采棉机采摘头水平摘锭工作机理的研究_2
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采棉机工作时，绕轴旋转的摘锭把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。
cosϕ = R − l R
cos ϕ1
=
R
−l − R
x
式中：线段 x 长度取决于栅条的形状。
(3-2) (3-3)
2、摘锭表面抓取棉花纤维
光滑的旋转着的摘锭，由于在和它接触的纤维中间产生摩擦力而把纤维带出。摩擦
8.传动齿轮
9.传动齿轮
10.滚筒轴
11.摘锭传动齿轮 12.座管轴锥齿轮 13.摘锭座管轴 14.摘锭 15.脱棉盘
水平摘锭式采棉滚筒有平行布置和先后布置两种，平行布置的滚筒(图 3-2a)彼此成
对地出现，能对棉株产生过大的挤压作用，水平摘锭式滚筒一般不采用此方案。先后布
置的滚筒在先后布置时，一个工作部件放在前面，另一个在后面，因此是一个工作部件
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。
当进入工作区时，摘锭通常对于棉株产生相对位移，显然，这给工作造成困难并且 可能引起采摘率的降低。
a
b
c
图3-2 工作部件的平行布置和先后布置
Fig 3-2 Parallel disposal and successively disposal working drums
3.2 水平摘锭的工作原理
棉花纤维着生在种子上，是由种子表皮细胞生长、延长形成的，带状，有天然的扭 曲，其纤维具有很大的缠卷性，即相互之间缠绕以及向凸出物及任何粗糙表面缠挂的特 性。纤维的缠卷性取决于它的拈曲度和厚度，一般来说，成熟的纤维每 1mm 长度内约有 6-7 个拈曲，当长度为 25-30mm 时厚度为 15-20μm。如果把纤维之间彼此压紧，则由于 纤维的拈曲处相互缠结，纤维间的联结就加强了。上述的棉花纤维特性，也是它纺织品 质的依据，在水平摘锭式采棉机的工作中被充分利用。
如果栅条为直线形(图 3-3a)，摘锭表面任意一点 A 在工作区内的时间为 t ，则应有：
t
=
ϕ
=
2 arccos( R − l ) R
ω
ω
(3-1)
式中： l ——任意点 A 到摘锭工作部分底端的距离；
R ——采棉滚筒的半径； ω ——采棉滚筒的角速度。
如果栅条为曲线形(图 3-3b)，在实际工作时虽没有增加摘锭的直径或工作长度，但 也可能增加摘锭在棉株中的工作时间，因为这时角度ϕ 增加了。
7 89
10 11
6
5
4
12
3
13
2 14
1 15
图 3-1 水平摘锭式采摘器传动系统简图
Fig 3-1 The diagram of level ingots picker transmission system 1.湿润器 2.摘锭座管 3.摘锭锥齿轮 4.座管轴传动齿轮
5.曲拐
6.导向槽 7.滚轮
作区中逐渐退出的，因此水平摘锭，特别是在滚筒式采摘机具上，当摘锭伸入棉株很长 一部分时间内，并没有用到其全部的工作表面。每一个摘锭在工作区域内工作的时间间 隔在很大程度上决定于限制工作区域的栅条 MN 的形状(图 3-3)。
a
b
图3-3 摘锭在棉株中工作时间的确定
Fig 3-3 The confirmation of working time when ingots in the cotton plant
18
先进行工作，然后再是另一个。水平摘锭的这种先后对棉株进行工作可以把棉花收拾得 很干净，并且对棉株损失很小。先后布置的滚筒又分为先后同侧布置(图 3-2c)和先后异 侧布置(图 3-2b)，传统的采棉滚筒采用左右异侧布置，其优点是采净率较高，但采棉工 作部件外形宽度较宽，行距适用性较差，内部旋转部件有两种方向，增加了备件储备， 不便于维修；同侧布置的采摘工作部件外形宽度窄，能更好地适应不同行距的变化，内 部旋转部件都是单一方向，便于维修，两种采棉滚筒先后布置的方案在目前的水平摘锭 式采棉机上都得到应用。
第三章 水平摘锭工作过程中的基础理论分析
3.1 水平摘锭式采棉滚筒工作原理
水平摘锭式采棉滚筒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，宽度约 80-90mm，它的一面是水平栅板，另一面是压紧板。棉株宽度被 压至 80-90mm，采棉滚筒中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 3-1)，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。脱棉器是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。
19
Hale Waihona Puke 3.3 水平摘锭的理论分析
3.3.1 水平摘锭工作过程分析 先来研究摘锭相对于棉株的运动，也就是摘锭抓取纤维以及从棉铃中采摘棉花的过
程。 1、水平摘锭进入工作区 对于水平摘锭，把摘锭导入工作区时，摘锭相对于采棉滚筒一方面要高速自转；另
一方面摘锭沿着自身的轴线方向移动并伸入棉株当中。 水平摘锭伸入棉株的过程和缠绕棉花的过程是同时发生的，并且水平摘锭又是从工
cosϕ = R − l R
cos ϕ1
=
R
−l − R
x
式中：线段 x 长度取决于栅条的形状。
(3-2) (3-3)
2、摘锭表面抓取棉花纤维
光滑的旋转着的摘锭，由于在和它接触的纤维中间产生摩擦力而把纤维带出。摩擦
8.传动齿轮
9.传动齿轮
10.滚筒轴
11.摘锭传动齿轮 12.座管轴锥齿轮 13.摘锭座管轴 14.摘锭 15.脱棉盘
水平摘锭式采棉滚筒有平行布置和先后布置两种，平行布置的滚筒(图 3-2a)彼此成
对地出现，能对棉株产生过大的挤压作用，水平摘锭式滚筒一般不采用此方案。先后布
置的滚筒在先后布置时，一个工作部件放在前面，另一个在后面，因此是一个工作部件
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。
当进入工作区时，摘锭通常对于棉株产生相对位移，显然，这给工作造成困难并且 可能引起采摘率的降低。
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图3-2 工作部件的平行布置和先后布置
Fig 3-2 Parallel disposal and successively disposal working drums
3.2 水平摘锭的工作原理
棉花纤维着生在种子上，是由种子表皮细胞生长、延长形成的，带状，有天然的扭 曲，其纤维具有很大的缠卷性，即相互之间缠绕以及向凸出物及任何粗糙表面缠挂的特 性。纤维的缠卷性取决于它的拈曲度和厚度，一般来说，成熟的纤维每 1mm 长度内约有 6-7 个拈曲，当长度为 25-30mm 时厚度为 15-20μm。如果把纤维之间彼此压紧，则由于 纤维的拈曲处相互缠结，纤维间的联结就加强了。上述的棉花纤维特性，也是它纺织品 质的依据，在水平摘锭式采棉机的工作中被充分利用。
如果栅条为直线形(图 3-3a)，摘锭表面任意一点 A 在工作区内的时间为 t ，则应有：
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ϕ
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2 arccos( R − l ) R
ω
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(3-1)
式中： l ——任意点 A 到摘锭工作部分底端的距离；
R ——采棉滚筒的半径； ω ——采棉滚筒的角速度。
如果栅条为曲线形(图 3-3b)，在实际工作时虽没有增加摘锭的直径或工作长度，但 也可能增加摘锭在棉株中的工作时间，因为这时角度ϕ 增加了。
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图 3-1 水平摘锭式采摘器传动系统简图
Fig 3-1 The diagram of level ingots picker transmission system 1.湿润器 2.摘锭座管 3.摘锭锥齿轮 4.座管轴传动齿轮
5.曲拐
6.导向槽 7.滚轮
作区中逐渐退出的，因此水平摘锭，特别是在滚筒式采摘机具上，当摘锭伸入棉株很长 一部分时间内，并没有用到其全部的工作表面。每一个摘锭在工作区域内工作的时间间 隔在很大程度上决定于限制工作区域的栅条 MN 的形状(图 3-3)。
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图3-3 摘锭在棉株中工作时间的确定
Fig 3-3 The confirmation of working time when ingots in the cotton plant
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先进行工作，然后再是另一个。水平摘锭的这种先后对棉株进行工作可以把棉花收拾得 很干净，并且对棉株损失很小。先后布置的滚筒又分为先后同侧布置(图 3-2c)和先后异 侧布置(图 3-2b)，传统的采棉滚筒采用左右异侧布置，其优点是采净率较高，但采棉工 作部件外形宽度较宽，行距适用性较差，内部旋转部件有两种方向，增加了备件储备， 不便于维修；同侧布置的采摘工作部件外形宽度窄，能更好地适应不同行距的变化，内 部旋转部件都是单一方向，便于维修，两种采棉滚筒先后布置的方案在目前的水平摘锭 式采棉机上都得到应用。
第三章 水平摘锭工作过程中的基础理论分析
3.1 水平摘锭式采棉滚筒工作原理
水平摘锭式采棉滚筒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，宽度约 80-90mm，它的一面是水平栅板，另一面是压紧板。棉株宽度被 压至 80-90mm，采棉滚筒中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 3-1)，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。脱棉器是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。
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Hale Waihona Puke 3.3 水平摘锭的理论分析
3.3.1 水平摘锭工作过程分析 先来研究摘锭相对于棉株的运动，也就是摘锭抓取纤维以及从棉铃中采摘棉花的过
程。 1、水平摘锭进入工作区 对于水平摘锭，把摘锭导入工作区时，摘锭相对于采棉滚筒一方面要高速自转；另
一方面摘锭沿着自身的轴线方向移动并伸入棉株当中。 水平摘锭伸入棉株的过程和缠绕棉花的过程是同时发生的，并且水平摘锭又是从工