的来说，采棉机的工作原理是通过切割、分离、清洁和收集等步骤，将棉花从植株中收割和收集起来。
这个过程需要精密的机械装置和一定的操作技术，以确保棉花的质量和产量。
采棉机的工作原理对于棉花种植业具有重要意义，它的发展和改进也对提高棉花生产效率和质量起着至关重要的作用。
采棉机采摘头水平摘锭工作机理的研究_2
cosϕ = R − l R
cos ϕ1
=
R
−l − R
x
式中：线段 x 长度取决于栅条的形状。
(3-2) (3-3)
2、摘锭表面抓取棉花纤维
光滑的旋转着的摘锭，由于在和它接触的纤维中间产生摩擦力而把纤维带出。摩擦
8.传动齿轮
9.传动齿轮
10.滚筒轴
11.摘锭传动齿轮 12.座管轴锥齿轮 13.摘锭座管轴 14.摘锭 15.脱棉盘
水平摘锭式采棉滚筒有平行布置和先后布置两种，平行布置的滚筒(图 3-2a)彼此成
对地出现，能对棉株产生过大的挤压作用，水平摘锭式滚筒一般不采用此方案。先后布
置的滚筒在先后布置时，一个工作部件放在前面，另一个在后面，因此是一个工作部件
摘锭与开裂棉铃相遇的机会取决于棉株的特点，摘锭的分布密度以及棉株通过采摘 工作室时棉株被压紧收缩的程度。
摘锭的工作过程为：(1)摘锭进入工作区域；(2)个别棉花纤维被摘锭表面抓住并缠 绕起来；(3)从一个或几个铃瓣中摘取整瓣籽棉；(4)摘锭带着缠绕在它上面的籽棉旋转； (5)从工作区退出来。
当进入工作区时，摘锭通常对于棉株产生相对位移，显然，这给工作造成困难并且 可能引起采摘率的降低。
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第六章全文总结及展望
本文工作是围绕水平摘锭滚筒式采棉机中的核心部件——水平摘锭开展的，其目的是依据目前在新疆市场以及国外广泛使用的水平摘锭采棉机，通过对国内外采棉机研究情况的收集和实地测量数据的收集，构建出水平摘锭的各种参数。
对水平摘锭进行力学分析，得到优化的摘锭结构尺寸、安装位置；在理论分析的基础上设计出水平摘锭部件，生成了三维模型和二维工程图；对采棉滚筒部件进行基于虚拟样机技术的运动仿真分析，得到了具有实际意义的各种速度数据，为以后国内设计出具有自主知识产权的水平摘锭提供理论依据，使相关企业尽早设计制造出适应性好、成本低的水平摘锭及采棉滚筒，加快新疆地区植棉产业化、全程机械化的进程。
6.1 结论
本文的主要内容和结论简要地概括如下：
1、水平摘锭研究具有较大的现实意义，基于虚拟样机技术的产品设计与研究，可以加快产品的开发，促进农业机械行业的快速发展。
2、通过理论分析和实地测量数据，得到了合理的方案和结构形式。
3、对水平摘锭进行力学分析，得到了优化的摘锭结构尺寸和安装位置参数。
4、通过对参数的优化和方案的筛选，构建了水平摘锭部件的数字样机模型。
5、在虚拟样机的基础上对采棉滚筒进行运动学仿真分析，得到了不同的采摘速度比系数和轨迹曲线。
6、在建立虚拟模型和仿真分析过程中，对Pro/E、ADAMS等软件进行消化吸收，总结出一些体会和技巧。
6.2 展望
随着经济贸易全球化的发展，要想在竞争日趋激烈的市场上取胜，缩短开发周期，提高产品质量，降低生产成本以及对市场的灵活反应已成为竞争者追求的目标。
谁早推出产品，谁就占有市场。
然而，传统的设计与制造方式无法满足这些要求，近年来，计算机辅助设计和虚拟制造技术的迅速发展，使现代产品设计上到了一个全新的台阶，工程技术人员依靠计算机技术和软件技术，通过计算机构造数字化产品并在虚拟环境中模拟各种真实情况，可以准确预测产品的性能。
作为农业机械的采棉机的研制，在国外已经有一百多年的历史，我国也有近50年的时间，由于多种原因我们没有坚持进行研究。
目前国外已生产出比较成熟的自走式水平摘锭采棉机，并且被认为是世界最先进的机型，这些先进的采棉机在短短几年时间已经占领新疆地区大部分采棉机市场，在今后几年，采棉机数量和零配件销售仍有迅速发展之势。
国内也有采棉机生产厂家，但其规模和产品质量和国外产品相比还有很大差距，国内在水平摘锭式采棉机的新产品开发与研究上发展缓慢。
为了加快国内生产企业研究
开发出核心部件，加快采棉机的发展，本文收集大量资料并结合生产中的实际情况，利用虚拟样机技术来研发适合我国新疆地区的采棉机核心部件，完成了从概念设计、方案论证到参数确定、模型建立，为解决我国新疆地区棉花收获机械化的关键技术——水平摘锭的开发和研制提供了有益的尝试。
同时，作为一项先进的产业技术，虚拟样机技术在农业机械新产品开发中也将会有更大的发展。
目前，新疆地区的农户一般可以种植棉花40亩左右，国外的种植规模比我们大，棉花现在要大幅度提高产量，除非是有技术上的重大突破，这个难度是比较大的。
就我们棉花单产而言并不比国外低，但就是缺乏规模优势，摊到每亩地上的单位成本就高了。
如果我们在机采棉技术方面有重大突破，生产出完全国产化的采棉机，就能够大规模推广机采棉技术，既可以减轻种棉者的劳动强度，又有利于棉区实现规模化经营，达到降低棉花成本、提高生产力的目的，从而推动棉花生产方式的变革，促进我国棉花产业的发展。
推广大面积机采棉技术已是我国棉花产业的大势所趋，成为新疆做大做强棉花产业的重要保障。
6.3 今后开展的工作
在本文研究工作的基础上，今后可在以下两个方面继续开展工作。
1、摘锭的物理样机因为条件限制未做试验来验证，因此很多实际的参数和型式还需要以后不断进行优化和改进。
2、因为时间和精力有限，对水平摘锭部件的研究存在不足,如摘锭实际工作过程中不同载荷的影响，进行仿真分析肯定会存在误差，这需要在以后的研究工作中进一步完善。
附表1 籽棉品级条件 外观特征 籽棉
等级 纤维强力 （克力） 色泽特征
成熟程度 手感密实性和弹性 杂质含量
1 3.7 纤维呈白色或乳
白色，丝光好，允许有轻微黄色
霜斑和雨锈
早、中期优质白棉，成熟度好，棉瓣肥大，由完全开放的棉朵和半开放的棉瓣组成 酥感密实，弹性好 杂质少 2 3.5 纤维呈白色或淡
黄色，有丝光，允许有轻微的黄
色霜斑和雨锈 早、中期白棉，棉瓣大，在成熟度好的棉朵中允许混有部分因干旱、低温提前停止生长的棉朵和个别半僵瓣棉 手感密实，有弹性但比1级差 杂质少 3 3.3 纤维呈白色或带有黄斑的淡黄色
早、中期一般白棉和晚期白棉，棉瓣大小都有，并有少量僵瓣棉 手感密实，弹性较2级差，棉瓣上间隔出现有大小不等的光片 杂质稍多4 2.8 纤维呈灰白色或
带有深褐色斑点的淡黄色和黄
色、淡灰色 早、中期较差白棉和晚期白棉，棉瓣小，并有僵瓣或轻霜及生长不良和未成熟的棉朵 手感不密实，弹性差，有光（块）片状死纤维 杂质较多。