统收式采棉机气力输送系统的设计及其动力学研究

发布时间：2020-11-14 18:14

　　 棉花是国家的重要战略物资，而新疆是中国主要棉花种植区，新疆棉花的产量占全国的比例越来越大，已经超过了半壁江山。棉花是新疆的主要经济作物，也是新疆农民的主要经济来源。棉花生产的机械化是未来的发展趋势，犁地、整地、播种、打药等环节已经实现机械化，但是棉花的采摘环节仍然需要人工参与。因此要实现棉花产业规模化持续发展，棉花采收就要机械化。目前新疆采棉机主要是进口的，其中主要是美国迪尔和凯斯生产的水平摘锭采棉机，美国的采棉机的价格昂贵、结构复杂、维修成本高等特点，很难广泛推广。目前国内的采棉机仍在试验研发阶段,主要有石河子福顺研制的统收式采棉机和兵团研制的梳齿式采棉机。统收式采棉机是我国独立自主研制的,进过最近几年的理论研究及试验验证和完善,充分地证明统收式采棉机的采摘机机理可行,功能完整,采净率高、制造成本低等优点;但是统收式采棉机含杂率较高，输送过程中管道容易堵塞，严重影响了棉花的品质，并降低了采棉机的工作效率和科研进度。因此统收式采棉机的风送系统的研究和优化设计成为了迫在眉睫的问题。 针对以上问题，本文对统收式采棉机风送系统进行了设计优化、动力学分析和试验分析，主要研究内容如下： (1)从采摘物的基本物料特性入手，完成对采摘物生物及物理特性的研究，同时建立试验台，完成采摘物漂浮试验，确定采摘物的临界漂浮速度。并通过理论分析、计算，确定风送系统基本的结构参数和动力参数。 (2)改进风送系统。采用完全气力输送模式，减少机械输送部分，降低输送系统对棉花纤维的破坏。采用喇叭口状竖直管道入口，避免涡流的产生，同时合理利用气体高速射流且产生负压的特点，在完成输送的同时清除棉桃、棉杆等密度较大杂质。 (3)利用Solidworks三维制图软件完成风送系统三维模型的建立。为构建风送系统试验台、制造风送系统样机提供参考依据。 (4)利用Fluent软件对风送系统的流场进行动力学分析，通过分析结果对风送系统进行结构参数改进和优化设计。 (5)对风送系统建立三维模型，通过计算和仿真模拟试验，最终确定在在入口1风速为15m/s、入口2风速为25m/s、除杂辊转速50-60r/min时，风送系统可以顺利完成统收式采棉机采摘物的输送工作，且可以及时清除棉桃及棉杆等密度较大的杂质。 本文通过理论研究及试验分析，对风送系统进行了结构优化设计和动力参数优化设计，并通过流场动力学分析进行仿真模拟验证。仿真结果表明：改进系统能够高效率的完成采摘物的输送工作，并及时清除棉桃、棉杆等较大杂质。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S225.911
【部分图文】：

10斯坦 60-70 30 90-95 5-摘头的工作原理和采收特点，采棉机可分为选收机（收机（采摘头摘锭无选择性的采收，也称摘铃机）两和垂直摘锭采棉机为主。而统收机主要有滚筒结构和主要有美国迪尔和凯斯两家公司生产的水平摘锭式采开始棉花收获机械的研究，1949 年棉花实现机械采摘972 年棉花采摘全部实现机械化[10]。目前主要使用的棉机（the spindle picker），另一种为滚筒板刷式的采棉机（the spindle picker）棉机可分次或一次（视棉花吐絮率高低而定）采收吐压系统、自走底盘、驾驶室（含室内操纵系统）、气监控系统、自动润滑系统、淋润系统、机具外围防尘

筒旋转由采摘室经栅板退出进入脱棉区，高速旋转的脱棉盘将脱下的籽棉被气流自集棉室经输棉管道输送至棉箱。摘锭随采摘，淋洗去植物汁液和泥垢（以利于下次采棉和脱棉），然后重新式的采棉机斯州、俄克拉荷马州、路易斯安那州东北部等棉花产区广泛使用。那里棉花植株小，纤维短，生长紧密，使用水平摘锭采棉机的产区，且购买昂贵的水平摘锭采棉机导致棉花生产成本增加[12]马州农业试验站对滚筒摘锭性质和构造做过一定的研究，对滚筒究表明，与水平摘锭相比，使用高精度仪器检测 HVI 时，在棉长度、均匀度等方面，差异并不明显[13]。联 1924 年开始研制采棉机械，主要采用的是垂直摘锭式采摘头。 31.6％，目前达到 60％，全苏现拥有采棉机 3.3 万台[14]。前苏棉花采摘器研究。流式锯齿滚筒棉花采摘器（见图 1-2）

16-6 采摘物在垂直管道中的受力Stress analysis of picking objects in道中气流速度V 小于物料的中气流速度 V 大于物料的自中气流速度 V 等于物料的自位置，显摆动状态，既不上[32-34]。
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本文编号：2883800