毕业设计（论文）-4M-5采棉机采摘头设计.docx

姓名学号专业班级指导教师学部答辩日期设计任务书姓名学号专业班级设计题目：4M-5采棉机采摘头设计设计的立题依据对国内外采棉机的发展历史及当前的发展状况进行分析：然后深入分析水平摘锭的采摘机理，在此基础上对采桶机采摘头进行设计。主要内容及要求研究分析采棉滚筒和摘锭的运动规律：用三维模拟软件对采棉滚筒和摘锭进行结构设计，分析完成采摘头其余零部件的装配设计和结构设计：对IR要的零部件进行强度和刚度校核，从而完成设计。进度安排2月4日选题3月3日3月5日接受指导老师的指导3月6日3月9日拟定论文大纲3月IO日3月14日搜集、查阅、整理相关资料3月14日4月15日初稿形成4月16日4月17日初稿审定4月18日4月19日第一次修改4月20日4月21日第次审定4月22日4月23日第二次修改4月24日4月25日定稿5月5日5月8日设计评阅小组评审设计5月17日设计答辩学生签字：指导教师签字：年月日本表一式三份，学生本人、指导教师、学部各一份。4M-5采棉机采摘头设计摘要我国是棉花生产大国，棉花在我国的国棉经济H一直占有若重要的十啦。传统的棉花作业主要依狂农民的手工劳动，不仅生产效率低下，需要劳动力过多,在劳动力索缺的当今社会问题E1.益严至，而且费时耗资巨大。随着农业机械化的不断普及，人工采棉问题的愈加严重，机采棉技术开始研发，采棉机和清花设备随之问世，而果棉机是机采棉技术的核心。目前，国内市场上采棉机的主流产品主要有美国迪尔公司'凯斯公司和贵航集团生产的水平摘锭式采棉机，国产采棉机虽各项性能都能满足要求，但与美国还有一定的差距，关键零部件还依赖于进口，比如摘锭,完全实现国"化还芍很长的路要走本文正是针对此，对市场上比较流行的求F摘锭式采棉机采摘弼!和摘锭的运动规律进行探讨。苜先对国内外采棉机的发展历史及当前的发展状况进行分析：然后深入分析水平摘锭的采摘机理，在此基础上对采棉机采摘头进行设计。采摘头是采棉机的部分，直接影响着采棉的质碎1效率，采棉滚筒和推就是采摘头的核心部件研究分析采棉滚筒和摘锭的运动规律：用：.维模拟软件对采棉滚筒和摘锭进行结构设计，分析完成采摘头其余零部件的装配设计和结构设计：对全要的零部件进行强度和刚度校核。关鲤词，采棉机：采摘头：摘锭CottonpickingheadofCottonpickerdesignAbstractChinaisa1.argecountryofcotonproduction,cottonhasa1.waysp1.ayedaninortanro1.einthecottoneconomyofthecountr>>.Thetraditiona1.cottonworkmain1.yre1.iesonmanua1.1.aborforfarmers,noton1.y1.hcproductionefficiencyis1.ow,itneedstoomuch1.abor.theprob1.emof1.ackof1.aborforceisbecomingmoreandmoreseriousinIOday'ssociety,buttime-consumingandcost1.y.Withthepopu1.arizationofagricu1.tura1.mechanizationandtheincreasing1.yseriousprob1.emofAnifiCiaIcotton-picking.Westartedpickingupcotonmachinetechno1.ogyresearchanddeve1.opment,thenthecottonpickerandpuref1.owerequipmentre1.eased,thecottonpickeristhecoreofcottonpickertechno1.ogy.tpresent,themainstreamofthemaincottonpickerproductsofthedomesticmarketarethehorizonta1.spind1.etypecottonpickerofAmericanDeere,KeithandGuiHanggroupPrOdUCIion.A1.thoughtheperfo11nanceofdomesticcottonpickercanmeettherequirements,butthereissti1.1.acertaingapwiththeAmerica,thekeyCOnIponenISaredependentonimports,suchasspind1.e,tofu1.1.yimp1.ement1.oca1.izationissti1.1.a1.ongwaytogo.Basedonthis,wearcinvestigatingthepickingprincip1.eand(he1.awofmotionofspind1.eofhorizonta1.SPind1.etypecottonpickerthatismorepopu1.aronthemarket.First,ana1.yzethedomesticandforeigncottonpickcr*sdeve1.opmenthistoryandthecurrentdeve1.opmentstatus:thenana1.ysisofthehorizonta1.spind1.epickingmechanismdeep1.y,wedesignthecottonpickingheadofCottonpickeronthebasisofthat.Pickingheadisanim<xtantpartofcottonpicker,direct1.yaffectsthequa1.ityandefficiencyofcottonpicking,cottonpickingro1.1.erandspind1.earc(hecorecomponentsofpickinghead.Researchandana1.ysisofthe1.awofmovementofspind1.eandcottonpickingro1.1.er;design(hestructureofcottonpickingro1.1.erandspind1.ewiththree-dimensiona1.simu1.ationsoftware,finishtheassemb1.ydesignandstructuredesignoftherestpartsofpickingheadaftertheana1.ysis;checkthestrengthandstiffnessoftheimportantparts.Keywords：Cottonpicker;Pickinghead;Spind1.e摘要IAbstractII第1章绪论I1课题研究意义11.1.1机采棉技术国内外研究现状I1.1.2采棉机国产化的意义41.2本课题所用技术路线4第2克水平摘锭式采棉机采摘头传动系统及工作原理62.1 采摘头传动系统分析621.1采摘头动力传递路线62.2 采摘头工作原理72.2.1采棉滚筒工作理论分析92.2.2水平摘锭工作理论分析I1.2.2.3采棉滚筒、摘锭转速对采棉质量的影响162.2.4导向槽工作理论分析192.3采棉机采摘头运动设计232. 3.1采棉机采摘头资料查询233. 3.2采棉机采摘头运动23第3章采棉机采摘头设计293.采摘头零件设计293. 1.1传动轴设计293. 1.2齿轮设计304. 1.3轴承的选择334.2 轴的校核334.3 3轴承寿命的计算364.4 润滑和密封363.4.1润滑363.4.2密封36结论37参考文献38致谢40第1章绪论1.1 课题研究意义我国是世界棉花主要生.产大国，棉花是国民经济的战略物资，也是人们日常生活不可或缺的物质之,但我国棉业仍属于劳动需集型产业。据全国农机化“十五”计划总结介绍，2009年，全国棉花综合机械化水平为47.83%,其中机耕为76.84%,机播为54.18%,机收为2.81%。新疆是我国最大棉花基地，在去昂棉花市场占据重要地位，与此同时，每年也消耗大量的劳动力、物资、金钱，单是棉花的采摘，每年就从内地聘请至少50万人，支付劳务费达12亿之多，大大增加棉花的成本：同时也给交通和治安管理、人口流动管理等带来严重问题：并I1.人工采摘效率低,工期长,往往导致大面积棉花不能及时采摘而浪费.引起巨大的经济损失.新疆主要棉产区地势平坦，适合机采棉作业，人工采棉制约若棉业的发展，机采梅已经势在必行。1.1.1 机采棉技术国内外研究现状对比研究国内外机采棉技术的发展历史与发展现状，r解国内外机采棉技术的优劣状况。引进国外先进的机采棉设备与技术，吸收消化其优势，与国内技术互补，参考其先进设计思想,与中国当前现仃技术相结合,分析研究，设计出中国自主的先进的机采棉技术与设符.根据中国的棉花种植环境，设计出符合中国环境的采棉机.国外机采棉技术发展状况世界上采棉机的主要4产国有美国、苏联、以色列和中国。目前国外的采棉机主要是以美国迪尔公司和凯斯公司为代表的水平摘锭式采棉机，以前苏联为代表的垂直摘锭式采棉机，以阿根廷为代表的梳指式采棉机。水平摘锭式采棉机发展状况。世界上第一台采棉机于85佛卜：诞生于美国,其发明者伦伯特和普留斯特也于当年获得了采棉机的第一个专利。1889年，坎贝尔发明了最初的摘锭式采棉机。到20世纪40年代初水平摘锭式采楠1.才开始在市场上销售到1964美国基本实现采桐的机械化。现在美国只有美国迪尔公司和凯斯公司两家采棉机生产厂家。迪尔公司的采棉机代表产品有9970型5行采棉机（如图1-1）和家76型6行采棉机（如图1-2）：凯斯公司的代表产品有2555型5行采棉机（如图1-3）和CPX620型6行采棉机（如图1.-4）图1-32555型五行采棉机图14CPX620型六行采棉机图129970型六行采棉机这两家都以生产水平摘便式采棉机为主,其主要特点为:（1）采棉主要部件均为水平摘链:（2）具有较高采摘率、较低含杂率和落地棉率;（3）采棉机自动化程度高.垂直摘锭式采棉机发展犬况前苏联1924年研制出第一台气吸式采棉机，后来转变研究方向，于1939年研制成功第台垂直用锭式采棉机。苏陕生产的垂直摘住式采棉机主要有两种：采收行距为60cm（如图1-5）和行距为90a”（如图1-6）的采棉机。图1-5行距60cm的HVN-1.2A型采棉机IS1-6行距90cm的I1.NP-1.8型采棉机垂直摘锭式采棉机的主要特点是：(I)采棉主要部件均为垂工嫡锭,结构比水平摘锭式采棉机筒第，制造工艺简单,价格低：(2)采净率比水平摘锭低，有效工作区域较小，采摘效率低；(3)具有独特的落地棉捡拾装置。梳指式采棉机发展状况梳指式采棉机现在投入市场的有牵引式和自行式两种.其主要特点为：(I)结构简单，价钱低廉：(2)采净率低，有效工作区域较大，采摘效率高：(3)具有独特的棉铃剥离装置“国内机采棉技术发展状况从新中国建国以来，我国机采棉技术取得较快发展。由于政府的支持，专门组建科研攻关小组，从国外引进先进设备与技术，消化吸收,再根据中国种棉基地的环境,不断尝试研发适合中国的采棉机。经过不断努力，攻克一个个技术难题，为研发中国自主的采棉机积累了丰常的经验和研究资料，最终研发了中国自1.1.的采棉机。我国从1952年开始引进苏联CXM-48型垂直摘锭式采棉机,并于1953年在新疆乌拉乌苏农场进行了首次机采棉研究试验，1958年又引进了XBM1.2型双行采棉机。与此同时，新翎农垦科学院、新疆农业大学、中国农科院等单位均先后进行了采棉机及其部件的设计，如新疆生产建设兵团的摘铃机和气流加机械振动的采棉部件、中国农科院的小型单行间歇苴水平搞定采棉机与双行平面式水平摘锭郴机，受当时技术条件限制，这些项目都未能用于生产.1989年我国正式将“采相机及消花设备引过扶验研究”列为术大科研项目由新疆农科院农机化所主持承担。“九五”期间，由新疆联合机械集团公司牵头，新翎农业大学机械交通学院、新疆生产建设兵团农电科学院农机所、新就农科院农机化所4家单位共同承担了国家科委“九五”科提（美项目中64MZ-2/3型自走式采棉机研制B专题。I99&F我国第一台国F4WZ-3型自走式采棉机问世其各项性能和技术指标均已达到国外同类机型的水平，填补了我国采棉机自主知识产权的空白。2002年，贵航集团的第一台采棉机研制成功，2008年实现批量生产。贵航集团“平水牌”采棉机是针对我国棉花种植模式研发的，适合中国环境，并且已达到世界先进水平，但其关健零部件仍需进口，限制了平水采棉机的发展。1.1.2 采棉机国产化的意义实现采棉机的国产化对我国具有深远的意义。第一，国产化采棉机是根据中国自己的使用习惯和棉花种植环境而自主设计的，不会产牛.外国采棉机的“水土不符”现象，能更好的适应中国使用齐。第二，采棉机的国产化定程度上促进中国机械制造业的发展，也为其它农业机械化准符r大址的技术资料和积景了丰富的经验，推动中国农业机械化的快速发展。第三，打破了国外的设备与技术垄断，使采棉机价格不在虚海，大大推动了棉业的快速发展，并能自主的调整中国棉业市场。第四，采棉机国产化极大提高了我国研制农业机械的信心，为我国实现农业机械化奠定基础.12本课题所用技术路线本次设计首先了解采棉机采摘头的结构组成以及各部分的形状、原理和作用,知道采棉头的工作过程:然后对采棉机传动系统进行设计：下一步计算采棉头的运动和动力.设计采棉头结构，校核主要零件：最后检杳，完成毕业设计。技术路线如图1-7所示。图1-7设计采用技术路线图第2章水平摘锭式采棉机采摘头传动系统及工作原理2.1 采摘头传动系统分析采摘头是采棉机的主要工作部件，是采棉机的主要组成部分之一。其工作性能的好坏直接膨响到棉花采摘。微率和质量，2.1.1 采摘头动力传递路线采棉机采摘头的动力主要靠齿轮副传递，从发动机通过齿轮副到采摘头的采棉滚筒和摘锭，泮格保证J'机行速度与采棉滚筒速度、摘锭速度的一定比例，同时工作性能更加可靠，保证采棉机整体性能与采棉机寿命。采摘头子传动系统简图如图2-1所示。主动旅齿轮2.从动锥齿轮3、5、6、8、15、16、20.齿轮4.主安全离合器7.辅助安全离合器9、10、11.同柏齿轮12.摘锭座管13.摘锭主动钺齿轮14.摘岗17.导向槽18.滚轮19.曲拐21.脱棉盘22.传动推齿轮23.摘混锥齿轮2-1采摘头子传动系统简图动力传至采摘头，通过锥齿轮I所在轴传递给锥齿轮1,通过齿轮副传给锥齿轮2,齿轮3与锥齿轮2同釉，井与主安全热合器4相连.齿轮3通过齿轮副将动力传递给齿轮5,齿轮6通过辅助安全离合器7与齿轮5连接。至此传递路线分为两条分别传动：一条以齿轮6为主动轮传递运动和动力，通过齿轮副传递给齿轮8,齿轮8通过键与采摘滚筒回转中心轴连接，带动滚筒旋转：另一条以齿轮5为主动轮传递运动与动力，与三联齿轮9、10、I1.中的齿轮9啮合，将运动与动力传递给三联齿轮，齿轮I1.通过齿轮副，将动力传给齿轮20,带动摘锭座管中心轴运转，摘锭座管中心抽上安装有与摘锭锥齿轮配套的锥齿轮13,通过锥齿轮带动摘锭14旋转，齿轮1(),通过齿轮副依次招动力传递给齿轮15、16,带动脱棉盘高速旋转。采摘头动力传递路线结构框图如图2-2所示。图2-2米摘头动力传递路线结构框架2.2采摘头工作原理采棉滚筒是采摘头的核心部件，密吊花采摘的直接工作用牛。采棉滚筒的布置有两种方式：种是左右布身，这样两个采棉滚筒将同时工作，但会对棉珠有较大的挤乐,并且增大采摘头宽度，不适合较密集种植的棉花，是采摘单体数量减少，降低采摘效率;另一种是前后布置，可对棉珠依次进行采摘，减小对棉珠的挤压，增大采净率。前后布置又分为前后同侧和前后异侧，前后异(W会增大采棉堆体宽度，降低采棉效率,故采用前后同侧，采摘头采棉过程：随着采棉机前进，采撷V扶导器将棉珠导入采棉工作室，采摘室工作室是一条缝隙,宽度约8()90w，它的一面是水平栅板,另一面是压紧板。棉株宽度被压至8090而"，高速旋转的水平摘能按照采摘运动机迹深入或退出栅板：当水平摘锭深入棚板时，摘锭垂直插入被工作室挤压的棉珠，摘锭上的三排锥形S齿勾住桐花纤维，并将其从开裂的棉铃中拉出来：接着，摘锭退出棚板，进入脱棉区，高速旋转的脱棉盘将摘淀上的精花纤维反向脱卜.，被脱卜.的棉花纤维经集棉轴高速的气流经输棉管道送入棉箱，脱据吊花纤维的摘锭运动到浴板刷区域，淋浴梅M喷出水液清洗报锭，水液清洗是为了增川摘锭与棉花之间的雌力：最后，摘锭再以栅板采棉。如此反纪循环工作，进行棉花的采摘工作。如图2-3所示。1 .导棉板2.粒板3.采棉滚筒4.淋洗板刷5.曲拐6.摘锭7.导向梢轨8.脱棉盘图2-3米摘头条棉过程简图2.2.1 采棉滚筒工作理论分析采棉滚筒主要由摘管座管、曲拐、摘锭等组成，滚筒是来摘头的关键机构.其工作情况聘直接影响到采棉效果。为提尚效率，采摘头安装多个采棉单体，可一次采摘56行。为提高采净率，每个采棉单体安放两个采棉滚筒，前后同侧安置，对柳珠依次进行采摘。采棉滚筒的结构每一个采棉滚筒装刊2组摘锭座管，它们均匀KJ分布在滚筒圆周“耐南锭安装在摘锭座管体上，每个摘触管体安装有18支摘淀，采摘高度范的J达10140cm管体中心有一根主轴，主轴上御装有与摘锭配套的懒轮，以带动摘锭的E庄旋转。摘锭座管上端装有曲拐，曲拐上特有滚轮,滚轮嵌入至好向槽.当采棉滚筒避专时，摘锭屋管随滚筒绕回转中心旋行，同时回转中心轴上的田仑又带动摘锭座管体”心轴旋转，从而带动摘锭的旋转。曲拐与摘锭座管总装成一体，它们相互之间没行相对运动.当滚筒处专运动时，摘锭座管总成方面随海笥回转，另方面，I眈打二的滚轮受到导向槽的限制，在导向槽内做滚动。由于导向梢九道不规则，导致摘”座管总成中心轴线与瀚仑中心轴线的运动不同步，从而实现摘键气管的摆动与旋转运动摘锭座管的这种运物式，使摘锭能镀以垂直于采棉机前进力的角度进入或退出府;工作室,再以适当白弼度经过脱棉盘和淋浴板刷。采棉浪筒的结构图如图2-4所示。图27来棉滚筒装配结构图采棉滚筒的运动轨迹以来棉滚筒回转中心O为原点,以采棉机前进的方向为X轴的正方向，以与采棉机前进方向垂直向左的方向为y轴正方向建立坐标系。假设采棉机的前进速度为嗫,，采棉滚筒的半径为，,采棉滚筒的加速度为0，以采棉滚筒上与X重合点的坐标为P(r.O),经过时间I后P点转到F点。那么相对于采棉滚筒机架，可以得出P'的运动轨迹为:(2-1)X=rcos<zxy=rsinrzx(2-2)由图26我们可以得出采棉滚筒上产点的运动轨迹为摆线。t),Rsi11t)=V1.vZ+rCOSfiXy=/SinM当以梅珠为参照时，此时采梅滚筒上尸点的运动轨迹函数为:2.2.2 水平摘锭工作理论分析摘锭的工作原理0.棉花纤维若生在种了上是由种了表皮细胞生长、形成的，带状,决然的扭曲.其纤维具有很大的缠卷,即相互之间缠绕以及向凸出物及任何粗忖版面缠挂的特性，纤维的缠卷性取决于它向拈曲度和厚度，一A竦说，成熟的纤维Mcm长度内约有67个拈曲，当长度为2530咖时厚度为1520"”。如果把纤维之间彼此压紧，则由于纤维的拈曲处相互缠结，纤维间的粘结就加强了。上述棉花纤维特性，也是它纺织品质的依据，在水平摘锭式采棉机的工作中被充分利用。摘锭呈圆锥形，头部球面直径5.4”，根部直径为j,其长度与棉株上棉铃的分布范围相适应，约为70皿”,表面刻有三行倒刺，以便缠绕棉花。棉花的采摘是摘锭进入采棉工作室后摘锭上的$勾齿勾住棉花,通过摘锭的白转将棉铃中的棉花缠绕在摘锭上，随滚筒退出采棉室进入脱棉区，脱棉盘的高速反向旋转将棉花脱下，经过淋洗板刷的清净再次进入采棉工作室。摘锭的运动有两个运动合成：个是摘锭以40004250rmin的速度自转将棉花缠绕在摘锭上：另一个是摘锭随着滚筒的旋转（转速14O17O"min,前滚筒转速低，后滚筒转速i,实际中由于液压泵及皮带传动等因素影响，转速可能会下降）而旋转，将棉花脱下并由淋洗板刷洗净，实现重宏连续采棉，摘锭的工作情况取决下它的尺寸、形状和表面状态、旋转速度以及摘锭相对于棉侏运动的大小和方向：取决于摘锭压紧棉铃力的大小以及棉铃的状态等许多因素。摘锭的工作过程摘锭的工作过程大致可以分为：I）摘锭进入采棉区：2）摘锭对棉花的采摘：3）摘锭带着桐花退出采棉区；4）摘锭经脱棉盘脱棉。1）摘锭进入采棉区摘锭通过淋洗板刷，经水液的洗净后开始准备进入采棉区。为了使摘锭能更好的采棉，尽量减少对棉株的拨动，将摘锭设计成与采棉机前进方向垂直的方向进入采棉区。摘锭伸入采棉区与自身旋转是同时进行的，因此棉花纤维也是一面被缠绕一面被拉。在采棉区，棉珠是被挤压的，有瞰的阻隔，每只摘锭在采棉区的整个过程并不是所仃的工作表面都被用到，并I1.摘锭是逐渐进入采棉区乂逐渐退出的，这样摘锭的工作表面必然不能完全被利用.这样对采摘效率和采净率是不利的。此外，每只摘锭在工作区域的工作时间也会影响到采棉机的采净率。增加摘锭在采棉区的工作时间无疑会增加采棉机的采净率，而如何才能在不增加摘锭等零部件尺寸的第T卜一，烟加摘锭在采棉X的工作时间呢？栅板的形状对其影响很大。现作如卜.讨论:(I)栅板为直线棚板为直线时，摘锭进入采棉区的工作状况如图27所示。采躯图27宜线榔板时摘诧工作状况假设滚筒半径为R，摘锭从刚开始进入到刚好完全退出采棉区的转角为。，摘锭进入采棉区后摘锭顶部至栅板的长度为，则我们可以得出摘键的工作转角=2arccos-(2-3)R滚简角速度为则每只摘锭在个运动周期中的工作时间为CR-hn2arccostt=±=-(2-4)(2)棚板为直线级线栩板为弧形时，摘锭在采棉区的工作状况如图2-8所示.摘锭从刚开始进入采棉区到完全退出转角为。',则R-I1.-IO'=2arccos(2-5)R在滚筒角速度相同的情况F.一只摘锭在滚筒转一圈中的工作时间为通过对比，明显可见弧形栅板的情况卜，摘键在一个运行周期内在采棉区的工作时间要多余直线楣板，即，'人这样增加摘锭工作时间是有利于提高采棉机的采净率的。同理,适当减小采棉滚筒和栩板之间的距离，可以使摘锭在采棉区的工作时间增加,从而可以提高采棉机的采净率。图2-8弧形榭板插锭工作情况2）摘锭对棉花的采摘摘锭进入采棉区时，垂直插入被挤压在采布定的棉珠。通过自身的混转，利用表面的齿抓住棉花纤维，由于摘淀是逐渐进入，所以棉花纤维也是一边被拉一边被缠绕在摘艇工作表面。开裂的棉怜棉花纤维比较蓬松，带钩的摘锭表面能将一部分纤维钩住，将纤维缠绕在其表面。此时，棉花纤维迅速用紧在摘锭表面，摘锭与纤维的摩擦力也迅速增大.正是利用此摩擦力来将与其相连的棉花纤维拉出并缠绕在摘锭表面。棉花纤维在拉出的过程中会受到与棉壳的连接阻力，如果其与摘锭表面的摩擦力大于此阻力的时候，就能将籽棉顺利的摘取出来。若摩擦力小于阻力，则棉花纤维会在摘锭表面打滑，甚至根本不能缠绕在其表面,这样棉花的摘取就不能顺利的进行,就会导致采摘的失败。棉花纤维的抗拉强度也是影响采摘成功与否的因素。桐花的摘取就是靠纤维之间的连接力相互拉扯而将余卜的纤维拉出来的。如果棉花纤维的抗拉强度不够大，就会导致纤维的断裂，而使纤维摘取失败。因此,棉花品种的选择也是很关键的，选择品种好的棉花,其棉花纤维品质也好，这对石棉花的采摘也是很有利的。只有在保证不拉断棉花纤维的情况下，才有可能将完全开放的棉竹采净。由于摘锭摘取棉花主要苑表面的钩齿，因此它只对开裂的棉铃产生作用，基本上不伤害未开裂棉铃，这样有利于棉花的二次采摘.3）摘锭带着棉花退出采棉区缠绕着棉条的摘锭以垂直于机器前进的方向逐渐退出果棉区。采棉机在前进过程中，棉株相对于采棉机往后运动，摘锭在随滚筒运转的同时，应尽信保持在纵向方向上与棉株相对静止，这样才能更好的采摘桶花。摘锭相对棉株静止也会最大限度的减少摘锭对棉株的拨动，这样对摘锭也能起到很好的保护作用，延长摘锭的使用寿命。摘锭退出采棉区后，以特定的运动向脱棉盘移动。4）摘锭经脱棉盘脱棉摘院运转至脱棉盘，脱棉盘以与滚筒转动方向相同方向高速旋转。脱棉盘制成塑料带凸起的圆盘，利用高速的旋转反向脱下缠绕在摘锭的棉花纤维.脱棉盘脱下棉花也是利用它与梅花纤维之间的摩擦力，制成塑料的就是为了增加反向脱下棉花的摩擦力；其次,塑科的脱棉盘具有如性，能减少摘淀与脱棉盘的撞击，也是一个很好的起到保护摘锭的措施.摘锭采棉的受力分析摘锭在使用过程中由于无时无刻不在与棉花纤维之间相互摩擦，所以比较常见的损坏形式是磨损，还种是断裂。磨损和断裂都与它的材料性质仃关。采棉机在采摘过程中,摘锭可能有时会受到比较大的阻力，如果阻力过大可能会使摘锭发生比较大的变形，如弯曲。若摘锭发生弯曲，摘锭本身是在自转的，这样弯曲的摘锭在自转过程中会形成个锥形的扫描区域，就有可能会与它附近的摘锭之间发生干涉。高速旋转的摘锭相互碰撞导致摘锭的折损破坏.其次，当弯的的摘锭经过脱棉盘时，也会发生干涉碰撞的现软，对摘锭和脱棉盘都是有损害的，这样的情况是不容许出现的。因此，摘锭的选材很重要，一般摘锭由脆硬、耐磨的材料制成。这样当其中一只摘锭受到的阻力过大时，就会直接发生断裂，而不影响其它的工作部件，以保证采棉机的维续正常运作。摘锭工作区截面形状如图2-9。在摘锭锥形体上切有楔形槽，以便在工作表面形成钩齿。摘锭靠1.¾齿的拉力和绛S与摘锭表面的摩擦ZMC摘取棉花，如果采掘棉花的勾取力比所受阻力大，就可以将棉花顺利采下，如果勾取力小于采棉阻力，就会造成摘锭在桐铃中打滑,从而就会导致采棉失败。现对摘锭工作表面所受摩擦力做初步的分析。图29水平初锭截面形状一般情况卜.，摩擦力P与正压力N成正比，即：P=fN(2-7)考虑到摩擦力与所受到的正压力和摩擦物体的特性有关系，影响摘住摩擦力的特性主要与摘锭勾齿形状、尺寸及分布情况。结合这些条件可以汨出摩擦力的关系式为：F=SzfN(2-8)其中：表示摩擦常数，单位g<:S«表示相互摩擦的物体之间实际接触而积，单位。/：，表示摩擦系数，无量纲；N表示正压力，单位N.据试验表明，湿涧的钢表面摩擦常数和摩擦系数均比干燥的刚表面大很多。这也是摘锭在进入采棉区之前要经过淋洗刷板的原因之%棉条缠绕在摘管表而绕过摘锭的角度称为包角。现分析摘锭工作表面上棉条的受力状况，摘锭截面半径为取棉条的一段微小长度4,此长度包角为,舟，此段棉条受力情况如图270。ff1.2-10水平摘锭豉面棉条受力情况根据受力情况列平衡方程为：T+dF=CiNsm-+TcosdO(2-9)2JArsinW-可忽略不计，Sin(10<10.<11=ni解微分方程得：F=7ezv+(w-1.)(2-10)棉条被钩齿钩住时产生的拉力为r.方程的初始条件为O=o.摩擦力F只有大于采摘阻力P时，同时也要保证不拉断棉条，这样才能完全的采尽一个完全开放的棉件内的籽棉。不拉断棉条，也就是说采摘阻力应小F棉条所能承受的最大拉伸力bmx。因此，摘锭在采棉过程“能很好的工作，需满足的条件是：PVP<bmz<2-11)223采棉滚筒,摘锭转速对采棉质量的影响采棉滚简转速对采棉J贞量的影响根据采棉滚筒相对于棉株的运动轨迹，可得出采棉滚筒上P'点在X、轴分速度表达式分别为：(2-12)V,=vn,-r<ysin(Otvf=rft)cos<yf由此得出，滚筒末端相对于棉株的速度为：(2-13)V=1.vJ+Vv;+r2-2匕rosina采棉滚简的旋转速度和采棉机的行进速度之间的关系对采净率都有很大的影响。现就滚筒的转速对采棉机采净率的影响情况进行如下分析：令滚筒转速g=r。，则采棉滚筒转速与采棉机行进速度的速比系数为：(2-14)上=%乙Iz1.V1IV即可以推出vm=三-(2-15)结合式(2-5)和(2-15)可得出采棉滚筒在X轴方向的速度匕为：/II,=上一I，PSin，W=勺(SinfW)(2-16)由丁心的取值一直为换正，所以速度*的运动方向是由1.-Sin创大小来决定的，所以我们可以对工-sin<W作如卜讨论：1、当)V乙时，此时1.-Sin函>0一直成立，故此时匕的值一直为正，也就说明在这种情况下采棉机的速度一直比采棉滚筒在X轴上的分速度大，这样就会造成摘锭在工作时与开裂棉衿接触的机会变少.也会出现摘锭向前推棉杆的现象.从而降低采棉率。2、当i0时，此时1.-SinCW的取值未定，故可以作如卜,讨论：1)当1.>sin创，即匕>0时，此时采棉机的行进速度大于采棉滚筒在轴上的分速度，摘锭就会相对于棉株向后就会向后拨动棉株，从而降低了与开裂棉铃接触的机会，从而降低了采净率。2)当二sin,即匕0时，摘锭就会相对于棉株向前就可能会向前拨动棉株，从而对棉侏本身造成损伤，增加/含杂率和落地棉率，同时也会造成重采现象“3)当1.=Sin碗，即匕=0时，摘锭相对于采棉机处于静止状态，既不会向前也不向后推动棉株，这是采棉机采棉时最理想的状态，但在现实生产是很难办到的，因此摘锭相对于棉株有一定的移动是允许的。另一方面在采棉滚筒的转速一定的情况卜.，单方面改变采棉机的速度也会相应的改变采棉机的采摘情况，例如当匕0时,可以适当的降低采棉机的速度;当匕0时，可以适当的增加采棉机的速度。这样都可以减少对棉株的损伤，提高采净率、降低落地棉率和含杂率。摘锭转速对采桐质量的影响采棉时摘锭的转速对来净率,落地棉率等采摘指标都有影响，一方面，摘锭转速过低时，就没法保证摘锭在有限的采摘时间内，有更多的时间与棉花接触，从而就会造成有许多棉玲来不及采摘。另一方面，当摘锭的转速过高时，就会产生很大的离心力，从而她少棉条对摘锭的正压力，也就诚少了摘锭的摩擦力，最终影响棉花的顺利采收。根据的实际的经5佥得出，当转速在7(X)Nmin到2300zmin之间时，采摘质量会越来越好；当转速在23OO"min到39(X"min之间时，对采摘质量没有明显影响：当转速增加到4700"min时，采摘能力有所卜.降，从而可以看出摘锭的转速与采棉质量之间的关系，因此现在水平摘锭采棉机摘锭的转速一般为4200rmin左右，摘锭转速与采净率的关系如图271所示：图2T1来净率与摘锭利速的关系2.2.4导向槽工作理论分析导向槽是控制摘锭座管相对于滚筒左右投动的关提部件，如能确定其凯迹线，那么摘锭的运动就能确定.由丁摘锭运动的夏杂性，决定了导向槽的轨迹也必然是匆杂的。导向槽的工作原理前文已介绍曲拐上端的滚轮是嵌入在导向槽内的，曲拐的拐储与摘保座管成九十度方向，摘锭在水平面的运动是由两个运动来控制的(除去摘锭的自转)。其一，是摘院座管随滚简绕其回转中心做圆周运动:其二，曲拐上的滚轮在导向槽内沿槽轨迹运动。这样两项运动的合成便成为摘锭座管的运动.导向槽固定在机架上，槽轨的特定性决定了摘锭座管的运动特性。导向槽轨迹分析以采棉滚筒网转中心O为原点，与采棉机前进方向垂直且正向方向向右为X轴，采棉机前进方向相反方向为丫轴，建立坐标系，如图2T2所示。图中采棉机前进方向为垂直向下，即丫轴负方向，滚筒沿逆时针方向旋转。设采棉滚筒回转半径为R.采棉滚筒旋转角速度为”，曲拐拐肾长为r°取其中一个摘锭座管中心A为起始点，此时A点+标为(R,0)。设经过时间，A点运动至A'点,转过角度为6,则e=,相对机架建立运动方程：(2-17)x-Kcoaaxy=Rsin<ut图212滚筒数学模型坐标系图中摘锭与曲拐沿滚筒法线方向位置以虚线表示，实际位置以实线表示，曲拐虚线位置与X轴夹角为夕.曲拐实际位置与X轴夹角为.以此得到曲拐顶端中心点运动方程：X=fcosftX-rCosa<(218)y=RSinfyf+rsina其中,夕+(360j)=90o,a=+'o可得：a=e+e-27&。式中若知'值，则可得大小，如此曲拐顶端中心点运动方程就可确定。其关键在丁夕如何确定。若将沿滚筒法线方向确定为参考标准，那么摘锭所在实际位置与滚筒法线方向的夹角就为6',我们不妨将摘锭座管的运动分为两部分，苜先是摘锭座管沿半径为K的圆做与圆周运动，然后再绕摘淀座管中心轴线做旋，专运动,假设旋转角速度为。'，且旋转角为"。卜面将对论如何得到"的值。为了便于分析，现将滚简大致划分为三个区域：（I）棉花采摘区，此区域为摘锭从刚开始进入采梅区到完全退出，用y表示：（2脱棉区，此区域为摘锭从退出采棉室到完全退出脱棉盘，以5表示：（3）预备进入阶段，将此区域划分为从退出脱棉盘后逐渐准备进入采棉区这个区域，以e表示。区域划分如图2T3所示。1）7角区域在此区域，摘锭基本保持水平，也就是说摘锭在纵向方向上与棉株是保持不动的，这时T采棉机的采摘工作是必不可少的，这样才能使摘锭不损伤棉株，不打落棉铃.这也是摘锭稳定的进行采摘必不可少的。但绝对的保持摘锭在此区域水平是无法办到的，因此摘锭在采摘过程中沿棉行有少许的移动是不可避免的，只能尽量的减少。图2-13摘锭运动区域划分摘锭在第一象限时，可知夕=夕，又由于e=0r,（J,=c,可知'=0,方向为顺时针。曲拐顶端中心运动方程为:(2-19)A=CCOS6Xy-RsmftM-r从方程中可以看出，此区域内，运动只与摘锭座管转角有关.摘锭在第四象限时，=90o,曲拐顶端中心运动方程仍不变，仍为上式。可以看出其轨迹是一段圆弧。2) 6角区域摘锭退出采摘区，摘锭座管相对于滚筒逆时针旋转.摘锭退出采棉区后迅速向脱棉盘兆拢，为了增加脱棉效率，应增加摘锭与脱棉盘的接触时间。即滚筒在向脱棉盘旋转的过程中，摘锭座管相对与滚筒应向脱棉盘方向靠拢。在逐渐退出脱棉盘的过程中也应尽量指向脱棉盘，此时摘锭座管应相对于滚筒顺时针旋转。这样可以尽量的增加摘锭与脱棉盘之间的接触时间，以便于更彻底的脱卜.棉花纤维，为摘锭进入卜一次采摘运行周期做好准备。摘锭制成圆锥形的，一方面是为了方便摘锭伸入棉花棉铃中，另一方面是为了脱棉的方便。且摘锭以与水平面成一定的角度安装，这样也是为了更方便的将棉花退卜；摘锭进入脱棉盘时，脱棉盘上的凸块沿摘锭表面向摘锭顶端移动，从而强制籽棉花脱离摘锭。此区域在一二彖限，曲拐顶端中心运动方程为：X=RCOS羽+rcos(2-20)y=?sin<yf+rsinCt其中：=9G3+