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软摘锭采棉机输棉系统设计与分析.pdf

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软摘锭采棉机输棉系统设计与分析.pdf

NO8B.2009责任编辑FarmMachinery瓜籽)、红瓜籽和葵花籽等硬壳瓜籽剥壳加工,通用性强。通过该白瓜籽剥壳分离设备及技术的开发与应用,有效地解决了国内现有白瓜籽剥壳加工这一难题,提高了白瓜籽剥壳的工作效率,大大降低白瓜籽剥壳加工成本,较手工作业降低成本1500元/t左右。该白瓜籽剥壳分离设备不仅满足了甘肃省内白瓜籽剥壳加工企业的需求,还远销天津、广东、山东、内蒙古、辽宁和新疆等地,深受瓜籽加工企业的好评,有力地促进了白瓜籽产业的发展。该机于2006年通过了甘肃省推广鉴定,于2006年12月7日申报了国家发明专利,并于2007年1月5日被国家知识产权局正式受理,2008年6月27日进入实质性审查程序。经科技查新报告显示,目前国内未见该机器关键结构、技术相同的设备,具有很高的推广价值,在国家对绿色食品产业的政策支持下,具有广阔的市场发展前景。●4取得的成效新疆是我国最大的优质棉种植区,棉花生产已成为新疆农业的支柱产业。目前,新疆棉花生产的播种等环节已基本实现机械化,但棉花采收仍以手工为主,近年来,随着棉花种植面积不断扩大,新疆各棉花产区都不同程度出现人力不足,棉花无法及时采摘的情况,使采棉机的推广应用成为新疆棉花生产发展的必然趋势。[1]但目前,使用中的采棉机多为进口产品,由于价格、维修费用高和服务不及时等因素的影响,限制了广泛推广。因此,采棉机国产化必将是未来新疆采棉机发展的趋势。(1)软摘锭采棉机的组成。软摘锭采棉机主要由采摘系统、输棉系统和除杂系统等组成,见图1。(2)工作原理。软摘锭采棉机前进中,吐絮棉株经采摘头前部导棉区受挤压后进入采摘头内部摘棉区,采摘滚筒上的软摘锭对摘棉区内部的棉花进行梳刷抽打,使吐絮棉从棉株上脱离,脱下的籽棉与杂质混合物被甩入采摘头装置内,然后经过输棉系统进入6辊除杂装置,除杂后的籽棉经由6辊尾部落入集棉箱,实现采收[2]。(1)设计原则。软摘锭采棉机属于统收式采棉机械,棉花杂质多、质量大。因此,对输棉系统的设计就要充分考虑输棉系统的可靠性,以实现棉花在管道内的顺畅流动,同时还要考虑对棉花纤维的长度破坏。(2)设计类型。输棉系统设计可以考虑气力输送、机械输送和气力与机械混合输送3种不同的输送方式,见表1。软摘锭采棉机输棉系统设计与分析叶伟王维新李华(石河子大学机械电气工程学院)[摘要]本文介绍了软摘锭采棉机工作原理、输棉系统的设计原则及类型,介绍了几种应用于采棉机输棉系统设计,同时结合软摘锭采棉机实验,对输棉系统进行了设计方案分析,为后续采棉机输棉系统设计提供了一定的经验与设计方法。[关键词]采棉机输棉系统系统设计分析0引言1结构及工作原理1.采摘头2.集棉器3.正压风机4.负压风机5.棉杂分离器6.6辊除杂机7.集棉箱8.拖拉机2设计原则与类型霍长清技术设计与制造图1软摘锭采棉机示意104责任编辑NO8B.2009FarmMachinery3.1气力输棉系统气力输送是物料按指定路线进行连续输送的一种运送方式,它属于管路输送,没有回程,没有机械转动,输送中的物料与外界隔离,不易受外界影响。根据空气在管道中的压力状态,气力输送装置可分正压系统(压送)、负压系统(吸送)和混合系统3种[3]。(1)正压输送系统。这种形式各部分的排列顺序见图2所示。正压输送系统是气力输送系统的最基本形式。在系统中,利用风机作为气源设备,将高于大气压的压缩空气通入输送系统,利用空气的高速流动带动棉花在管道内运动,到达六辊除杂装置,最终进入集棉箱。由于一次供风装置进入采摘装置属于半封闭状态,一次供风装置提供的能量不足以把棉花直接输送到六辊装置。因此,在输棉管道的下部安装了1个二次供风装置(正压风)进一步提高风速和风压,以期达到较好的输送效果。(2)负压输送系统。负压输送系统是利用输送系统终点风机抽吸系统内的空气,在系统中形成低于大气压的负压气流,把物料与空气同时从吸嘴吸入系统,达到输送的终点。而采棉机由于采摘装置设计为半封闭状态,仅仅依靠负压风很难很好地实现棉花的输送。因此,该设计方案不予考虑。(3)混合输送系统。混合输送系统各部分的排列顺序见图3混合输送系统是在输送系统中,既有正压风又有负压风,利用两者的不同组合来构成复杂输送系统的输送方式。混合输送系统可以是压吸式,也可以是吸压式。而应用在采棉机上可以考虑压吸式,即利用正压风机把采摘装置采摘下来的棉花,在正压风的作用下被输送到一个小型喇叭口状的集棉装置中,再利用负压风把集棉装置中的棉花吸送到6辊除杂装置中,最终到达集棉箱,见图4。3.2机械式输棉系统[4]在应用到采棉机上的机械输棉系统中,仅仅采用机械式输送方式不能很好实现棉花的输送,尤其是要在采摘装置内设计机械输棉装置,这就增大了采摘装置内机构设计的复杂性。有经验表明,棉花在采用机械式输送时,棉花与机械部件接触越多,对棉花纤维的破坏就越大。3.3气力机械混合式输棉系统机械式输送可以除去一些大的杂质,如青桃、棉枝等,所以,采棉机输棉系统可以设计为气力与机械相结合的方式。(1)气力输送机械输送系统。这种形式各部分的排列顺序见图5。图4机械式输送系统各部分排列表1采棉机输送系统组成3输送系统设计方案图2正压输送系统各部分排列图3混合输送系统各部分的排列图5气力输送机械输送各部分排列霍长清技术设计与制造105NO8B.2009责任编辑FarmMachinery对于2行软摘锭采棉机输棉系统可以采用气力输送机械输送的方式。首先利用正压风机把采摘装置内的棉花吹送到向上的输送搅龙入口,然后由输送搅龙携带棉花到6辊除杂装置,最终到达集棉箱。而在搅龙输送过程中,可以除去大的杂质(棉桃、棉枝等)。(2)气力输送机械输送气力输送的输棉系统。对于两行软摘锭采棉机输棉系统可以设计为气力输送机械输送气力输送的输送方式。首先,利用正压风机把采摘装置采摘下来的棉花吹送到水平小7辊装置中,然后由小7辊把棉花集中到一端,再利用负压风机把棉花吸送至6辊除杂装置,最终到达集棉箱。(1)正压输棉系统。对于正压输棉系统的设计,仅考虑采用正压风机,利用其高速气流带动棉花在输棉管道内运动。试验表明,该设计的优点在于仅采用气力输送,结构简单,同时对棉花纤维破坏较小。但是,一次供风系统在整体输送过程中所起到的作用很小,同时会对二次供风系统造成较大的扰动,使二次供风系统能量损失较大,输送效果不理想。(2)气力混合输送系统。混合气力输送系统采用正压风与负压风相结合的方式,利用正压风机把棉花从采摘装置中吹送到小喇叭口集棉装置,然后利用负压风吸送至六辊除杂装置,最终到达集棉箱。该设计考虑了正负压风力输送的优点,同时属于纯气力输送,对棉花纤维破坏较小,而且结构简单。但是,正、负压风之间的影响在设计时要考虑,负压风机抽吸空气使输送管路中形成负压,而正压风大于大气压的压缩空气通过输送管路带动物料运动。正压风在与负压风相接触的小喇叭口处形成很大干扰。如果物料被负压风顺利输送,那么就希望小喇叭口处的真空度很大,而正压风进入小喇叭口将真空度下降很大,必然造成很大的能量损失,而使物料无法完成输送。因此,该设计要考虑无法达到设计前所希望的正负压接力输送效果。不过,如果能使正、负压之间的扰动减小或消除,该设计方案还是可行的。(3)气力输送机械输送。该设计的优点是,由于软摘锭采棉机属于统收式采棉机械,棉花杂质多,质量大,若仅采用气力输送,对输送管路的设计及风机的选用要求较高,而采用气力输送机械输送可较容易实现棉花的输送。正压气力输送仅仅起到输送的辅助作用,主要是使采摘下来的棉花运动到机械输送入口处,然后利用搅龙来实现向六辊除杂装置输送。这样设计可使输送可靠,但机械输送装置对棉花的纤维破坏较严重,降低了棉花品质。(4)气力输送机械输送气力输送。这种结构形式的输棉系统,是目前FS4M2R型软摘锭采棉机所采用的输棉系统。该设计与气力输送机械输送方式相比,减少了机械输送的应用,主要采用气力实现棉花输送。正压风机在该系统中所起的作用是把棉花从采摘装置吹送到机械输送装置的小7辊输送入口处,由小7辊把棉花集中于一端,然后利用负压风机把棉花吸送至6辊除杂装置,最终到达集棉箱。这样的机械装置可起到中间转送作用,同时避免了正、负压之间的相互扰动影响。在采摘头的风力输送设计中,设有正压风机,利用正压风吹的气流进行输送,输送的距离很短,只把棉花输送到采摘头后面的小7辊输送装置,对输送风机的要求不高,易于实现。同时,在采摘头后面设有机械转动输送机构,把各个采摘头采摘的棉花,直接转送到后部的棉花输送装置。后部的棉花输送装置是由多个小7辊组成,输送辊上面有小棘锭,输送辊底部由格条筛组成。这样,棉花在输送中,可以排掉一些大杂质,把棉花转送到负压吸棉口集中吸棉花,达到接力传送的效果。利用负压风透过除杂装置,从棉花中分离出杂质的同时,把底部集中在一处的棉花吸入6辊除杂装置,既可排除更多杂质,也可以输送棉花。经2008年田间试验非常成功,没有堵塞现象,排杂量、输送量很理想[5]。(1)采棉机输送系统设计不仅要考虑输送的可实现性,同时还要考虑输送系统对棉花纤维的影响。(2)采用气力输送和气力机械式输送均可应用于采棉机输送系统设计。(3)由于机械输棉对纤维的破坏,输棉系统设计还是应该以气力输送为主,因此,研究气力输送系统应用在采棉机上,是今后的主要研究方向。参考文献[1]高新康,胡洁.兵团机采棉推广现状及政策建议.中国农垦[J],2006(9)1718.[2]赵岩,王维新等FS4M2R滚筒式软摘锭采棉机的设计.新疆农机化[J],2008(5)1314.[3]林江.气力输送系统流动特性的研究.学位论文.浙江大学.2004(5)56.[4]中国科学院农业机械化研究机所编译.棉花收获机械译文集[M].北京机械工业出版社,1960.[5]石河子市福顺安防电器科技有限责任公司,采棉机试制试验总结(内部资料)2008(11).5结论霍长清技术设计与制造4设计方案分析106

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