水平摘锭式采棉机采摘头传动系统优化与试验

为了提高水平摘锭式采棉机的作业效率,针对国产采棉机在高速作业过程中存在采摘速比系数匹配不当、采摘头传动系统不合理的问题,该研究根据水平摘锭式采棉机采摘头结构与工作原理,对采摘头传动系统、采棉机采摘机理进行分析,根据传动系统传动要求和采棉机采摘条件,建立目标函数与约束条件,运用遗传算法和1stOpt软件对采摘头传动系统进行优化分析。优化结果为:滚筒动力齿轮齿数为72,离合器上齿轮变位系数为-0.14,滚筒动力齿轮变位系数为1.208,齿轮顶隙系数为1.25。结合采棉机作业要求搭建棉花采摘性能试验台,选取采摘滚筒转速113～143 r/min、作业速度5.93～7.20km/h,对优化前后采摘头的作业性能进行验证试验。结果表明:优化后的采摘头作业速度由6.4km/h提升至7.2 km/h,工作效率由4.86 hm~2/h提升至5.47 hm~2/h,提高了12.5%;优化后的采摘头在7.2 km/h的作业速度下,采净率由90.4%提升至93.7%,采净率提高了3.6%,含杂率由10.28%降至9.72%,含杂率降低了5.4%,验证了传动系统优化结果的合理性。该研究可为国产采棉机采摘头的研发提供参考。     

轮式车辆动力传动系自激振动研究（Ⅰ）——自激振动的机理分析

研究了轮式车辆动力传动系自激振动的机理。建立了动力传动系力学模型，对振动进行了相平面分析，得出地面附着系数随滑转率的增加而减小的特性是造成车辆传动系自激振动主要原因的结论     

轮工车辆动力传动系自激振动研究（Ⅰ）—自激振动的机理分析

研究了轮式车辆动力传动系自激振动的机理。建立了动力传动系力学模型，对振动进行了相平面分析，得出地面附着系数随滑转率的增加而减小的特性是造成车辆传动系自激振动主要原因的结论。     

串联式混合动力拖拉机驱动系设计

针对传统拖拉机存在变速器结构复杂、传动效率低、高油耗、高排放等问题,提出一种基于犁耕工况下串联式混合动力拖拉机驱动系设计方法,包括确定传动方案、匹配牵引电动机和主能源功率参数及设计变速器挡位和辅助能源参数等。基于提出的设计方法,以东方红1804拖拉机为研究对象,对其串联混合动力驱动系主要参数进行了设计计算,分析了其牵引性能,结果表明:混合动力拖拉机特性曲线在有效牵引力范围内完全覆盖原拖拉机的工作特性场,且牵引效率较高;发动机同机械传动装置解耦,等效燃油消耗率平均降低了2.64%;变速器结构得到较大简化,传动效率较高;变速器速比设置合理,可满足拖拉机不同作业工况下对负载的需求,同时实现了无级变速。该研究为混合动力拖拉机能量管理策略、换挡规律及控制系统的设计提供了理论依据。     

车辆传动系自激扭振的耦合反馈及能量转换的理论与试验分析

从试验的全过程研究垂直振动与传动系扭转振动的相位差和功率谱的变化规律,分析了耦合自激扭转振动的机理,得出在试验的全过程中垂直振动的耦合负阻尼特性是造成车辆传动系自激振动的主要原因之一的结论。     

推土机载荷谱研究与开发(Ⅲ)——推土机传动系转矩测定与分析

通过对推土机外载荷和传动系转矩的测定，分析了推土机推土作业外载荷与传动系转矩之间的关系和传动系转矩自身动态性能。     

推土机载荷谱研究与开发 (Ⅲ)推土机传动系转矩测定与分析

通过对推土机外载荷和传动系转矩的测定，分析了推土机推土作业外载荷与传动系转矩之间的关系和传动系转矩自身动态性能。     

行星排式混合动力汽车传动系扭转振动分析

为了对行星排式混合动力汽车的扭转振动进行分析,以MEEBS混合动力汽车传动系为研究对象,分析了该车传动系统的转速特性,根据传动系各部件的动力学方程,计算了传动系的固有频率及其振型,并通过在发动机和电机激励下的强迫扭振计算,找到了影响传动系扭振的主要因素,结果表明：传动系的低阶固有频率以整车和车轮振动为主,中高频主要是差速器、减速器及行星轮的耦合振动;同时还得出扭转减振器的阻尼和刚度取为15 N·m·s/rad和618 N·m/rad,飞轮的转动惯量取0.42 kg·m2时对改善传动系统扭振响应较好。该研究可为混合动力汽车的振动及噪声性能改善提供参考。     

电磁处理提升采棉机摘锭力学性能和耐磨性

棉花机械化收获程度逐年提高,新疆生产建设兵团部分团场已实现100%机械化采收,整体达到85%以上。摘锭是采棉机的核心部件,其表面耐磨性能直接决定了采棉机的作业效率和机采棉品质,因此进一步提高摘锭表面耐磨性一直是重点关注的科学和技术问题。本文在不改变采棉机摘锭结构的基础上,基于电磁处理技术对市场化凯斯摘锭(Case)、迪尔摘锭(Deere)和国产摘锭(Yeer)进行电磁强化处理,并对3类摘锭电磁处理前后的力学性能进行实验室对比分析。摘锭电磁处理后试验结果表明:凯斯和国产摘锭残余应力下降60%,迪尔摘锭下降50%;凯斯、迪尔和国产摘锭涂层弹性模量与硬度的比值(E/H)都小于处理前的21,分别为18、17和20;电磁处理后凯斯和国产摘锭的磨痕宽度下降较迪尔显著,且随着载荷增大磨痕宽度下降趋势也随之增大,但仍是凯斯和国产摘锭下降较迪尔明显。相比较迪尔和国产摘锭,凯斯摘锭经电磁处理后力学性能提升效果最为显著,建议对凯斯摘锭电磁处理后进行田间耐磨性试验验证与评价。     

推土机载荷谱研究与开发（Ⅰ）——推土机现场作业时多参数的实时测试

通过对推土机现场作业时的工作装置、传动系和主要结构件的动态工作载荷和工作应力的测试与分析，获得其在各种典型工况下的特性，为整机及各部件设计与性能分析提供依据     

采棉机摘锭采摘过程的动力学分析

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,根据采摘系统的结构特点和振动特性,建立该系统单自由度干摩擦振动模型,考查摘锭在摩擦力作用下的动力学响应,分析了系统运动中存在的黏滑振动,并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,同时探讨了呈现出的动力学行为对摘锭磨损的影响,并提出抑制摘锭磨损的建议。该文的理论分析与数值结果为采棉机摘锭的结构设计及优化提供参考。     

胶棒滚筒棉花采摘头采收性能试验

为缩短胶棒滚筒采棉机设计周期,提高胶棒滚筒采棉机作业质量,借助胶棒滚筒综合性能试验台,以滚筒转速、采摘行走速度和滚筒胶棒轴向间距为影响因子,以采净率、撞落棉损失率、含杂率为采摘性能指标,进行二次正交旋转组合试验,应用Design-Expert8.0.6软件,建立了影响因子与性能指标的回归模型,分析了各因子对性能指标的影响。采用多目标优化,确定最佳参数组合为：滚筒转速450 r/min,行走速度2.4 km/h,胶棒轴向间距44 mm。根据优化参数组合,重复验证试验结果为：采净率95.78%,撞落棉损失率0.89%,含杂率17.44%,与优化结果基本吻合。田间试验表明,4FS-3胶棒滚筒采棉机采净率为95.29%,撞落棉损失率为0.97%,含杂率为17.11%,主要性能指标达到国家采棉机作业性能指标要求。该研究为采摘头关键部件设计及工作参数改进提供参考,有效提高了采收效率和作业质量,对推动采棉机国产化和促进新疆棉花产业健康发展有一定意义。     

半喂入式花生摘果试验装置的设计与试验

为适应花生分段收获和摘果的需要,通过对中国花生生产机械化现状和摘果方式的调查研究,设计了一种半喂入式花乍摘果试验装置.对摘果试验装置的结构和工作原理进行了分析,重点研究了花生摘果试验装置的喂入、输送和摘果等装置的优化配置,以探索新的工作原理和新的结构设计.进行了半喂入式花生摘果试验装置参数优选试验,求得摘果滚筒转速、夹持输送速度和摘果滚筒直径与摘果指标的关系,得出了影响花生摘果指标的主次因素和各因素的显著性水平,各参数的最优组合为摘果滚筒转速270 r/min,夹持输送速度11.3 m/min,摘果滚筒直径160mm.该研究对半喂入式花生摘果机的设计具有实际指导意义,同时为今后花生摘果机械的研制提供理论依据与科学指导.     

IT—Information Technology and the Human Interface: Reliability of Cotton Pickers and its Effect on Harvesting Cost

In this study, the reliability of cotton pickers is analysed and its importance in studying the performance of harvesting systems is examined. A theoretical development of farm machinery and specifically of cotton-picker reliability is presented and an algorithm based on the exponential distribution is developed. This algorithm is then applied to predict picker reliability, delays caused by machine breakdowns and their implications upon the cotton area harvested as well as the associated harvesting cost for a cotton producers group in Greece. The results obtained have shown a machine breakdown every 23·7 h with an average repair time of 2·86 h. Within a harvesting season, a cotton picker undergoes on average 12·75 breakdowns and 4 days out of work. This means a reduction in the least cost area harvested of 20% and an increase in the harvesting cost of 6·5%.     

采棉机摘锭磨损失效分析

新疆是中国棉花主产区,机械化收获程度相对较高.采棉机是高端农机装备,摘锭是其核心零部件在采摘过程中与棉纤维、硬质棉秆接触摩擦导致表面涂层磨损,降低田间采净率及摘锭使用寿命,故其性能好坏直接影响采棉机的运行效率和机采棉品质.该文建立了采棉机摘锭的实体模型,通过有限元方法分析摘锭在脱棉过程中应力与应变的分布规律,旨在揭示摘锭失效的力学机制.数值结果表明表面涂层磨损是作用在钩齿表面上的摩擦力合力在采摘过程中不断撕裂涂层引起、摘锭断裂是扭转变形所致及锥齿轮磨损归因于过载后产生的塑形变形造成.并基于扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测失效摘锭的微观结构形貌进行验证,结果表明该有限元分析结果与实际情形基本吻合.     

棉花纤维素沉积特性的遗传分析

本研究利用~3H标记,对陆地棉(Goossypium hirsuturn L.)和海岛棉(Goossypiumbarbardense L.)不同品种及海岛棉×陆地棉杂种F_1代的纤维素沉积特性进行了分析。结果表明,与亲本比较,杂种F_1明显改善了纤维素沉积状况,沉积峰期较陆地棉明显后移,尤以前期纤维素沉积较快的品种,如鲁棉二号与海岛棉杂交后,纤维素沉积状况较陆地棉亲本改善更大。     

籽棉团悬浮速度的理论算法与试验验证

针对常规悬浮速度理论值与测试值偏差大的问题,该研究以常规悬浮速度理论为基础,通过量纲分析法和力平衡原理,建立籽棉团物理属性与阻力系数之间的关系,提出一种轻软可压缩颗粒悬浮速度理论模型。在棉田测试单颗棉桃完全开裂时所含籽棉团直径,确定气力输棉管道最小直径,并通过管流雷诺数和绕流雷诺数计算确定阻力系数。用体积法测试籽棉团密度,用等密变径法制备6种不同密度、18种不同直径的球形籽棉团试样并进行悬浮速度试验测试。结果表明,单颗棉桃全开裂时直径变化范围在38～54 mm之间,此范围内管流和绕流雷诺数都大于500,阻力系数为0.44;籽棉团松散密度范围为20～90 kg/m³,半压实密度范围为90～220 kg/m³;籽棉团悬浮速度测试值从直径比(籽棉团直径与管道直径之比)大于0.6开始与常规悬浮速度理论值偏离,直径比等于1时籽棉团悬浮速度测试值不等于0。采用该研究提出的理论算法时,得到的籽棉团悬浮速度分布特征和大小与测试结果基本吻合,平均相对误差为4.6%,并通过方差分析验证了该研究提出的理论算法的有效性。这为籽棉、羊毛和驼绒等轻软可压缩物料的气力输送...     

4JSM-2000型棉秆粉碎与残膜回收联合作业机的设计与试验

为提高新疆秋后棉地残膜回收机械化水平,解决传统残膜回收机械普遍存在的残膜回收率低、含杂率高、残膜易缠绕和作业效率低等问题,该文研制了一种可一次完成棉秆粉碎还田、残膜回收、残膜与棉秆及土等杂物分离作业的秋后棉秆粉碎还田与残膜回收联合作业机。该机使用锤片式粉碎装置和螺旋搅龙输送装置,作业时起膜齿将残膜揭起后堆积在起膜齿末端处;偏心滚筒式拾膜机构将残膜拾起并运送至卸膜机构,捡拾滚筒壁上的卸膜槽与卸膜叶片协调配合完成卸膜作业,卸膜叶片通过卸膜辊的高速旋转产生离心风力,使落入蜗壳壳体内的残膜沿风道进入残膜回收箱,完成残膜回收。田间试验结果表明,该机在作业速度为6.0 km/h时,作业效率为1.15 hm2/h、棉秆粉碎合格率为90.1%、残膜回收率84.4%、膜秆分离率87.3%,棉秆粉碎还田和膜秆分离效果较好。该机各项参数满足农艺要求,研究结果有利于解决棉田残膜污染问题。