采棉机摘锭磨损机理分析

摘锭是采棉机的关键零部件,目前市场化的摘锭表面进行电镀铬处理提高耐磨性,其性能直接影响采棉机的工作效率及运营成本。通过分析采棉机摘锭的工作原理和实地跟踪采棉机的田间工作,考察了摘锭在整个采季的采棉过程,借助扫描电子显微镜、三维表面白光干涉仪测试了摘锭不同阶段的磨损形貌,与初始表面形貌对比分析了摘锭的磨损形式为磨粒磨损占主导。进一步结合摘锭磨损形貌分析,构建了摘锭在脱棉过程中的摩擦力模型,其结果有助于分析摘锭表面磨损形貌形成规律和磨损机理。     

垂直摘锭结构参数优化设计与有限元分析

摘锭是采棉机在作业过程中与棉花和棉株直接接触的承载零件之一,外载荷引起的摘锭变形和折断等失效现象对采棉机采摘率有巨大的影响。对垂直摘锭结构进行理论受力分析,确定钩齿角度和摘锭内孔直径有效变化范围,建立16种参数组合模型,并利用有限元法对其结构进行静态和模态分析。静力学分析结果表明,不同钩齿角度间摘锭结构最大应力和变形量差异不明显,而随着内孔直径的增加,摘锭结构最大应力和变形量明显增大,其中最大应力在5.529 0～7.894 3 MPa之间,主要分布在钩齿齿根部位,变形量为0.008 1～0.009 1 mm,主要出现在摘锭的下半部;模态分析结果表明,摘锭结构的固有频率从第1阶开始均在400 Hz以上,避开了原动轴、滚筒轴以及自身的正常工作频率范围;通过对比分析应力、变形量,确定垂直摘锭内孔直径为16 mm的参数组合(16 mm-60°、16 mm-65°、16 mm-70°、16 mm-75°)较合理。结果可为采棉机关键零部件国产化、提高其工作效率和动力稳定性提供理论依据。     

基于采摘质量的采棉机水平摘锭采摘头结构分析

采摘头是采棉机的核心部件,它的工作状况对棉花采摘质量尤为重要.采摘头主要有水平摘锭和垂直摘锭2种,目前世界范围内大部分采棉机的采摘头为水平摘锭.衡量采棉机作业性能的一个重要指标就是采摘质量,采摘头作为采棉机的唯一采摘单体,通过对其结构进行研究分析,可为国产采棉机的研制和发展提供依据和技术参考.     

柔性垂直摘锭结构与动力稳定性分析

为了诊断垂直摘锭在运作中由于振动与冲击所产生的变形与失效问题,以及由此产生的棉花掉落、整体噪音大等问题,首先介绍新型垂直摘锭式采棉机的工作原理以及结构特点;接着利用NX、ANSYS等软件对新型采棉机关键部件——柔性垂直摘锭,建立三维模型并获取合理有限元模型,对其进行单独与耦合模态分析。通过研究发现:摘锭轴和摘锭耦合前,柔性摘锭由于材料特性稳定较低,其前4阶固有频率都落在正常工作频率(0～16.7 Hz)之内,耦合之后外力较少的情况下摘锭内表面与摘锭轴1/4外表面接触并且其频率与振型和柔性摘锭单独分析的情况大致相同,而随着同时接触的面数量增多(最多4面),转子稳定性明显提高了,即与前者同一阶固有频率相比,第1、第3、第5阶固有频率比前者分别提高到约38.66倍、37.98倍、45.05倍,但是由于这种情况下柔性摘锭受到的外力和冲击力较大,柔性摘锭出于紧缩或膨胀的状态很容易出现折断或变形。     

基于三维扫描的水平式采棉机采摘头结构分析

【目的】为解决采棉机采棉头核心部件摘锭易磨损、易折断,与进口摘锭性能相差较大的工程实际问题.【方法】选取迪尔公司摘锭作为研究对象,利用三维扫描反求工程进行进口摘锭的原型重构,经扫描得到进口摘锭原始点云数据后,利用Geomagic软件对数据进行处理并利用Geomagic Qualify进行产品质量分析.【结果】国产摘锭和进口摘锭在钩齿、端部及锥齿轮部位存在较大的尺寸偏差,其中,进口摘锭锥齿轮齿根厚度大、全齿高较高;国产摘锭整体长度较进口摘锭约长1.8mm,从而在其端部产生较大的挠度、在根部产生较大弯矩.【结论】理论分析与数值结果为国产摘锭优化设计提供了新的思路和方向,可以有效促进高性能摘锭国产化.     

基于ADAMS的水平摘锭式采棉机采棉滚筒运动仿真分析

采棉滚筒是水平摘锭式采棉机的核心工作部件,其工作的可靠性直接影响着采棉机的采摘质量和业效率.以约翰·迪尔7760型采棉机为例,介绍了采棉滚筒的结构及工作原理,利用ADAMS软件建立了采棉滚筒的三维模型并进行运动仿真,分析了运动规律,为采棉滚筒的设计和研究提供了理论依据和参考.     

脱叶时间和含水率对机采棉采摘力学特性的影响

[目的]研究影响机采棉采摘力学特性的主要因素,为优化水平摘锭式采棉机摘锭结构以及筛选合理棉花采收期提供理论依据.[方法]采用全因子试验设计方法,分析棉花品种、棉花含水率、棉花脱叶时间对棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力的影响.[结果]棉花含水率、棉花脱叶时间、棉花品种对棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力的影响均显著(P...     

约翰迪尔采棉机入库停放技术要求

正采棉作业结束后,为了保证采棉机的长期安全存放及保障其技术状态(包括超过30天内不使用该机器),入库存放前需要做如下工作:一、彻底清扫、清洗、清理采棉机。只允许用水清洗采头内外(摘锭及脱棉等元件),清洗之前务必将驾驶室底部的2个电脑控制器及连接接头用塑料布包好防水,禁止用高压水枪朝着齿轮箱密封圈或齿轮箱通气阀直接喷洗,特别是禁止喷射清洗各控制     

基于ADAMS/View的偏牵引梳齿式采棉机侧向稳定性分析

[目的]研究偏牵引梳齿式采棉机的侧向稳定性,验证工作时是否会发生侧向滑移以及工作的稳定性.[方法]应用Solidworks对梳齿式采棉机进行三维实体建模,并导入ADAMS/View软件.利用ADAMS专用模块构建轮胎、路面约束,并施加相关驱动、约束和力,建立完整的动力学模型,通过运动仿真观察采棉机作业时位移变化曲线,判断是否能稳定工作.[结果]梳齿式采棉机工作状态下,采摘台和拖拉机没有发生侧滑,均沿着直线前行.[结论]梳齿式采棉机在拖拉机牵引下作业,偏牵引角小于摩擦角,整机满足偏牵引稳定性条件.     

胶棒滚筒式采棉机棉箱的建模与仿真

为了研究胶棒滚筒式采棉机棉箱翻转机构的工作性能,利用ADAMS软件对采棉机关键部件（棉箱）进行建模,并对棉箱关键构件（翻转机构）进行了仿真及参数优化,通过对棉箱在翻转过程中质心的位移、加速度的分析,得到了棉箱关键部件的优化参数,为进一步研究胶棒滚筒采棉机棉箱的设计提供指导。     

基于迁移学习的棉花识别

提高智能采棉机效率的一个重要途径是实现单个、重叠和遮挡棉花的识别,避免误采摘和漏采摘。针对不同形态棉花的识别,常规的特征提取方法难以达到令人满意的结果,因而采用基于迁移学习的棉花识别方法和基于迁移模型的特征提取与极限学习机(extreme learning machine,ELM)相结合的方法进行棉花识别研究。首先更改AlexNet、GoogleNet、ResNet-50模型分类层和设置相关参数,用训练好的迁移模型对棉花验证集识别,然后利用训练好的迁移模型进行棉花数据集特征提取,再用训练集的特征训练ELM模型,统计不同隐含层神经元个数的ELM模型对棉花的识别准确率。AlexNet、GoogleNet、ResNet-50迁移模型识别率依次为92.03%、93.19%、93.68%;使用特征提取再与ELM结合的方法,准确率比对应迁移模型分别提高了1.97、1.34、1.55百分点。结果表明,迁移模型对小样本棉花识别也有较高准确率,基于特征提取与ELM相结合的方法可进一步提高准确率。     

半喂入花生摘果机关键工作部件的分析与试验

对自行研制的半喂入式花生摘果机的关键工作部件摘果辊的配置、摘果运动过程、摘果叶片结构参数等进行理论研究,并结合试验结果确定摘果辊及摘果叶片合理的结构形式及参数。以摘果过程中荚果破损率、摘不净率、含杂率、总损失率等为指标,通过田间试验对摘果辊的配置方式、摘果叶片结构、摘果叶片参数等进行摘果试验。结果表明:摘果辊相交平行配置破损率、含杂率均最大,相切平行配置摘不净率最大,含杂率最小,相切平行配置和渐紧夹角配置破损率均较低;圆弧型叶片的摘不净率比直板型、折弯型叶片稍高,摘果转速增大使直板型叶片和圆弧型叶片的破碎率、含杂率均增大;叶片弧度对破损率、摘不净率影响均较大,弧度越小,摘果破损率越高,摘不净率越低,当叶片弧度为70°、圆弧半径为35 mm时总损失率最低。根据理论分析及摘果性能试验,最终确定摘果辊与夹持输送链采用倾斜配置方式,摘果辊采用渐紧型夹角配置方式,摘果叶片采用后倾圆弧型,叶片弧度为70°,圆弧半径为35 mm。     

采棉机跨区作业导航电子地图的制作

为了使采棉机跨区作业管理中的监控定位更为准确,采用Alos和TM遥感影像、商用电子地图为基本材料,通过对Alos影像进行矢量化并结合外业调查得到作业区域的交通、田块、POI等空间信息图层。同时对TM遥感影像进行监督分类,识别出棉花地块以及面积等信息,在MapInfo桌面GIS软件中对其进行整合得到作业区地图,再与商用电子地图进行图层叠加处理,最后制得高精度、要素丰富、适用于采棉机作业过程中导航定位的电子地图。该采棉机跨区作业导航电子地图使采棉机跨区作业过程中的监控定位更加准确,管理更加有效,既能适应大区域的调度,也能做小范围的作业定位和监控。因此,该采棉机跨区作业导航电子地图的制作方法为制作农业生产应用电子地图提供了技术手段。     

对玉米收获中籽粒破碎和损失的影响因素试验研究

为了降低玉米的收获损失,本研究通过摘穗板式摘穗机构的正交实验的方法,对在玉米摘穗过程中影响籽粒破碎和籽粒损失率的4个因素—摘穗板的型式、拉茎辊转速、籽粒含水率、机具前进速度进行了分析。结果表明:籽粒破碎率受籽粒含水率的影响最大,受摘穗板型式和拉茎辊转速影响次之,受前进速度的影响较小。籽粒损失率受拉茎辊转速的影响最大,受摘穗板型式的影响次之。籽粒的含水率较低(30%左右)、摘穗板的型式为弯板、拉茎辊转速为中速度(600～700r/min)时进行玉米的摘穗作业时,综合指标较好。     

基于Pro/E的采棉机清杂滚筒的分析设计

针对统收式采棉机含杂率高这一现实,借鉴河北邯郸棉机和山东天鹅棉机将刺钉滚设计为机械铆结锥度球冠型刺钉的12棱柱结构的改进思路,提出一种应用于棉杂分离的机载6棱柱滚筒式清杂系统的研究方法,包含主要零部件的组成、工作原理及其设计。利用Pro/ENGINEER 软件对清杂系统主要部件进行三维实体建模和虚拟装配,采用六棱柱式刺钉滚筒和格条栅相结合的机械清杂方法,通过田间试验,可有效去除籽棉中掺杂的泥土、碎石、碎棉叶和不孕籽以及其他大杂物（青桃、棉杆、铃壳和碎铁片等）,提高机采棉的质量袁并能减小棉纤维的损伤。     

影响板式玉米摘穗机籽粒破碎和损失的因素分析

采用摘穗板式摘穗机构正交实验方法,对在玉米摘穗过程中影响籽粒破碎和籽粒损失率的四个因素—摘穗板的形式、拉茎辊转速、籽粒含水率、机具前进速度进行了分析。结果表明,籽粒破碎率受籽粒含水率的影响最大,受摘穗板形式和拉茎辊转速影响次之,受前进速度的影响较小;籽粒损失率受拉茎辊转速的影响最大,受摘穗板形式的影响次之。籽粒的含水率较低(30％左右)、摘穗板的形式为弯板、拉茎辊转速为中速度(600～700rpm)时进行玉米的摘穗作业时,综合指标较好。     

仿生无损吸取式苹果采摘装置的设计与试验

为解决苹果在采摘过程中机械化程度低的问题,根据人手采摘苹果的机理,借鉴章鱼吸盘吸附猎物的方法,研制一种仿生无损吸取式苹果采摘装置。该装置主要由气吸式末端执行器、摆位支撑机构、送果机构、实时在线采摘监控系统以及计重系统等组成。对采摘装置的关键部件进行有限元静力学强度分析和动力学模态分析,以确保设计方案的合理性。模拟采摘和吸取损伤试验结果表明:1)该苹果采摘装置可以采摘3 m高度以下,直径60～90 mm、果梗直径3.3～4.8 mm的苹果。2)该苹果采摘装置采用3关节万向节的气吸式末端执行器便于调整转动,在苹果采摘过程中可以调整末端执行器的采摘位姿与果实的生长姿态保持一致,并避开树叶、树枝造成的障碍,从而以最优位置和最佳角度实现采摘。3)对同一批次大小、质量相近,表面完好的30个苹果进行吸取损伤试验,吸盘吸力不会对苹果表皮造成损伤;对放置了7 d的试验苹果削皮处理后也未发现其内部果肉组织有损伤情况。     

振动式蓝莓采摘机槽型凸轮传动装置的设计与分析

为研制振动式蓝莓采摘原理样机,对蓝莓采摘机的凸轮传动装置进行设计与分析,选择凸轮结构类型及轮廓曲线种类,建立凸轮曲线方程。在MATLAB环境下,依据槽型凸轮设计参数对其进行运动学、动力学仿真分析,以此为基础研制蓝莓采摘原理样机。并对槽型凸轮传动装置运行卡点问题进行研究,提出解决方法:将凸轮滚子双边倒角,并使其能够绕轴转动。经测试,修整后的采摘装置运行平稳,满足振动式蓝莓采摘机设计要求。