采棉机单摘锭试验台采摘过程试验分析

采棉机单摘锭试验台采摘过程试验分析

齐伟;张宏文;张新建

【摘要】利用单摘锭试验台和高速摄像系统,对摘锭的整个采摘过程进行实时拍摄,研究分析影响采棉机采净率的主要因素有:水平摘锭转速、棉花进给速度、水平摘锭本身的材料和制造工艺、棉花开放状态、摘锭工作时和棉花之间的角度、棉绒含水率等.但每个因素作用的程度不同,在试验过程中不可能对每个因素都进行试验分析,所以把摘锭转速和棉花开放状态作为试验目标,采取单因素法进行研究.%The use of single spindle test bench and a high-speed camera system, real-time shooting on the spindle of the whole picking process, root cause study on effect of cotton picker picking rate of operation. By repeating the test analysis, the main factors influencing the picking rate are:between horizontal spindle speed, feed rate, cotton picking itself materials and manufacturing process, cotton open state, spindle work and cotton lint angle, moisture content. Effect of each factor to dif-ferent degrees, test process, impossible to each factor test analysis, so the picking rate as testing objects, using single factor method to study.

【期刊名称】《新疆农机化》

【年(卷),期】2015(000)004

【总页数】4页(P26-28,33)

【关键词】单摘锭;采净率;摘锭转速

【作者】齐伟;张宏文;张新建

【作者单位】石河子贵航农机装备有限责任公司,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院;石河子大学机械电气工程学院

【正文语种】中文

【中图分类】S225.91+1

目前，国内相关单位和学者对水平摘锭采棉机摘锭的采摘特性展开了多方面的研究[1]，大部分研究集中在摘锭的三维设计、采摘头重要部件的仿真分析和相关参数

的研究方面，并没有针对采棉机实际采摘机理的研究[2～3]。对于农业机械的相关研究，设计试验台是一种有效的试验方法[4～6]，如果直接进行田间作业试验，季节局限性大，田间实际情况复杂，试验的可行性和准确性很难保证。利用设计的试验台对采棉机进行关键部件的研究，能够很好的避免实际作业时不确定因素对试验结果的影响，实现采摘头采摘效果的定量研究分析[7]。

1.1 试验材料

棉花取自石河子146团6分场7连当年种植的棉花，品种为新陆中棉66号（此

品种棉花种植面积占7连棉花种植面积的85%以上），此棉田采用机采棉种植模

式（66 cm+10 cm）于2014年9月18号喷洒脱叶剂，10月4日～10月10日采样进行测试，采样时棉田中棉铃的吐絮率大于94%，脱叶率大于90%，棉絮含水率小于10%[8]。此地块于10月11日进行棉花采收，籽棉产量360

kg/667m2。吐絮率、脱叶率、开裂棉铃等相关参数符合采棉机作业质量标准（NY/T1133-2006），棉花采摘后立即运回试验室，为了保证供试籽棉的含水率不因环境湿度、温度而发生显著变化，影响试验准确性，宜在棉花运回后4小时

内完成测试[9]。

1.2 试验设备

CPL-MS70K CMOS高速摄像机，SPS402F电子天平（量程400 g，精度0.01 g，

上海右一仪器有限公司，上海），单摘锭试验台。

1.3 试验方法

试验因素水平如表1。为了明确开放状态对棉花采净率的影响，按照采棉机实际采摘过程中的工作参数，在试验时为了更好的模拟真实的采摘条件，籽棉的进给速度设定为1.8 m/s，摘锭的转速设定为4 000 r/min，。选出不同开放状态（半开，全开，过开）的棉花，每50朵为一组，每种状态进行5组试验，分别计算采净率进行研究分析。

为了进一步研究摘锭转速对棉花采净率的作用，一般情况下采棉机收获时棉花基本上为全开状态（全开率大于85%），所以只选用全开状态的棉花进行试验，在试验时籽棉的进给速度设定为1.8 m/s，摘锭转速分别设定为2 000 r/min、2 500r/min、3 000 r/min、3 500 r/min、4 000 r/min、4 500 r/min、5 000

r/min、5 500 r/min。将选出的全开棉花每50朵为一组，分别进行5组试验，逐一计算采净率用于分析（表2）。

为了确定棉花的采摘时间，采用高速摄像机对采摘过程进行摄像，拍摄速度为1 200 fps，用MAS Blasters运动分析软件对拍摄过程进行分析。

1.4 测试指标

以采净率作为测试指标，测定方法及计算方法参考文献10。考虑到试验在室内进行，不存在挂枝棉，所以将文献中采净率的计算方法改为：

式中J—采净率，%；W1—遗留在铃壳内未被采收的开裂籽棉质量，g；W2—撞落在地的籽棉质量，g；W—开裂棉铃的籽棉总质量，g。

由图1可知，不同开放状态棉花的采净率中，全开状态棉花的采净率比半开和过开棉花的高，并且差异显著，半开状态与过开状态的采净率间差异不显著，全开状态时采净率最高达到94.98%，是最适宜的采摘状态。

摘锭转速对全开棉采净率的影响，由图2可知，摘锭转速在3 000 r/min时，采