手持气吸式采棉机构的设计开题报告

毕业论文开题报告 学 校： 学 院：机械电气化工程学院 姓 名： 学 号： 课题题目：手持气吸式采棉机的设计 指导教师：手持气吸式采棉机构的设计一、课题研究的意义中国是世界上最大棉花生产国,同时又是最大纺织用棉消费大国,纺织品出口是我国出口创汇的大宗产品,直接影响国民经济和外汇储备。同时,棉花作为经济欠发达地区农民的主要经济来源,对促进地区农村经济发展,增加农民收入都具有十分重要的现实意义。自20世纪50年代末到70年代末,我国自育棉花良种种植面积由8.8%上升到80%以上。由于棉花生产具有用工多等特点,从而使经济欠发达地区拥有更突出的生产优势,并成为本地区农民脱贫致富、增加收入的重要源泉。我国市场上出现的手持气吸式采棉机告别繁重枯燥重复的采摘动作，解放劳动力，一台机械可抵10个人工！棉花采摘机，操作简单，棉花采摘可达到99%的摘净率！真正的实现了高效采摘，比人工采摘提高3倍，每人每天可采摘200公斤以上籽棉，减轻了劳动强度，告别人为弯腰采摘的历史，实现选择性高效采摘。大大的减轻了棉农负担，同时有很好的工作效益和实惠的价格。二、国内外手持气吸式采棉机的发展状况及存在的问题2.1国外手持气吸式采棉机的发展状况美国、以色列、澳大利亚是世界上全部用机器采棉的国家。早在 1850 年美国开始了对采棉机的研究，到 20 世纪 40 年代开始批量生产采棉机。到目前为止，采棉机有机械式、气力式及气力机械综合式，广泛应用的是机械式。采棉机按采摘部件的工作原理及结构可分为 4 大类，一是美国约翰迪尔公司、凯斯公司生产的水平摘锭采棉机，二是前苏联（现乌兹别克斯坦）塔什干棉花机械局设计制造的垂直摘锭自走式采棉机，三是美国约翰迪尔公司生产的刮板毛刷统收采棉机，四是阿根廷生产的梳脱不对行统收采棉机。乌兹别克斯坦采棉机的主要特点是全部采用垂直摘锭式采摘部件，结构简单，制造容易，价格低；适宜采收棉株较矮（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，籽棉含杂率在 10% 20% ，采摘率 85% 左右，落地棉 10% 20% ；班次生产率较美国采棉机低20% ， 作业速度为 3 5 km /h；采棉机多采用悬挂式，动力利用率高，但自动化控制水平低，操作性能较差，人工辅助作业时间多。由于上述特点，仅在其国内应用，我国新疆生产建设兵团引进后试验效果较差，已停止使用。有人曾经总结了美国采棉机的主要特点，其中包括全部采用水平摘锭，结构复杂（2 行型配 96 个摘锭），但制造工艺水平高，质量可靠；适宜采收棉株高 80 120 cm ，株形大，棉桃较松散，吐絮率高（90%）以上的棉花；机采籽棉含杂率低（6% 8% )，采摘率高达 90% 以上，落地棉少（约 5% 10% ）；生产率及作业速度高，一般为 5. 67 6. 7 km /h；采用自走式， 自动化控制水平高， 操作性能好， 但造价高。2.2国内手持气吸式采棉机的发展状况1954 年，新疆生产建设兵团首次引进了 37 台前苏联的 CXM -48M 型单行垂直摘锭后悬挂式采棉机和几十台 X40 型剥铃机。19591974 年，中国农业机械化科学研究院组织全国 60 多名科技人员进行了国产棉田自动底盘拖拉机及配套采棉机的研制。由国家科技部组织，从 1996 年开始研制国产采棉机，1997 年 第 1 台 国 产 自 走 式 采 棉 机 4M Z-3 问 世，1998 年第 2 台研制成功，该机驱动和工作部件传动采用静液压系统无级变速、电磁阀操作控制，光电循环监控主要运转工作部件，报警显示故障部件。不但能采收等行距 60 cm 、70 cm 、90 cm 棉田，且适用于（30+6）cm 、（68+8）cm 宽窄行采收。摘净率不小于 90% ，含杂率不大于 10% 。进入 21 世纪以来，新疆机采棉基本上在推广应用国外采棉机。2007 年，由新疆建设兵团农八师与贵州航空工业集团联合研制31开发的“平水”牌采棉机 4M Z-5 自走式采棉机开始投入使用，打破了国外采棉机垄断市场的局面。该机是一种采用前置悬挂式采摘工作台，翻转自动输卸式棉箱，液压与机械混合式传动的大型（5 行）水平摘锭自走式采棉机。作业效率 0. 4 0. 67 hm2 /h、吐棉采净率可达 90% 、籽棉含杂率约为 10% 、机械撞落棉损失率约 10% 。目前我国小型采棉机械研制的类型较多，但大部分处于研究开发阶段，在生产上推广应用较少。2013年 5 月 1012 日，在昌吉举行的新疆农业机械博览会上， 浙江 “大宇” 牌便携式采棉机引起了观众的注意。每台机组可适配 4 6 只采摘头，满负荷作业时，每只采摘头按 10 h 工作，可拾棉 200 多 kg。2.3国内外手持气吸式采棉机械存在的问题分析采棉机生产中存在的问题,包括机采棉栽培品种、采棉机与发展机采棉不配套,脱叶催熟技术掌握不到位等方面,提出今后机采棉的发展对策,以促进机采棉技术的应用。（1）没有与机采精搭配的早熟品种在机采棉品种上,通过十几年的推广实践,虽然也选育了一些比较适宜机采棉特性的中熟品种,但是没有与机采棉搭配的早熟品种 。 特别是棉农对种植早熟品种的思想观念没有转变, 担心早熟品种影响棉花产量和效益。由于没有早熟品种搭配,机采棉的开花吐絮时间、脱叶时间向后推迟,机采收获时间也向后推迟 。 特别在棉花田管的中后期若遇到下雨降温天气,这个问题更加突出 。 尤其到了采棉机作业时间, 棉田内青铃仍然比较多,吐絮率达不到95%以上,不能收積。 正常作业,使机采时间向后推迟 。到中期棉花集中盛开,采棉机又非常紧张 。到后期有些棉田内棉花由于吐絮时间过长没及时采收出现“流鼻涕”,还有些棉花吐絮后风吹日晒时间过长,造成含水量减少、纤维变粗变脆等。 由于以上问题,对机采棉作业时问、作业质量、产量和品级都造成了较大的影响。（2）机采棉裁培密度偏大影响脱叶质量 各团场在机采棉的种植上,除杂交棉外,大部分都是采取常规棉的高密度植培模式, 理论株数一般都在l.751.85万株/667m2左右。高密度栽培技术对提高棉花产量起到了重要作用。但由于机采棉66+l0 cm特殊的行距配置,种植密度过大时,对脱叶质量的影响比较大。 打脱叶剂时棉株中下部受药面积小,中下部脱叶质量差 。打脱叶剂后有些棉株上部的叶片又掉落在下面的棉枝上, 采棉机作业时就会将棉叶一起收人棉仓, 从而增加了机采棉籽棉的含杂量 。籽棉含杂量的增加,又给机采棉加工质量带来了难度,同时也影响了机采棉的质量 。（3） 机采棉中含有残膜等异性纤维机采棉中含带残膜等异性纤维是棉纺企业最为担心的问题,也是影响机采棉推广的重要因素 。残膜等异性纤维的原因: 一是有些团场对机采棉条田在机采前进行了人工揭膜,由于揭膜不干净,残膜挂在棉枝上或遗留在棉田内, 当采棉机作业时就被吸入棉仓;二是有些团场虽然在机采前没有揭膜,但由于棉花种植过矮或下部果节太低, 采棉机作业时采摘头放的比较低,将地面薄膜挂起而吸人棉仓。（4）机采精含杂量较高近年来各团场加工厂对机采棉籽棉水杂测定结果:含水率前期普遍较高,一般在10l4%左右,含杂率一般也在1215%左右, 都分别超出兵团机采棉技术规程要求的标准 。加工时为了提高清杂效果, 对前期含水率偏高的机采棉还要进行烘干处理,若烘干温度过高,就会导致皮棉反光度降低、色泽下降、纤维变脆,从而影响加工后的皮棉等级。由于籽棉含杂率偏高, 在加工过程中又增加了籽棉和皮棉的清杂次数,导致皮棉纤维长度损伤大、短纤维率增加、皮棉外观形态紊乱等,最终对皮棉质量造成比较大的影响。2.4研究内容和方法一种小型采棉机由机架、集棉箱、风机、进出气管道及小型发动机等部分组成，其特征是：进气管道的进气口端头装有一对采棉轮，采棉轮附近的进气管内设有进气控制阀，在进气管的手握部位安装有控制按扭；有两组这样的带采棉装置的进气管其后部的软管最后合并在一起与风机的进气口相接。采棉轮以发动机为动力源，通过减速机构和软轴驱动旋转 小型采棉机是一种棉花采收机具，主要用于代替人工采摘棉花，其特征是由人力手持半牵引行走。机架上装有小型发动机、输送风机和集棉箱（袋）。风机的进气口引出两个进气管，进气管上有采棉装置，包括由软轴驱动的采棉轮，可改变气流通道的进气控制阀门，进气管手握部位的控制按钮。作业时采棉工双手各持一个进气管，操纵按钮并将采棉轮对准棉花即可将棉花摘下并被气流送至集棉箱（袋）。2.5预期目标其具有结构简单、重量轻、体积小。价格低，效率高。操作方便、成本低等特点，使用该棉花采摘机，不但能降低采棉劳动强度，且能较大幅度地降低采棉成本，提高采棉效率和所采棉花的质量告别繁重枯燥重复的采摘动作，解放劳动力长时间破坏性实地采棉实验，证明小型机动采棉机能做到： （1） 大幅提高采棉效率，正常情况下，一台机械可抵20个人工的棉花采摘量。不要起早贪黑的干活，一台机械，轻轻松松采摘15亩地,是人工的30多倍。让人们从繁重的体力劳动解放出来 。（2） 性能稳定可靠，能超长时间连续工作，不易出故障，不卡不堵，适合各种棉花（包括长绒棉花、潮湿棉花，开始变质的棉花等）。三、重点研究的关键问题及解决思路柴油机通过动力传动装置，带动风机、物料分离器、蔽风器、棉花清洁器、棉花集棉箱、行走轮、变速装置等部件同时运转。当用吸花软管近距离对准棉朵时，利用风机产生的负压将籽棉经吸花软管吸至物料分离器 ，通过蔽风器叶片将籽棉送至棉花清洁器，在棉花清洁器的作用下使粘连在籽棉上的棉叶、枝干等杂质与籽棉分离，干净的籽棉进入集棉箱内。行走装置可调，驱动机具在棉花行间匀速运动。（1）选择采棉机类型-设计传动装置、风力输送装置、工作装置。（2）运用AutoCAD软件，绘制二维零件图和装配图。（3）运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。 四、工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，校内有温室实验基地，土壤条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境，机械电气化工程学院拥有先进的使用时和机械加工制造设备，并且师资力量雄厚，完全可以满足手持气吸式采棉机的工作条件。五、工作方案及进度第12周 查阅相关文献，撰写开题报告。第34周 根据现有的手持气吸式采棉机确定手持气吸式采棉机的种类和的总体设计方案，绘制总体结构简图。第56周 根据工作要求，计算并查阅相关手册，选择和设计各零部件。第79周 运用AutoCAD软件，绘制二维零件图和装配图。第1011周 运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。第12周 从工艺性能，经济性能，实用性能等方面对产品进行综合评价、校核、修正。第13周 完成设计说明书。第14周 整理材料，准备答辩。参考文献【1】魏晓文.中国棉花生产特性与生产预测J.中国棉花,1996,(2):9-12.【2】刘晓丽;陈发;王学农;韩玲丽;国内外梳齿式采棉机技术比较分析研究J;农机化研究;2012年03期【3】马娟;王维新;赵岩;滚筒式采棉机采摘头的设计与研究J;农机化研究;2010年02期【4】毕新胜;王维新;武传宇;丛锦玲;李吉新;李鹏;采棉机水平摘锭的工作原及采摘力学分析J;石河子大学学报(自然科学版);2007年06期 【5】董伟;梳指式采棉机的设计与关键技术研究D;新疆大学;2009年【6】翟超;周亚立;赵岩;刘向新;水平摘锭式采棉机的研究现状及发展趋势J;农业机械;2011年25期【7】付长兵;水平摘锭式采棉机采棉原理及关键零部件分析D;新疆大学;2010年【8】司学富;摘锭式采棉机关键技术研究及采摘部件的设计D;新疆大学;2012年【9】张凤元. 我国棉柴收获机械的研究历史及现状J.山东农机,1996,(04):4-5. 【10】张凤元,程建荣. 我国棉柴收获机械的农艺要求及类型J.粮油加工与食品机械,1999,(01):6,10. 【11】张凤元,原重现,高金库. 棉柴收获机的设计与研究J.粮油加工与食品机械,1993,(04):5-6. 【12】米双山,李百儆,孙建瑞. 新型棉柴收获机J.河北农机,2002,(05):22.doi:10.3969/j.issn.1002-1655.2002.05.024