采棉机采摘头适应性农艺参数分析【开题报告+毕业论文+答辩稿+任务书】
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采棉机采摘头适应性农艺参数分析
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毕业论文（设计）开题报告 课题名称 采棉机采摘头适应性农艺 参数分析 学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 指导教师 起止时间 机械电气化工程学院教务办制 填 表 说 明 一、学生撰写开题报告应包含的内容： 1、本课题来源及研究的目的和意义； 2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析； 3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析； 4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路； 5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法； 6、完成本课题的工作方案及进度计划； 7、主要参考文献（不少于 7 篇）。 二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的 两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。 三、开题报告要求手写体，字数在 3000 字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加 张。 四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。 一 本题来源及研究的目的和意义 课题的来源：自选题 研究的目的 以水平摘锭式采棉机为研究对象，为提高采棉机田间作业适应性，以采棉机采摘系统田间试验调查结果为依据，从棉花品种选择、棉花种植模式、棉花水肥管理、气候 条件、脱叶剂喷洒情况、棉花采收时期、棉花采收前植株特性等影响采棉机采收质量的诸多因素开展采棉机适应性技术研究。 研究的意义 本课题对于农艺调查意义是：通过对测定数据的分析得到影响采棉机采摘质量的主要因素，并获得与采棉机相适应的农艺参数。为国外引进采棉机田间作业参数的适时调节及国产采棉机的研制、发展及改进优化设计提供依据。 二 课题所涉及的问题在国内外现状及分析 内外采棉机研究现状及发展趋势 在国内对于棉花机械化收获技术和装备的研究主要是借鉴国外技术集中于对采摘头收获技术和装 备进行研发。 1993 年以后新疆引进美国水平摘锭采棉机。先后引进了 9970， 9976、 2555 等型号的采棉机。经过大量试验表明：采净率在 90%以上，落地棉率 6%以内，含杂率 7%以内。截至 2006 年，兵团先后购买了近 300台美国水平摘锭采棉机。同时国内也积极开展采棉机的研制，先后研制了 44采用进口水平摘锭采摘头）自走式采棉机。在现有栽培模式下使用水平摘锭采棉机暴露出采摘效率不高、采净率较低、落地棉多等问题，导致采收成本较高。加之新疆棉花品种、 气候条件、栽培模式及采收技术等诸多因素影响，机采棉含杂率不仅大于传统手采棉，而且也很难达到国外机采棉指标的水平。 国内采棉机的研发情况主要是考虑成本节约及小型化，并能与拖拉机配套使用，综合利用动力。总体来说，国内的发展趋势有两种，一种是走仿制路线。其采棉机核心采摘部件均依赖进口，在核心技术上无自主知识产权，成本较高；另一种是独立自主研发路线，百家争鸣，形式多样，但是难以实现大规模作业。国外 (主要是美国 )采棉机近年来发展趋势是以滚筒式和自走式为主，而且发动机的功率在逐步提高。釆摘部件的行数由 4 行、 5 行发展到 6 行，作业速度也相应提高。另外采棉机充分利用电一液压技术，计算机技术增加自动检测和完善控制系统，提高了可靠性，改善了驾驶员的工作环境。采棉机技术发展将沿着提高摘锭采净率、减少落地棉损失、降低采收棉 花含杂率、增大集棉箱装载量、装载密度和减少人工作业、机器操作更加人性化的趋势发展。目前在澳大利亚、美国、巴西有很多凯斯采棉机上已开始应用精准农业系统配套工作，指导农业生产 1 目前针对采棉机的研究一方面集中在对现有采棉机技术的研究与改进。例如石河子大学毕新胜早 在 2007年就针对采棉机采摘头水平摘锭的工作机理进行了研究。新疆大学付长兵、司学富、李小利等 2011年针对水平摘锭式采棉机采棉原理及关键零部件进行了全面分析。石河子大学杨涛、张宏文为研究采棉机结构、运动参数等对采棉机采收质量的影响规律，根据新疆机采棉收获机械化方式和种植模式设计了一种单摘锭采摘测试试验台。塔里木大学张有强针对采棉机采棉头核心部件摘锭易磨损、易折断的工程实际问题，通过摘锭速度及结构参数的变化揭示了摘锭在工作过程中实际动力学特性，并提出抑制摘锭磨损的建议。另一方面集中在采棉机精准控制方面的研究上 。例如：新疆大学田虎楠等采用 得了影响采棉机输棉系统的规律性的因素，为提高输棉管道性能提供了重要的途径和方向。中国农业大学李鹏等进行了采棉机测产系统智能监控技术研究。石河子大学李景彬等进行了采棉机视觉导航路线图像检测方法的研究， 通过对自然环境下拍摄的收获期棉田彩色图像进行分析和处理，检测已收获地与未收获地分界线、田侧边缘及田端等目标，提取采棉机在田间作业时导航路线。新疆大学时颢在采棉机器人的研发技术中，对采棉机器人双目立体视觉系统的关键技术进行研究，分 别从棉花图像分割、棉花成熟判定、图像匹配三方面提出了有效的算法。上海大学苗中华等针对采棉机作业速度影响采棉效率的问题，提出基于模糊 制技术的采棉机作业速度实时调整算法，建立行走速度调节模型，实现采棉机作业速度最优控制。南京农业大学江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室的王玲、邹小昱等为定位棉株上的棉花 ,用红外测距实验装置和计算机图像处理技术结合棉花的农学生长特性测量单朵棉花的距离。为采摘机器人运动轨迹的规划提供了参数 3 国外引进的大型农业机械一般都是利用大量田间试验不断进行调试来适应当 地的作物，而农业机械田间试验工作要比任何其它工程领域的试验难度都大，主要由于农业机械是在不断变化的极其复杂的条件下进行作业的，如地面的不平度、土壤和作物的物理机械特性、气候条件等。这些复杂的随机变量直接决定着农业机械的田间工作质量，因此在进行农业机械田间适应性试验时，控制试验条件，从而保证试验结论的正确性极为重要。一般农业机械在进行田间试验设计时，一般采用设置区组、随机化以及重复试验这三项技术措施，以便达到有效地控制试验条件的目的。目前采棉机田间试验主要有以下学者作了研究：石河子大学刘克毅、王维新在分析其结 构及工作原理的基础上，进行了软摘锭采棉机系统设计与实验研究，田间试验采用正交试验方法，选择滚筒转速和采棉机前进速度为试验因素，进行三次重复试验，获得了最优滚筒转速及前进速度。石河子大学阎金刚、张宏文通过搭建单摘锭试验台，采用二次旋转正交试验的实验方法，对水平摘锭进行实验研究，获得了单个摘锭的采摘力和采摘时间，采摘力和缠绕过程等相关关系的运动参数。新疆农垦科学院机械装备研究所康建明、陈学庚等为寻求梳齿式采棉机采收台结构与工作参数的最优组合，采用二次回归正交旋转中心组合优化试验方法，以行走速度、梳齿间距、梳齿振 动频率为影响因素，以采净率、撞落棉率为目标函数，对影响该机采收性能的结构与工作参数进行优化试验研究 11 由目前采棉机技术理论研究现状知，关于提高采棉机采摘质量和降低含杂率两大技术难题，主要集中在采棉机机械结构、机理方面及收获技术研究上。然而影响采棉机采摘质量的因素繁多复杂，与采收机械自身、种子、土肥、植保等方面均相关，不仅需研究采棉机自身的工作原理，还需从农机与水、肥、种、药等因素协调作用的融合技术方面进行全面研究，才能组织引导农民统一作物品种、播期、行距、行向、施肥和植保，为机械化作业创造条件 。但现阶段采棉机理论技术研究方面还没有上升到系统研究层面上来。因此需加大力度进行采棉机农机农艺融合技术研究，才能全面提高采棉机田间作业可靠性，进一步促进采棉机在新疆的大面积推广和示范。 综上所述由于棉花机械采收是一个系统工程，影响因素繁杂。即使只有一个因素达不到要求都可能导致采棉机采摘质量差，棉田出现“挂白毛”现象。也可能导致籽棉含杂率高。因而对影响采棉机采摘质量及含杂率的因素进行全面分析，可对大型采棉机械的采收质量进行预测及评估，也可大大提高采棉机田间作业可靠性。一方面水平摘锭式采棉机采摘头自身结构复杂， 部件较多。棉絮从被缠绕开始，随着摘锭经过不同阶段，最终完成进入棉箱的过程，整个系统中影响采摘、输送工作性能的因素繁多复杂，一旦某个环节发生变化将严重影响输送装置的运动状态，易发生堵塞现象，大大降低了输送装置的工作可靠性和棉花的采摘质量。另一方面除自身机械结构复杂外，外界因素对采摘头的性能影响也很大，如棉花品种、棉花种植模式、棉花收获期、棉花收获期生物特性、棉花收获期脱叶剂的喷洒情况等。 三、 对课题所涉及的任务要求 任务要求：对采收期棉花植株特性测定 ,得到所需数据，并通过对数据的分析得到影响采棉机采摘质量的主 要因素，并获得与采棉机相适应的农艺参数。 四 本课题需要重点研究的关键的问题 棉花机械收获因不确定因素较多，根据前期田间调查结果分析，本文主要从以下几个方面开展研究： （ 1）采收期棉花植株特性测定 本文以适宜南疆种植的机采棉花品种为采收对象，测定并分析收获期棉花的生物特性，建立机采棉植株几何模型。开展工作主要包括：棉花的种植密度、土壤性状、棉花田间管理、棉花生理周期、气候条件、脱叶剂喷洒，采收时期等因素。调查内容主要包括棉花采收期植株特性、成熟度、脱叶情况测定。 棉花采收期植株特性主要包括：棉花植株高度、宽 度、棉花吐絮程度、整株棉花吐絮个数、棉花最高棉铃高度、底桃高度、棉杆主、分枝及分枝数等影响因素。 成熟度主要包括吐絮铃、半开铃、青铃等数据。 脱叶情况的测定主要包括棉株上部、中上部、下部的青叶和干叶数量， 五 完成本课题需要的工作条件及解决的办法 完成本课题所必须做的工作有利用学校图书馆及互联网查阅大量资料，了解采棉机的各方面资料。关键问题可请求老师指导或通过同学讨论，并实地测量所需数据和性能指标，并对数据进行整理总结 ，通过对数据的分析得到影响采棉机采摘质量的主要因素，并获得与采棉机相适应的农艺参 数。 六 工作进度计划 第 1 周 第 2 周 通过查找文献资料，撰写开题报告。 第 3 周 第 5 周 对 采收期棉花植株特性测定 。 第 6 周 第 9 周 对测后数据进行整理总结，并进行分析。 第 10周 第 12周 对 总结后的数据中各个因素分析得到主要因素，并 撰写论文 。 第 13 周 第 14 周 整理资料准备答辩。 七 参考文献 1 沐森林 ,孙勇飞 ,陈长林 ,石磊 ,张玉同 复指杆式采棉机的设计及试验研究 J2014,03:27 2 付长兵 D2010. 3 司学富 D2012. 4 曹玉山 D2011. 5 杨涛 ,张宏文 J2011，06:7526 张有强，马少辉，丁旺财 j012， 13:547 田虎楠 ， 王春耀 ， 王学农 ， 陈 发 ， 刘跃 ， 闵磊 . 基于 采棉机输棉系统内部流场的模拟研究 J2012,03:1258 张彦娥 ,张漫 ,张文革 ,李鹏 . 采棉机测产系统数据采集与处理的试验研究 J2005,04:959 苗中华 ,李闯 ,韩科立 ,郝付平 ,韩增德 ,曾力 .
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