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）中期检查记录表 2016 年 4 月 18 日 学生姓名 班级 课题名称 采棉机采摘头适应性农艺参数分析 课题完成进度（学生自述） 第 1 周 第 2 周 通过查找文献资料，了解水平式采摘头采棉机的相关文献资料 第 2 周 第 5周 对 采收期棉花植株特性和成熟度及脱叶情况的测定 。 第 6 周 第 9 周 对测后数据进行整理总结。并进行分析。 存在的问题及整改措施（学生自述） 1、在进行分析时对一些专业理论知识了解不充分，导致分析的不清晰。重点理论不 理解。整改措施大量阅读相关资料，有问题的向指导老师咨询和请教。 2、对测定的棉花采收期的植株特性和成熟度及脱叶情况的数据，在总结整理时没有充分的对样本数据进行处理。导致在后期分析时会影响其结果。最后在指导老师的检查和指导下完成对数据的总结和处理。 指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等） 指导教师签名 年 月 日 学院意见 负责人签名 年 月 日 塔里木大学 毕业论文（设计）任务书 学院 机械电气化工程学院 班级 农机 16生姓名 姚振涛 学号 8031212216 课题名称 采棉机采摘头适应性农艺参数分析 起止时间 2015年 10 月 15 日 2016 年 5 月 28 日（共 14周） 指导教师 李平 职称 副教授 课题内容 ： 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。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。 拟定工作进度（以周为单位） 第 1 周 第 2 周 通过查找文献资料，了解水平式采摘头采棉机的 相关文献资料 第 2 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 各个因素 进行分析得到主要因素及量化指标， 撰写论文 。 第 13 周 第 14 周 整理资料准备答辩。 主要参考 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 J2014,03:272 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 j2012， 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 J005,04:959 苗中华 ,李闯 ,韩科立 ,郝付平 ,韩增德 ,曾力 . 基于模糊 J学报， 2015,04:910 王玲 ,邹小昱 ,刘思瑶 ,陈兵林 ,朱宏超 ,朱镕杰 . 棉花采摘机器人红外测距技术研究 J. 农业机械学报， 2014,07:6111 马清亮 ,王维新 ,刘克毅 ,叶伟 ,瞿端阳 . 软摘锭采棉机采摘头三维流场的数值模拟及试验研究J2011,06:76212 康建明 ,陈学庚 ,温浩军 ,王士国 . 梳齿式采棉机采收性能影响因素的试验研究 J2011,04:121任务下达人（签字） 年 月 日 任务接受人意见 任务接受人签名 年 月 日 注： 1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为 指导教师。 2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。 3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。 采棉机采摘头适应性农艺参数分析 摘要 ： 棉花是我国新疆地区的一种主要经济作物，从上世纪 80 年代新疆被列为国家重点商品棉生产基地以来，新疆地区植棉业迅速发展，但随之带来的是棉花收获问题越来越突出，早期的人力采收棉花已不适应植棉产业以及植棉全程机械化的需要。从本世纪初，新疆地区开始大量引进国外大型自走式采棉机，国内也有一些厂家引进国外先进技术或自主研发部分采棉机机型。这些采棉机在生产实际中都得到逐步应用，随着人们观念的改变以及机采棉种植面积的扩大，以采棉机为主的机械采收棉花的形式也会被越来越多的人认同。 采摘 头是采棉机的核心部件，目前在新疆地区工作的采棉机采摘头都为水平摘锭式，新疆兵团使用的采棉机大多为国外买进，而近几年采棉机采净率严重影响新疆的棉花质量。因此，对于采摘头适应性的棉花农艺参数的分析具有重要意义。 关键词： 采摘头；农艺参数；分析 0 引言 新疆具有独特的种植环境，幅员辽阔，植棉业是新疆最大的农业支柱产业。然而长期以来，人工采摘劳动强度大，采摘成本高，经济效益差，国外进口的采棉机棉田适应性差、价格昂贵、维护费用比较高。棉花采收已成为严重制约南疆棉花产业发展的瓶颈，发展棉花收获机械化势在必行 1 本 文 针对南疆地区棉花机械收获，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农机农艺融合技术研究。通过对各个因素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最佳农艺参数范围。 1 机采棉植物特性及成熟度脱叶情况分析 花的植物特性测定 （ 1） 对采收前的棉花样本进行选取测定：从新疆兵团第一师一团的机 采棉田间进行采样。生物特性采样：随机五点采样，每点取一平方米所有棉花植株。对 棉花植株特性、成熟度和脱叶情况的测定。 （ 2） 测试参数有：植株株高、植株宽度、整株分枝数、底桃高度、吐絮个数、最高棉铃高度和棉桃个数。 株特性测定结果与分析 棉花植株特性测定结果 见表 1 表 1株特性测定结果统计表 指标 均值 平均值 株高 /株宽度 /株分枝数 /个 桃高度 /絮个数 /个 高棉铃高度 /桃个数 /个 高0200400600800100012001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3底桃高度01002003004005006001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3植株宽度01002003004005006007008001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3整株分枝数0246810121416181 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3吐絮个数05101520251 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3最高棉铃高度0200400600800100012001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3图 1高 的分布规律图 由图 1三块田地的株高分布来看，株高是指地面到植株顶部的距离。其测定棉花植株株高大部分分布在 600间，其平均值为 适合机采的棉花理论株高应控制 在 650株过高会增长滚筒的高度，加大工作部件的复杂性和生产成本。棉株过高会造成漏采，降低采棉机的采净率，株高的控制主要方法是打顶 , 适时打顶、整枝，控制棉株的高度，便于机械采摘。打顶可以防止整枝徒长，减少蕾铃脱落，提高结铃率，减少烂铃，促进早熟，提高产量和品质。 图 1桃高度 的分布规律图 由图 1三块田地的底桃高度分布来看，底桃高度是指地面到第一果枝的距离。其测定棉花底桃高度大部分分布在 150平均值为 此外，由于受结构设计限制和 保护摘锭的需要，底桃高度应距地面 150上为宜，这样防止漏采提高采净率。而棉铃位置过低导致最低位置的摘锭不能采摘上，使之成为遗留棉等待二次处理。应在田间管理时就应注意或选用适宜的棉花品种。 图 1株宽度 的分布规律图 图 1株分枝数 的分布规律图 对于上图 11植株宽度和整株分枝数两个参数，若这两参数的数值过大，会使株型过于集中会影响采摘效率及采收质量，且分支数过多则植株叶片也相应增多，并会影响脱叶剂的脱叶效果。若两参数数值过小，会使棉株株型过于松散，使得棉铃分布松散从而影响采 净率，并出现“挂白毛”等现象。而在常态下棉株应保证即不过于松散，又不过于集中，并且控制这两参数应当在打顶时期就进行处理，分枝数控制在 8 枝 。这可以提高采摘速度并保证采摘质量。 图 1絮个数 的分布规律图 图 1高棉铃高度 的分布规律图 由上图 11吐絮个数和最高棉铃高度两个参数上来看。吐絮个数从折线图上来看，大部分数据在 4之间，其均值为 平均单株有效结铃数在 6左右。最高棉铃高度是指最顶部的棉铃到地面的距离。最高棉铃过高会影响采摘头的采摘效果，降低采摘效率并影响采收质 量。所以在打顶时期就应控制好最高枝节的高度防止在采收时期的造成漏采、碰落，减少落地棉、遗落棉和挂枝棉的数量。 就植株特性这部分的影响采摘质量的主要因素有：棉株株高、底桃高度和最高棉铃高度。青叶0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1 2 3棉株下部棉株中上部棉株上部这三种因素因为机械结构的限制，过高或过低都会在不同程度上影响采摘效率、采摘质量及采净率。避免这些因素应注意田间管理。合理的化学调控。底桃高度控制在 150上，以减少机采棉的含杂率，提高采净率，适时的调整化调时间。 合理均匀的水肥控制，保证棉田棉株整体长势均匀，避免棉田中棉株高矮参差不齐的现象发生，提高采净率。 适时打顶整 枝。对于长势偏旺的棉田要进行整枝打顶，以改善棉田通风透光条件，促进早熟打顶坚持“枝到不等时、时到不等枝”的原则。使得打顶后分枝数在 8。自然株高在650间。 熟度和脱叶程度测定与分析 成熟度脱叶程度测定结果 见表 1 1熟度和脱叶情况测定结果 统计表 图 1叶情况青叶数量统计 图 由图 1示，机采棉采收前青叶数量统计百分比图。根据图上显示的青叶主要分布在棉株下部，中上部稍多上部最少 ，出现这种情况通常是脱叶剂喷洒不均匀、脱叶剂喷洒的药量不够或者脱叶剂浓度太低。青叶过多会影响采收质量，采收时高速旋转的摘锭把青叶搅碎和棉花一起带走，而青叶搅碎后的汁液会把籽棉污染。而被污染的籽棉掺杂在正常棉中直接降低棉花的品质和价格。 图 1叶情况干叶数量统计 图 由上图 1示，是机采棉采收前干叶数量统计的百分比图。根据上图显示，干叶主要分布在棉株上部，棉株下部最少。与图 2比呈现出来的是相反的，致其主要原因也相同。而脱叶剂喷洒后的效果应是干叶基本自然落下，而干叶较多在采棉 机采摘时摘锭在高速自传带走棉花的过程中，会把干叶卷碎一起带指标 均值 平均值 脱 叶 情 况 青叶 棉株上部 株中上部 株下部 叶 棉株上部 株中上部 株下部 熟度 吐絮铃 /个 开铃 /个 铃 /个 叶0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1 2 3棉株下部棉株中上部棉株上部成熟度0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1 2 3青铃半开铃吐絮铃走。这样籽棉中的含杂率过高，在后期籽棉评级时降低籽棉等级。 图 1熟度 对比 统计图 由图 1示，是成熟度的对比图。是根据青铃、半开铃、吐絮铃与棉铃总量相比的出。根据图 111看，成熟度和青叶干叶的数据相关联。从图上可以看出当脱叶催熟剂不够或者浓度不够时会影响其成熟度影响其产出，并直接会降低收入。 对于成熟度和脱叶情况影响采摘质量的主要因素有：脱叶催熟剂药量不够或未喷洒均匀，导致青叶过多，干叶不脱落，影响采收 后棉花品质，并使籽棉含杂率过高。避免这些因素需合理选择脱叶催熟药剂，使用理想喷雾机械使其上下药量均匀且不伤棉株。根据棉田的情况灵活选择合适的喷药时间。最终使叶片基本脱落提高采净率，减少籽棉的含杂率，提升籽棉品质。 2 水平摘锭的原理及其影响 平摘锭式采棉滚筒工作原理 水平摘锭式的采棉单体工作过程为：扶导器将棉株扶起导人采摘室，采摘室是一条缝隙，它的一面是水平栅板，另一面是压紧板。水平安装的摘锭在转动过程中有规律地伸出栅板，垂直地 (与前进方向垂直 )插入到被挤压在工作室中的棉株里。摘锭一面受滚筒和导向槽 控制，按一定轨迹运动；一面本身又通过锥齿轮转动 (见图 2以高速旋转。当遇到开裂的棉铃时，用钩齿挂住籽棉，把吐絮棉瓣从开裂的棉铃中拉出来，并缠绕在自身上，然后依次退出工作室，并将籽棉带到脱棉器处。脱棉器（如图 2一组带橡胶凸起的圆盘，它利用高速反向旋转所形成的沿摘锭杆垂直方向的脱棉速度将籽棉脱卸下来。籽棉继而由气流输送系 统通过输棉管送入棉箱中。已脱卸籽棉的摘锭随滚筒转到湿润器处进行清洁，湿润器由供水管定期供水，摘锭与湿润器接触时，湿润器用有纹路的像皮垫，清洗和擦掉摘锭工 作面上残留的棉纤维、叶浆 和有碍采摘的其它夹杂物。摘锭被湿润清洁之后表面上附有薄层液体 (以利下次采棉和脱棉 )，再重新进入采棉室采棉。 摘锭 图 2平摘锭式采摘器系统简图 图 2棉盘 水平摘锭式采棉滚筒有左右排列和前后排列。凯斯的采摘滚筒为左右排列（图 2而约翰 州生产的国产采棉机也采用这种布置（图 2这两种采摘头摘锭 有合理的运动轨迹进入工作室，摘锭和棉花接触机会多，进而采摘率较高而落地棉少，含杂率低。且这两种也是最常用的排列方式。 导向槽 图 2斯水平摘锭式采棉机 板 图 2翰 平摘锭的工作原理 采棉机工作时，绕轴旋转的 摘锭（如 图2籽棉从棉铃中扯出来，并将它缠绕在自己的工作表面上，摘锭表面开始先扯取少部分纤维，然后依靠这部分纤维把其余的纤维全部带出，在其表面缠卷成棉条状。摘锭的工作情况取决于它的尺寸、形状和表面状态、旋转速度以及摘锭相对于棉株运动的大小和方向 ;取决于摘锭压紧棉铃力的大小以及棉铃的状态 (包括棉铃开裂程度，棉铃苞叶的形状，籽棉和棉瓣相互间的联接，棉瓣和铃瓣的联结力，棉瓣的长度和它们在拉伸时延长的特性 )等许多因素。 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。 图 2锭 响摘锭采摘效率的因素 (1)采棉头离地的高度 目前种植的棉花始节高度一般都在 15 厘米左右，如果采棉头调整的过高，就会造成棉株底部的棉花漏采，降低采摘率。如果的过低会造成采棉头割破地膜，使地膜混入籽棉，造成机器部件损坏。采摘头顶部应当是水平的从而使得采摘头上的喂入口和地面保持垂直，这将使 得采摘时棉花能达到最好的喂入状况。 (2)采摘头的压紧板 压紧板的压紧度直接影响到采净率和采摘棉花的质量。如果压紧板压力太小，棉株在采摘区域将不能很好地压缩导致采摘率下降，然而，压紧板压力小对植株和绿桃的损伤小，但是如果压紧板压力太大，植株将在采摘区域能被很好地压缩使得采净率提高，但是植株和绿桃的损伤大。调整压紧板的压力，用脚蹬压紧板直到感觉力量合适为好，然后根据实地采摘时的情况，在保证最大采摘率和合适的植株损坏的条件下，适当进行调整。 (3)压紧板与摘锭的间隙 摘锭与压紧板应保持适当间隙，原则上 以摘锭不碰压紧板为主，如果间隙过小可以与棉铃充分接触防止了漏棉，获得较高的采净率，但是也会使摘锭贯穿植株造成未开棉铃的破损，增加含杂率。如果间隙过大则能避免绿桃的损伤，但会造成漏棉情况，降低采摘率。所以摘锭与压紧板之间应保持适当的间隙，一般为应保持一定的间隙。 (4)脱棉盘与摘锭的间隙 脱棉盘和摘锭摘锭之间应当确保合适的距离。如果距离过大，会造成摘锭上的棉花受到脱棉盘上橡胶凸起的力过小，不能很好的把棉絮从摘锭上脱下，影响下次摘锭的采棉工作，降低采净率，使采棉质量下降 ;如果距离过小，会造成摘锭与脱棉盘 摩擦加大，使摘锭和脱面盘磨损加快，甚至造成摘锭的弯曲断裂。因此脱棉盘和摘锭应当保持合适的距离，既能采净摘锭上的棉絮，又能避免摘锭与脱棉盘的过度磨损，提高采摘质量。 除以上影响采摘质量的因素外，还有其他方面的也影响着采摘质量，如采棉机前进速度、滚筒转速、摘锭转速以及驾驶员技术水平等。 3 结论 本文工作是围绕水平摘锭和机采棉农艺参数展开的，目的是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，通过对南疆本地机采棉的测量数据的收集。并对影响机采棉采摘的各种因素进行分析。根据测量到的棉花采收 期植株特性、成熟度、脱叶情况测定的数据，通过数据处理，并进行合理化分析，然后与水平摘锭能影响采摘质量的因素进行分析总结。得出影响机采棉采摘的主要因素。并获得与采棉机相适应的最佳农艺参数范围。为了采棉机在田间作业时对参数的适时调节。来提高采棉机的采摘质量，保证采摘效率。 本文的主要内容和结论概括如下： （ 1） 对机采棉农艺参数的分析有较大的现实意义，对农艺参数的研究，能得到正确的栽培方法，提高产量保证摘后棉花品质，有效的提高收益并减少成本。 （ 2） 通过去实地去测定采收期植株特性、成熟度、脱叶情况，得到了所需要的 数据。 （ 3） 通过分析采收期植株特性测定的数据后。得出影响后期机采的影响因素：有效的控制株高、底桃高度。防止漏采提高采摘效率。 （ 4） 通过分析成熟度脱叶情况。得出了主要因素：脱叶催熟剂的喷洒不完全、脱叶催熟剂的药量不够或浓度不够。这会导致青铃数量多降低收益，青叶过多采收后影响棉花品质，干叶脱落不完全增加采收后的籽棉中的杂质降低籽棉品质。都可能直接导致含杂率高。 （ 5） 通过对影响摘锭采摘效率和采摘质量的各个因素分析后。得出：采棉头离地的高低；采摘头的压紧板压紧力大小；压紧板与摘锭的间隙的大小；脱棉盘与摘锭的间 隙。这些都会影响采摘效率、采摘质量和采净率。 （ 6） 当避免以上分析出的因素会极大的提高采摘效率、采摘质量。能减少“挂白毛”的现象，增加农户收益减少成本。 参考文献 1 王新国 2003,05:30 2 樊建荣 J2011,01:1 3 国内外采棉机发展现状 J2014,01:29 4 呼海龙 660、 9996 型采棉机性能对比分析 J2013,01:29 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 . 基于模糊 J2015,04:910 王玲 ,邹小昱 ,刘思瑶 ,陈兵林 ,朱宏超 ,朱镕杰 . 棉花采摘机器人红外测距技术研究 J. 农业机械学报， 2014,07:6111 马清亮 ,王维新 ,刘克毅 ,叶伟 ,瞿端阳 . 软摘锭采棉机采摘头三维流场的数值模拟及试验研究 J2011,06:76212 康建明 ,陈学庚 ,温浩军 ,王士国 . 梳齿式采棉机采收性能影响因素的试验研究J2011,04:121学生签名 年 月 日 指导教师审阅意见 指导教师签名 年 月 日 2016届毕业设计开题报告 基于水平式采摘头适应性的矮化密植机采棉农艺参数分析 专 业：农业机械化及其自动化 班 级： 报 告 人： 指导老师： 目 录 1 课题研究的目的与意义 2 课题内容 3 课题需要重点研究关键的问题 4 已经完成的工作 5 课题进程安排 1 1、研究目的与意义 新疆具有独特的环境，植棉业是新疆最大的农业支柱产业。而棉花采收已成为严重制约新疆棉花产业发展的瓶颈，发展棉花收获机械化势在必行。新疆棉花采收机械主要为进口。由于国内外棉花品种、种植模式、气候状况、脱叶剂的喷洒等因素差异较大，故需对诸多影响因素进行综合分析研究。建立故障树模型。通过对模型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和技术参考。 2 2、课题内容 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，采用故障树分析方法， 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。建立基于采摘质量的采棉机采摘系统田间作业质量故障树模型，对模型分析得到影响采棉机采摘质量的主因素，并获得与采棉机相适应的农艺参数 3 3、课题需要重点研究关键的问题 关键问题 本课题主要问题是对采棉机采摘头适应性分析研究和相对应农艺特性参数的分析研究。 凯斯 620采棉机采收前后对比 约翰迪尔 9996采棉机采收前后对比 4、已经完成的工作 本课题已经调查测试的内容包括以下内容： 棉花采收期植株特性 ：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，并进行成熟度的计算。同时进行自然落地棉的调查。 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，计算化学脱叶程度。 4 5、课题进程安排 . 第 1 2周 查阅相关文献，撰写开题报告。 第 3 5周 对采收期棉花植株特性测定。 第 6 9周 对已测数据进行总结整理，并进行分析。建立故障树模型。 第 10 12周 对模型进行分析得到主要因素，并撰写论文。 第 13周第 14周 整理资料准备答辩。 谢谢观看 大学毕业设计答辩 采棉机采摘头适应性农艺参数分析 学生姓名： 指导老师： 答辩时间： 1 2 3 4 课题研究的目的及意义 课题研究的主要内容 对主要问题的研究与分析 结论 新疆具有独特的种植环境，幅员辽阔，植棉业是新疆最大的农业支柱产业。然而长期以来，人工采摘劳动强度大，采摘成本高，经济效益差，国外进口的采棉机棉田适应性差、价格昂贵、维护费用比较高。棉花采收已成为严重制约南疆棉花产业发展的瓶颈，发展棉花收获机械化势在必行。本次针对南疆地区棉花机械收获，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主要是从棉花植株特性、成熟度及脱叶情况等诸多因素来进行研究。通过分析各个因素来确定影响采摘质量的主要因素。并获得与采棉机相适应的最佳农艺参数范围。为国外引进采棉机田间作业参数的适时调节，从而提高采棉机采摘质量、采摘效率及采净率 。 1 课题研究的目的及意义 棉花机械采收是一个系统工程，影响因素繁杂。即使一个因素达不到要求都会影响采棉机采摘质量变差，也可导致籽棉含杂率高。所以为了减少这些情况的发生并保证采摘质量、采摘效率及采净率。一方面要对棉花收获期生物特性、棉花收获期脱叶催熟剂喷洒情况等方面做出调查分析。另一方面对摘锭的工作过程进行理论分析从诸多因素中找出主要影响因素进行分析。 2 课题研究的主要内容 1、植物特性测定内容：植株株高、植株宽度、整株分枝数、底桃高度、吐絮个数、最高棉铃高度和棉桃个数。 2、成熟度测定内容：青铃、半开铃和吐絮铃的个数。脱叶情况测定内容：分别测出青叶和干叶在棉株上部、棉株中上部和棉株下部的数量。 3 对主要问题的研究与分析 植株宽度01002003004005006007008001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3株高0200400600800100012001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3底桃高度01002003004005006001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3整株分枝数0246810121416181 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3底桃高度01002003004005006001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3整株分枝数0246810121416181 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3最高棉铃高度0200400600800100012001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3吐絮个数05101520251 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129 133 137 141田地1 田地2 田地3根据上图可得出 植株特性这部分的影响采摘质量的主要因素有：棉株株高、底桃高度和最高棉铃高度。这三种因素 由于采摘滚筒和摘锭的机械 结构限制，过高或过低都会在不同程度上影响 采净率 、采摘质量。避免这些因素应注意田间管理。合理的调控。自然株高 控制 在 650底桃高度控制 在 15减少机采
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