采棉机输送系统空气动力学分析
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Ｌ ｉ ｕ Ｋｅ ｙ ｉ ，Ｌ ｉ Ｐ ｅ ｎ ｇ ， Ｘｉ ａ ｏ Ｐ ｉ ｎ ｇ ．Ａｅ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｔ ｔ ｏ ｎ ｐ ｉ ｃ ｋ ｅ ｒ ’ ｓ ａ ｉ ｒ ｆ ｌ ｏ ｗ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｅ Ｊ ］ ．Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
速度 下 的物料 成分 含量 见表 １ 。
表 １ 采 棉 机 最 优 采 摘 效 果 时 物 料 成 分 分 析 表
Ｔａ ｂ． １ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ’ Ｓ ｃ ｏ ｍ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｂｌ ｅ ｏｆ ｔ ｈ ｅ ｂａ ｓ ｔ ｐｉ ｃ ｋｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ａ ｂｏｕ ｔ ｃ ｏｔ ｔ ｏ ｎ ｐ ｉ ｃ ｋｅ ｒ
为滚筒 转 速 约 为 ３ ７ ０ ｒ・ｍｉ ｎ ＿ 。 、 行走速度 约为 ２ ． ８ ～
销 售量 和出 口量 连续多年位 居 全 国第一 ， 棉花 生 产 已成
为新疆农 业 中 的支 柱 产业 ＿ １ ］ 。 目前 新 疆 棉 花 生 产 基 本
３ ． Ｏ ｋ ｍ・ ｈ 。当滚 筒 转 速 为 ３ ７ ０ ｒ・ｍｉ ｎ ～， 不 同 行 走
摘要 ： 为 解 决 棉 花 采 收 难 的 问题 ， 并 摆 脱 对 进 口采 棉 机 的依 赖 ， 自主研 发 了统 收式 采 棉 机 。但 该 采 棉 机 的输 送 系统 存 在 输 送 不 畅 易 堵 塞 的 问题 ， 该文利用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 对输送系统进行空气动力学分析并进行优化设计 ， 在 输 送 过 程 中清 除 棉 桃 、 棉 杆 等 比重 较 大 的 杂 质 ， 并 解 决 流 场 中 影 响 输 送 的涡 流 现 象 ， 最 终 解 决 物 料 的输 送 问题 。 关键词 ： Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ ； 动力学分析 ； 输 送 系统 ； 采 棉 机
式采棉机 ， 该机械具 有采 净率 高 、 落 地棉 少 、 生产 成本 低
等优点 ， 适 合 新疆 棉 花 收 获 的实 际情 况 ， 但是 该 采 棉 机 的输送 系统 易 堵 塞 ， 输 送 不 畅¨ ３ ］ 。针 对 这一 状 况 ， 本 文 对棉 花输送系 统进行 了空气动 力学 分析 及 优化设 计 ， 并
实现机械 化 ， 但是棉 花采 收仍 以手 工采 摘 为主 。现在使 用 中的采 棉机 主要 以 国外进 口的 Ｄ Ｅ Ｅ Ｒ Ｅ Ｒ和 Ｃ ＡＳ Ｅ两 个 品牌 的大 型机 为 主 ， 但 进 口机 型购 买 成本 较 高 ， 普 通
农 户无力 购买［ ２ ］ 。针 对 这 一 现 状 ， 新 疆 自主 研 发 了 统 收
中图 分 类 号 ： ￥ ２ ２ ５ ． ９ １ ＋１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — ５ ５ ５ ３ （ ２ ０ １ ５ ）０ ４ — ０ ０ ３ ５ — ０ ４
刘 克 毅 ，李 鹏 ，肖萍 ．采 棉 机 输 送 系统 空气 动 力学 分 析 Ｅ Ｊ ３ ．中 国农 机 化 学报 ，２ ０ １ ５ ，３ ６ （ ４ ） ：３ ５ ～３ ７ ，４ ４
采 棉 机 输 送 系 统 空气 动 力 学 分 析 ＊
刘 克 毅 ，李 鹏 ， 肖萍
（ １ ．新 疆 工 程 学 院 ， 乌鲁木 齐市 ， ８ ３ ０ ０ ２ ３ ； ２ ．新 疆 维 吾 尔 自治 区特 种 设 备 检 验研 究 院 ， 乌 鲁 木 齐市 ， ８ ３ ０ ０ １ １ ）
在 试 验 阶 段 解 决 了输 送 不 畅 、 易 堵 塞 的 问题 。
杂质 成份 中棉 叶 和铃壳 所 占的 比重 较 大 。棉 叶 的 含量 可 以通过 在合 适 的时 间喷洒 配方 科 学 的脱 叶催 熟 剂、 适 时采 收 的 方式 进 行 பைடு நூலகம் 制 。铃 壳 一 般 情 况 下 重 量 较轻 、 体 积较 小 ， 并且 和棉 花 粘 连 在 一 起 ， 可 以通 过 清
２ Ｏ１ ５， ３ ６ （ ４ ）： ３ ５ ～ ３ ７，４ ４
０ 引 言
新 疆 是 我 国最 大 的 棉 花 生 产 基 地 ， 总产 、 单产 、 国 内
及 以上 时 ， 采净率可达 到 ９ ６ 以上 ， 但 随 着 滚 筒 转
速 的继 续增 加 ， 含杂 率呈 急速 上升 趋势 ， 得 出最优 组 合
第 ３ ６卷 第 ４期 ２ ０ １ ５年 ７月
中 国 农 机 化 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ １ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ Ｌ ３ ６ Ｎｏ ． ４
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ５
转速 的提高 而提高 ， 随 着 行 走 速 度 的增 加 而 降 低 。通 过
杂 系统进 行 清 除 。棉 叶 和铃 壳 对 输 送 系 统 影 响 较 小 ， 而棉 桃对 输送 系统 影 响较 大 。在 改进 前 的 负压 风输 送
１ 输 送 系 统 堵 塞 原 因及 物 料 分 析
统 收式 采棉 机 由动 力 系统 、 采收系统、 输 送 系统 、 清杂 系 统和 储 棉 系 统 五 部 分 组 成ｌ ４ ］ ， 输 送 系 统将 采 收 系统 、 清杂 系统 、 储 棉 系统 贯 穿 为 一 体 ， 该 系 统 的 优 劣 直接 影 响 到整 台机 器 的工作 状况 。 统 收式采棉 机机采棉 的采净 率 、 含 杂率 与滚 筒转 速 及采 棉机行走 速度有关 ， 采净 率随着 滚 筒转 速 的提 高而 提高 ， 随着行 走 速度 的提 高 而降 低 ； 而含 杂 率 随着 滚 筒
速度 下 的物料 成分 含量 见表 １ 。
表 １ 采 棉 机 最 优 采 摘 效 果 时 物 料 成 分 分 析 表
Ｔａ ｂ． １ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ’ Ｓ ｃ ｏ ｍ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｂｌ ｅ ｏｆ ｔ ｈ ｅ ｂａ ｓ ｔ ｐｉ ｃ ｋｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ａ ｂｏｕ ｔ ｃ ｏｔ ｔ ｏ ｎ ｐ ｉ ｃ ｋｅ ｒ
为滚筒 转 速 约 为 ３ ７ ０ ｒ・ｍｉ ｎ ＿ 。 、 行走速度 约为 ２ ． ８ ～
销 售量 和出 口量 连续多年位 居 全 国第一 ， 棉花 生 产 已成
为新疆农 业 中 的支 柱 产业 ＿ １ ］ 。 目前 新 疆 棉 花 生 产 基 本
３ ． Ｏ ｋ ｍ・ ｈ 。当滚 筒 转 速 为 ３ ７ ０ ｒ・ｍｉ ｎ ～， 不 同 行 走
摘要 ： 为 解 决 棉 花 采 收 难 的 问题 ， 并 摆 脱 对 进 口采 棉 机 的依 赖 ， 自主研 发 了统 收式 采 棉 机 。但 该 采 棉 机 的输 送 系统 存 在 输 送 不 畅 易 堵 塞 的 问题 ， 该文利用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 对输送系统进行空气动力学分析并进行优化设计 ， 在 输 送 过 程 中清 除 棉 桃 、 棉 杆 等 比重 较 大 的 杂 质 ， 并 解 决 流 场 中 影 响 输 送 的涡 流 现 象 ， 最 终 解 决 物 料 的输 送 问题 。 关键词 ： Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ ； 动力学分析 ； 输 送 系统 ； 采 棉 机
式采棉机 ， 该机械具 有采 净率 高 、 落 地棉 少 、 生产 成本 低
等优点 ， 适 合 新疆 棉 花 收 获 的实 际情 况 ， 但是 该 采 棉 机 的输送 系统 易 堵 塞 ， 输 送 不 畅¨ ３ ］ 。针 对 这一 状 况 ， 本 文 对棉 花输送系 统进行 了空气动 力学 分析 及 优化设 计 ， 并
实现机械 化 ， 但是棉 花采 收仍 以手 工采 摘 为主 。现在使 用 中的采 棉机 主要 以 国外进 口的 Ｄ Ｅ Ｅ Ｒ Ｅ Ｒ和 Ｃ ＡＳ Ｅ两 个 品牌 的大 型机 为 主 ， 但 进 口机 型购 买 成本 较 高 ， 普 通
农 户无力 购买［ ２ ］ 。针 对 这 一 现 状 ， 新 疆 自主 研 发 了 统 收
中图 分 类 号 ： ￥ ２ ２ ５ ． ９ １ ＋１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — ５ ５ ５ ３ （ ２ ０ １ ５ ）０ ４ — ０ ０ ３ ５ — ０ ４
刘 克 毅 ，李 鹏 ，肖萍 ．采 棉 机 输 送 系统 空气 动 力学 分 析 Ｅ Ｊ ３ ．中 国农 机 化 学报 ，２ ０ １ ５ ，３ ６ （ ４ ） ：３ ５ ～３ ７ ，４ ４
采 棉 机 输 送 系 统 空气 动 力 学 分 析 ＊
刘 克 毅 ，李 鹏 ， 肖萍
（ １ ．新 疆 工 程 学 院 ， 乌鲁木 齐市 ， ８ ３ ０ ０ ２ ３ ； ２ ．新 疆 维 吾 尔 自治 区特 种 设 备 检 验研 究 院 ， 乌 鲁 木 齐市 ， ８ ３ ０ ０ １ １ ）
在 试 验 阶 段 解 决 了输 送 不 畅 、 易 堵 塞 的 问题 。
杂质 成份 中棉 叶 和铃壳 所 占的 比重 较 大 。棉 叶 的 含量 可 以通过 在合 适 的时 间喷洒 配方 科 学 的脱 叶催 熟 剂、 适 时采 收 的 方式 进 行 பைடு நூலகம் 制 。铃 壳 一 般 情 况 下 重 量 较轻 、 体 积较 小 ， 并且 和棉 花 粘 连 在 一 起 ， 可 以通 过 清
２ Ｏ１ ５， ３ ６ （ ４ ）： ３ ５ ～ ３ ７，４ ４
０ 引 言
新 疆 是 我 国最 大 的 棉 花 生 产 基 地 ， 总产 、 单产 、 国 内
及 以上 时 ， 采净率可达 到 ９ ６ 以上 ， 但 随 着 滚 筒 转
速 的继 续增 加 ， 含杂 率呈 急速 上升 趋势 ， 得 出最优 组 合
第 ３ ６卷 第 ４期 ２ ０ １ ５年 ７月
中 国 农 机 化 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ １ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ Ｌ ３ ６ Ｎｏ ． ４
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ５
转速 的提高 而提高 ， 随 着 行 走 速 度 的增 加 而 降 低 。通 过
杂 系统进 行 清 除 。棉 叶 和铃 壳 对 输 送 系 统 影 响 较 小 ， 而棉 桃对 输送 系统 影 响较 大 。在 改进 前 的 负压 风输 送
１ 输 送 系 统 堵 塞 原 因及 物 料 分 析
统 收式 采棉 机 由动 力 系统 、 采收系统、 输 送 系统 、 清杂 系 统和 储 棉 系 统 五 部 分 组 成ｌ ４ ］ ， 输 送 系 统将 采 收 系统 、 清杂 系统 、 储 棉 系统 贯 穿 为 一 体 ， 该 系 统 的 优 劣 直接 影 响 到整 台机 器 的工作 状况 。 统 收式采棉 机机采棉 的采净 率 、 含 杂率 与滚 筒转 速 及采 棉机行走 速度有关 ， 采净 率随着 滚 筒转 速 的提 高而 提高 ， 随着行 走 速度 的提 高 而降 低 ； 而含 杂 率 随着 滚 筒