小型棉花收獲機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要 結(jié)合常德市的棉花收獲情況，設(shè)計(jì)了一種小型的棉花收獲機(jī)械。對(duì)該機(jī)械的機(jī)箱、吸棉管，抽風(fēng)機(jī)采摘頭4部分設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了翔實(shí)描述。按該方案研制出的樣機(jī)采棉效果好，因此該機(jī)械具有攜帶和操作方便、收獲速度快等優(yōu)點(diǎn)，有推廣前景。

關(guān)鍵詞 棉花收割機(jī)；采摘頭； 抽風(fēng)機(jī)；吸棉管

中圖分類號(hào) S225.91+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(chǎn)業(yè)基地，但由于大型昂貴的采收機(jī)械不可能進(jìn)入普通的農(nóng)民家里，而一些中型機(jī)械的性能卻比較差[1]，地域的差異性也使小型機(jī)械也得不到流通，這導(dǎo)致棉花收獲機(jī)械沒有全面推廣，加上缺乏勞動(dòng)力和無(wú)霜期短的天氣影響，許多棉農(nóng)仍然采用手工的方法進(jìn)行收獲，使得生產(chǎn)率低，勞動(dòng)力成本高。而小型棉花收獲機(jī)就是針對(duì)這種情況而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，該機(jī)可彌補(bǔ)勞動(dòng)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(nóng)民的負(fù)擔(dān)，節(jié)省大量的人、財(cái)、物力。

1 小型棉花收獲機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

棉花是很嬌貴的農(nóng)作物，怕風(fēng)怕雨怕冰雹，從播種到收獲都得小心呵護(hù)。因此怎樣提高棉花的收獲率是棉農(nóng)很關(guān)心的問題。采摘環(huán)節(jié)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(guān)鍵的。

小型棉花收獲機(jī)屬于小型農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，為了便于攜帶和操作，結(jié)構(gòu)相對(duì)于大型機(jī)械來說比較簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行的農(nóng)村的便攜式的可背的電動(dòng)噴霧器或噴農(nóng)藥機(jī)類似。該小型棉花收獲機(jī)主要由4大部分組成：①機(jī)箱，②吸棉管，③抽風(fēng)機(jī)、④采摘頭，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中各部分的作用是機(jī)箱為儲(chǔ)存棉花的容器；抽風(fēng)機(jī)的作用是提供合適大小的風(fēng)力；采摘頭的作用是對(duì)棉花進(jìn)行采摘；吸棉管的作用是提供一個(gè)通道，采摘頭把棉花采摘下來后，棉花利用抽風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)力通過吸棉管送到機(jī)箱中。

1.2 小型棉花收割機(jī)的工作原理

由圖1可知，其工作原理[2]為通過采摘頭進(jìn)行棉花的采摘，采摘后的棉花利用抽風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)力自動(dòng)送入機(jī)箱內(nèi)的上部進(jìn)行存放，從而實(shí)現(xiàn)了棉花的采摘。

2 小型棉花收割機(jī)機(jī)箱及其抽風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)

機(jī)箱是整個(gè)設(shè)計(jì)的框架，機(jī)箱尺寸規(guī)格設(shè)計(jì)為380 mm×230 mm×540 mm。機(jī)箱中間鑲嵌一個(gè)有機(jī)玻璃制成的窺視窗，通過視窗可以清楚知曉桶里已經(jīng)有了多少棉花。其主要結(jié)構(gòu)分兩層，上層是儲(chǔ)存從輸送管吸進(jìn)的棉花，下層主要是用于放置抽風(fēng)機(jī)的。上層和下層之間通過一帶細(xì)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?yàn)槲M(jìn)入電機(jī)造成電機(jī)停機(jī)；二來可以為抽風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口提供后續(xù)的空氣。

2.1 機(jī)箱上層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

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

2.2 機(jī)箱下層結(jié)構(gòu)即抽風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)

機(jī)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(fēng)機(jī)的，左側(cè)連接吸棉管的放置電機(jī)，電機(jī)的兩極通過導(dǎo)線連接控制系統(tǒng)芯片以及開關(guān)，開關(guān)裝在吸棉管把手位置方便操作。抽風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)包括蝸殼，葉輪，底座和出氣口。抽風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)見圖2，其中電機(jī)選用90BLDC02型號(hào)的電機(jī)。

3 吸棉管的設(shè)計(jì)

吸棉管[4]是小型棉花機(jī)與外界聯(lián)系的主要通道，由輸送管道和采摘頭共同組成。工作時(shí)由采摘頭通過旋轉(zhuǎn)把棉花拉進(jìn)輸送管道，在通過風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)力將棉花送入機(jī)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(shè)定為7 cm。長(zhǎng)度1.2 m，產(chǎn)品實(shí)物如圖3所示。經(jīng)過計(jì)算，電機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓為861 Pa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于EVA材料阬壓指標(biāo)50 kPa，所以該款EVA管可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在密封性能上，要求吸棉管與箱體連接處在工作時(shí)保持完全密封。

4 采摘頭的設(shè)計(jì)

采摘頭[5]采用葉輪結(jié)構(gòu)，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(jīng)常與枝條、棉殼接觸，要求經(jīng)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(jié)構(gòu)采用8葉輪設(shè)計(jì)（圖4）。

5 小結(jié)

結(jié)合常德市的情況，設(shè)計(jì)了一種小型的棉花收獲機(jī)械，對(duì)機(jī)箱和抽風(fēng)機(jī)、采摘頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，選定吸棉管的制作材料，計(jì)算出吸棉管的規(guī)格大小。通過設(shè)計(jì)，該小型棉花收獲機(jī)的電機(jī)重3 kg，箱體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)總重量約5 kg，抽風(fēng)機(jī)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(diǎn)。基本符合常德市棉農(nóng)的需要。

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