手持氣吸式采棉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

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1、 畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告 學(xué) 校： 學(xué) 院：機(jī)械電氣化工程學(xué)院 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 課題題目：手持氣吸式采棉機(jī)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 手持氣吸式采棉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、課題研究的意義 中國(guó)是世界上最

2、大棉花生產(chǎn)國(guó),同時(shí)又是最大紡織用棉消費(fèi)大國(guó),紡織品出口是我國(guó)出口創(chuàng)匯的大宗產(chǎn)品,直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和外匯儲(chǔ)備。同時(shí),棉花作為經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)民的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源,對(duì)促進(jìn)地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展,增加農(nóng)民收入都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。自20世紀(jì)50年代末到70年代末,我國(guó)自育棉花良種種植面積由8.8%上升到80%以上。由于棉花生產(chǎn)具有用工多等特點(diǎn),從而使經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)擁有更突出的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì),并成為本地區(qū)農(nóng)民脫貧致富、增加收入的重要源泉。我國(guó)市場(chǎng)上出現(xiàn)的手持氣吸式采棉機(jī)告別繁重枯燥重復(fù)的采摘?jiǎng)幼?，解放勞?dòng)力，一臺(tái)機(jī)械可抵10個(gè)人工！棉花采摘機(jī)，操作簡(jiǎn)單，棉花采摘可達(dá)到99%的摘凈率！真正的實(shí)現(xiàn)了高效采摘，比人工采

3、摘提高3倍，每人每天可采摘200公斤以上籽棉，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，告別人為彎腰采摘的歷史，實(shí)現(xiàn)選擇性高效采摘。大大的減輕了棉農(nóng)負(fù)擔(dān)，同時(shí)有很好的工作效益和實(shí)惠的價(jià)格。 二、國(guó)內(nèi)外手持氣吸式采棉機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r及存在的問(wèn)題 2.1國(guó)外手持氣吸式采棉機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 美國(guó)、以色列、澳大利亞是世界上全部用機(jī)器采棉的國(guó)家。早在 1850 年美國(guó)開(kāi)始了對(duì)采棉機(jī)的研究，到 20 世紀(jì) 40 年代開(kāi)始批量生產(chǎn)采棉機(jī)。到目前為止，采棉機(jī)有機(jī)械式、氣力式及氣力機(jī)械綜合式，廣泛應(yīng)用的是機(jī)械式。采棉機(jī)按采摘部件的工作原理及結(jié)構(gòu)可分為 4 大類(lèi)，一是美國(guó)約翰迪爾公司、凱斯公司生產(chǎn)的水平摘錠采棉機(jī)，二是前蘇聯(lián)（現(xiàn)烏茲別克斯坦

4、）塔什干棉花機(jī)械局設(shè)計(jì)制造的垂直摘錠自走式采棉機(jī)，三是美國(guó)約翰迪爾公司生產(chǎn)的刮板毛刷統(tǒng)收采棉機(jī)，四是阿根廷生產(chǎn)的梳脫不對(duì)行統(tǒng)收采棉機(jī)。烏茲別克斯坦采棉機(jī)的主要特點(diǎn)是全部采用垂直摘錠式采摘部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，價(jià)格低；適宜采收棉株較矮（80 cm 以下）、分枝少、棉桃集中、吐絮率在 60% 左右、需多次采收的棉花；采摘性能差，籽棉含雜率在 10% ～ 20% ，采摘率 85% 左右，落地棉 10% ～ 20% ；班次生產(chǎn)率較美國(guó)采棉機(jī)低20% ， 作業(yè)速度為 3 ～ 5 km /h；采棉機(jī)多采用懸掛式，動(dòng)力利用率高，但自動(dòng)化控制水平低，操作性能較差，人工輔助作業(yè)時(shí)間多。由于上述特點(diǎn)，僅在其國(guó)

5、內(nèi)應(yīng)用，我國(guó)新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)引進(jìn)后試驗(yàn)效果較差，已停止使用。有人曾經(jīng)總結(jié)了美國(guó)采棉機(jī)的主要特點(diǎn)，其中包括全部采用水平摘錠，結(jié)構(gòu)復(fù)雜（2 行型配 96 個(gè)摘錠），但制造工藝水平高，質(zhì)量可靠；適宜采收棉株高 80 ～ 120 cm ，株形大，棉桃較松散，吐絮率高（90%）以上的棉花；機(jī)采籽棉含雜率低（6% ～ 8% )，采摘率高達(dá) 90% 以上，落地棉少（約 5% ～ 10% ）；生產(chǎn)率及作業(yè)速度高，一般為 5. 67 ～ 6. 7 km /h；采用自走式， 自動(dòng)化控制水平高， 操作性能好， 但造價(jià)高。 2.2國(guó)內(nèi)手持氣吸式采棉機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 1954 年，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)首次引進(jìn)了 37

6、臺(tái)前蘇聯(lián)的 CXM -48M 型單行垂直摘錠后懸掛式采棉機(jī)和幾十臺(tái) X40 型剝鈴機(jī)。1959—1974 年，中國(guó)農(nóng) 業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院組織全國(guó) 60 多名科技人員進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)棉田自動(dòng)底盤(pán)拖拉機(jī)及配套采棉機(jī)的研制。由國(guó)家科技部組織，從 1996 年開(kāi)始研制國(guó)產(chǎn)采棉機(jī)， 1997 年 第 1 臺(tái) 國(guó) 產(chǎn) 自 走 式 采 棉 機(jī) 4M Z-3 問(wèn) 世，1998 年第 2 臺(tái)研制成功，該機(jī)驅(qū)動(dòng)和工作部件傳動(dòng)采用靜液壓系統(tǒng)無(wú)級(jí)變速、電磁閥操作控制，光電循環(huán)監(jiān)控主要運(yùn)轉(zhuǎn)工作部件，報(bào)警顯示故障部件。不但能采收等行距 60 cm 、70 cm 、90 cm 棉田，且適用于（30+6）cm 、（68+8）c

7、m 寬窄行采收。摘凈率 不小于 90% ，含雜率不大于 10% 。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，新疆機(jī)采棉基本上在推廣應(yīng)用國(guó)外采棉機(jī)。2007 年，由新疆建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)八師與貴州航空工業(yè)集團(tuán)聯(lián)合研制31開(kāi)發(fā)的“平水”牌采棉機(jī) 4M Z-5 自走式采棉機(jī)開(kāi)始投入使用，打破了國(guó)外采棉機(jī)壟斷市場(chǎng)的局面。該機(jī)是一種采用前置懸掛式采摘工作臺(tái)，翻轉(zhuǎn)自動(dòng)輸卸式棉箱，液壓與機(jī)械混合式傳動(dòng)的大型（5 行）水平摘錠自走式采棉機(jī)。作業(yè)效率 0. 4 ～ 0. 67 hm2 /h、吐棉采凈率可達(dá) 90% 、籽棉含雜率約為 10% 、機(jī)械撞落棉損失率約 10% 。目前我國(guó)小型采棉機(jī)械研制的類(lèi)型較多，但大部 分處于研究開(kāi)發(fā)階段，

8、在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用較少。2013年 5 月 10—12 日，在昌吉舉行的新疆農(nóng)業(yè)機(jī)械博覽會(huì)上， 浙江 “大宇” 牌便攜式采棉機(jī)引起了觀眾的注意。每臺(tái)機(jī)組可適配 4 ～ 6 只采摘頭，滿(mǎn)負(fù)荷作業(yè)時(shí)，每只采摘頭按 10 h 工作，可拾棉 200 多 kg。 2.3國(guó)內(nèi)外手持氣吸式采棉機(jī)械存在的問(wèn)題 分析采棉機(jī)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題,包括機(jī)采棉栽培品種、采棉機(jī)與發(fā)展機(jī)采棉不配套,脫葉催熟技術(shù)掌握不到位等方面,提出今后機(jī)采棉的發(fā)展對(duì)策,以促進(jìn)機(jī)采棉技術(shù)的應(yīng)用。 （1）沒(méi)有與機(jī)采精搭配的早熟品種 在機(jī)采棉品種上,通過(guò)十幾年的推廣實(shí)踐,雖然也選育了一些比較適宜機(jī)采棉特性的中熟品種,但是沒(méi)有與機(jī)采棉搭配

9、的早熟品種 。 特別是棉農(nóng)對(duì)種植早熟品種的思想觀念沒(méi)有轉(zhuǎn)變, 擔(dān)心早熟品種影響棉花產(chǎn)量和效益。由于沒(méi)有早熟品種搭配,機(jī)采棉的開(kāi)花吐絮時(shí)間、脫葉時(shí)間向后推遲,機(jī)采收獲時(shí)間也向后推遲 。 特別在棉花田管的中后期若遇到下雨降溫天氣,這個(gè)問(wèn)題更加突出 。 尤其到了采棉機(jī)作業(yè)時(shí)間, 棉田內(nèi)青鈴仍然比較多,吐絮率達(dá)不到95%以上,不能收積。 正常作業(yè),使機(jī)采時(shí)間向后推遲 。到中期棉花集中盛開(kāi),采棉機(jī)又非常緊張 。到后期有些棉田內(nèi)棉花由于吐絮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)沒(méi)及時(shí)采收出現(xiàn)“流鼻涕”,還有些棉花吐絮后風(fēng)吹日曬時(shí)間過(guò)長(zhǎng),造成含水量減少、纖維變粗變脆等。 由于以上問(wèn)題,對(duì)機(jī)采棉作業(yè)時(shí)問(wèn)、作業(yè)質(zhì)量、產(chǎn)量和品級(jí)都造成了較

10、大的影響。 （2）機(jī)采棉裁培密度偏大影響脫葉質(zhì)量 各團(tuán)場(chǎng)在機(jī)采棉的種植上,除雜交棉外,大部分都是采取常規(guī)棉的高密度植培模式, 理論株數(shù)一般都在l.75～1.85萬(wàn)株/667m2左右。高密度栽培技術(shù)對(duì)提高棉花產(chǎn)量起到了重要作用。但由于機(jī)采棉66+l0 cm特殊的行距配置,種植密度過(guò)大時(shí),對(duì)脫葉質(zhì)量的影響比較大。 打脫葉劑時(shí)棉株中下部受藥面積小,中下部脫葉質(zhì)量差 。打脫葉劑后有些棉株上部的葉片又掉落在下面的棉枝上, 采棉機(jī)作業(yè)時(shí)就會(huì)將棉葉一起收人棉倉(cāng), 從而增加了機(jī)采棉籽棉的含雜量 。籽棉含雜量的增加,又給機(jī)采棉加工質(zhì)量帶來(lái)了難度,同時(shí)也影響了機(jī)采棉的質(zhì)量 。 （3） 機(jī)采棉中含有殘膜等異

11、性纖維 機(jī)采棉中含帶殘膜等異性纖維是棉紡企業(yè)最為擔(dān)心的問(wèn)題,也是影響機(jī)采棉推廣的重要因素 。殘膜等異性纖維的原因: 一是有些團(tuán)場(chǎng)對(duì)機(jī)采棉條田在機(jī)采前進(jìn)行了人工揭膜,由于揭膜不干凈,殘膜掛在棉枝上或遺留在棉田內(nèi), 當(dāng)采棉機(jī)作業(yè)時(shí)就被吸入棉倉(cāng);二是有些團(tuán)場(chǎng)雖然在機(jī)采前沒(méi)有揭膜,但由于棉花種植過(guò)矮或下部果節(jié)太低, 采棉機(jī)作業(yè)時(shí)采摘頭放的比較低,將地面薄膜掛起而吸人棉倉(cāng)。 （4）機(jī)采精含雜量較高 近年來(lái)各團(tuán)場(chǎng)加工廠對(duì)機(jī)采棉籽棉水雜測(cè)定結(jié)果:含水率前期普遍較高,,一般在10～l4%左右,含雜率一般也在12~15%左右, 都分別超出兵團(tuán)機(jī)采棉技術(shù)規(guī)程要求的標(biāo)準(zhǔn) 。加工時(shí)為了提高清雜效果, 對(duì)前期含水

12、率偏高的機(jī)采棉還要進(jìn)行烘干處理,若烘干溫度過(guò)高,就會(huì)導(dǎo)致皮棉反光度降低、色澤下降、纖維變脆,從而影響加工后的皮棉等級(jí)。由于籽棉含雜率偏高, 在加工過(guò)程中又增加了籽棉和皮棉 的清雜次數(shù),導(dǎo)致皮棉纖維長(zhǎng)度損傷大、短纖維率增加、皮棉外觀形態(tài)紊亂等,最終對(duì)皮棉質(zhì)量造成比較大的影響。 2.4研究?jī)?nèi)容和方法 一種小型采棉機(jī)由機(jī)架、集棉箱、風(fēng)機(jī)、進(jìn)出氣管道及小型發(fā)動(dòng)機(jī)等部分組成，其特征是：進(jìn)氣管道的進(jìn)氣口端頭裝有一對(duì)采棉輪，采棉輪附近的進(jìn)氣管內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣控制閥，在進(jìn)氣管的手握部位安裝有控制按扭；有兩組這樣的帶采棉裝置的進(jìn)氣管其后部的軟管最后合并在一起與風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口相接。采棉輪以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，通過(guò)減速機(jī)

13、構(gòu)和軟軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn) 小型采棉機(jī)是一種棉花采收機(jī)具，主要用于代替人工采摘棉花，其特征是由人力手持半牽引行走。機(jī)架上裝有小型發(fā)動(dòng)機(jī)、輸送風(fēng)機(jī)和集棉箱（袋）。風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口引出兩個(gè)進(jìn)氣管，進(jìn)氣管上有采棉裝置，包括由軟軸驅(qū)動(dòng)的采棉輪，可改變氣流通道的進(jìn)氣控制閥門(mén)，進(jìn)氣管手握部位的控制按鈕。作業(yè)時(shí)采棉工雙手各持一個(gè)進(jìn)氣管，操縱按鈕并將采棉輪對(duì)準(zhǔn)棉花即可將棉花摘下并被氣流送至集棉箱（袋）。 2.5預(yù)期目標(biāo) 其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小。價(jià)格低，效率高。操作方便、成本低等特點(diǎn)，使用該棉花采摘機(jī)，不但能降低采棉勞動(dòng)強(qiáng)度，且能較大幅度地降低采棉成本，提高采棉效率和所采棉花的質(zhì)量告別繁重枯燥重復(fù)的采摘?jiǎng)幼?，解?/p>

14、勞動(dòng)力長(zhǎng)時(shí)間破壞性實(shí)地采棉實(shí)驗(yàn)，證明小型機(jī)動(dòng)采棉機(jī)能做到： （1） 大幅提高采棉效率，正常情況下，一臺(tái)機(jī)械可抵20個(gè)人工的棉花采摘量。不要起早貪黑的干活，一臺(tái)機(jī)械，輕輕松松采摘15畝地,是人工的30多倍。讓人們從繁重的體力勞動(dòng)解放出來(lái) 。 （2） 性能穩(wěn)定可靠，能超長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，不易出故障，不卡不堵，適合各種棉花（包括長(zhǎng)絨棉花、潮濕棉花，開(kāi)始變質(zhì)的棉花等）。 三、重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 柴油機(jī)通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)風(fēng)機(jī)、物料分離器、蔽風(fēng)器、棉花清潔器、棉花集棉箱、行走輪、變速裝置等部件同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)用吸花軟管近距離對(duì)準(zhǔn)棉朵時(shí)，利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓將籽棉經(jīng)吸花軟管吸至物料分離器 ，

15、通過(guò)蔽風(fēng)器葉片將籽棉送至棉花清潔器，在棉花清潔器的作用下使粘連在籽棉上的棉葉、枝干等雜質(zhì)與籽棉分離，干凈的籽棉進(jìn)入集棉箱內(nèi)。行走裝置可調(diào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)具在棉花行間勻速運(yùn)動(dòng)。 （1）選擇采棉機(jī)類(lèi)型-設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置、風(fēng)力輸送裝置、工作裝置。 （2）運(yùn)用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 （3）運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。 四、工作條件及解決方法 塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)有溫室實(shí)驗(yàn)基地，土壤條件較好，為項(xiàng)目開(kāi)展提供了場(chǎng)地和基本條件。校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境，機(jī)械電氣化工程學(xué)院擁有先進(jìn)的使用時(shí)和機(jī)械加工制造設(shè)備，并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿(mǎn)足手持氣吸式

16、采棉機(jī)的工作條件。 五、工作方案及進(jìn)度 第1～2周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 第3～4周 根據(jù)現(xiàn)有的手持氣吸式采棉機(jī)確定手持氣吸式采棉機(jī)的種類(lèi)和的總體設(shè)計(jì)方案，繪制總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 第5～6周 根據(jù)工作要求，計(jì)算并查閱相關(guān)手冊(cè)，選擇和設(shè)計(jì)各零部件。 第7～9周 運(yùn)用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 第10～11周 運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。 第12周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、校核、修正。 第13周 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 第14周 整理材料，準(zhǔn)備答辯。 參考文獻(xiàn) 【1】魏曉文.中國(guó)棉花生產(chǎn)特性與生產(chǎn)預(yù)測(cè)

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