小型棉花收獲機的設計

摘要 結合常德市的棉花收獲情況，設計了一種小型的棉花收獲機械。對該機械的機箱、吸棉管，抽風機采摘頭4部分設計過程進行了翔實描述。按該方案研制出的樣機采棉效果好，因此該機械具有攜帶和操作方便、收獲速度快等優點，有推廣前景。

關鍵詞 棉花收割機；采摘頭； 抽風機；吸棉管

中圖分類號 S225.91+2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05693-02

Abstract Combined with cotton harvesting situation in Changde City， a small cotton harvester was designed. The mechanical chassis， suck cotton pipe， exhaust fan picking were elaborated， the machine has abroad prospect with characters of portable， convenient operation and high speed.

Key words Cotton harvester； Harvester head； Exhaust fan； Cotton suction tube

常德是湖南省的棉花產業基地，但由于大型昂貴的采收機械不可能進入普通的農民家里，而一些中型機械的性能卻比較差[1]，地域的差異性也使小型機械也得不到流通，這導致棉花收獲機械沒有全面推廣，加上缺乏勞動力和無霜期短的天氣影響，許多棉農仍然采用手工的方法進行收獲，使得生產率低，勞動力成本高。而小型棉花收獲機就是針對這種情況而進行設計的，該機可彌補勞動力不足的缺陷，而且便于攜帶和操作，收獲速度快，這樣便可大大減輕農民的負擔，節省大量的人、財、物力。

1 小型棉花收獲機的總體結構設計及其工作原理

1.1 總體結構設計

棉花是很嬌貴的農作物，怕風怕雨怕冰雹，從播種到收獲都得小心呵護。因此怎樣提高棉花的收獲率是棉農很關心的問題。采摘環節是棉花收獲中最重要的工作，因此在采摘中避免損失是最關鍵的。

小型棉花收獲機屬于小型農機產品，為了便于攜帶和操作，結構相對于大型機械來說比較簡單，其結構與現行的農村的便攜式的可背的電動噴霧器或噴農藥機類似。該小型棉花收獲機主要由4大部分組成：①機箱，②吸棉管，③抽風機、④采摘頭，其總體結構如圖1所示。其中各部分的作用是機箱為儲存棉花的容器；抽風機的作用是提供合適大小的風力；采摘頭的作用是對棉花進行采摘；吸棉管的作用是提供一個通道，采摘頭把棉花采摘下來后，棉花利用抽風機提供的風力通過吸棉管送到機箱中。

1.2 小型棉花收割機的工作原理

由圖1可知，其工作原理[2]為通過采摘頭進行棉花的采摘，采摘后的棉花利用抽風機提供的風力自動送入機箱內的上部進行存放，從而實現了棉花的采摘。

2 小型棉花收割機機箱及其抽風機的設計

機箱是整個設計的框架，機箱尺寸規格設計為380 mm×230 mm×540 mm。機箱中間鑲嵌一個有機玻璃制成的窺視窗，通過視窗可以清楚知曉桶里已經有了多少棉花。其主要結構分兩層，上層是儲存從輸送管吸進的棉花，下層主要是用于放置抽風機的。上層和下層之間通過一帶細小柵欄的金屬板隔開，材料選擇用不銹鋼，一來可以防止棉絮因為吸引力進入電機造成電機停機；二來可以為抽風機的進氣口提供后續的空氣。

2.1 機箱上層結構的設計

機箱[3]上層是作為棉花的容器存在。機箱上層頂端內置壓縮機上部塑料板，該塑料板通過其背面的可伸縮塑料管與機箱右側的水箱相連接，機箱左側與吸棉管相連。上層結構尺寸，380 mm×230 mm×290 mm。另外為了方便觀察機箱內棉花的高度，機箱外殼中部鑲嵌一透明的的有機玻璃條作為視窗。

2.2 機箱下層結構即抽風機的設計

機箱上層與下層通過一塊薄不銹鋼板隔開，下層主是放置抽風機的，左側連接吸棉管的放置電機，電機的兩極通過導線連接控制系統芯片以及開關，開關裝在吸棉管把手位置方便操作。抽風機結構包括蝸殼，葉輪，底座和出氣口。抽風機結構見圖2，其中電機選用90BLDC02型號的電機。

3 吸棉管的設計

吸棉管[4]是小型棉花機與外界聯系的主要通道，由輸送管道和采摘頭共同組成。工作時由采摘頭通過旋轉把棉花拉進輸送管道，在通過風機提供的風力將棉花送入機箱中。通過查詢資料了解到棉花的株高為1～2 m，棉鈴一般保持在直徑10 cm左右，故吸棉管選用EVA材料，直徑設定為7 cm。長度1.2 m，產品實物如圖3所示。經過計算，電機產生的風壓為861 Pa，遠遠小于EVA材料阬壓指標50 kPa，所以該款EVA管可以達到設計要求。在密封性能上，要求吸棉管與箱體連接處在工作時保持完全密封。

4 采摘頭的設計

采摘頭[5]采用葉輪結構，每片葉輪上裝有勾形爪齒，可以將棉花從棉穗中拖出并送入與他相連的管道入口。采摘頭的勾爪部分因經常與枝條、棉殼接觸，要求經久耐用，所以用不銹鋼制造。采摘輪尺寸：直徑90 mm，寬度40 mm，厚度 1 mm。結構采用8葉輪設計（圖4）。

5 小結

結合常德市的情況，設計了一種小型的棉花收獲機械，對機箱和抽風機、采摘頭的結構進行了設計，選定吸棉管的制作材料，計算出吸棉管的規格大小。通過設計，該小型棉花收獲機的電機重3 kg，箱體和內部結構總重量約5 kg，抽風機部分重4.5 kg，總重量約在15 kg左右。具有攜帶方便、操作方便、采收速度快等快點。基本符合常德市棉農的需要。

參考文獻

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