水平摘锭式高效采棉头设计与试验

摘要

为解决我国棉花高效收获问题,设计了水平摘锭式高效采棉头,针对其关键工作部件槽形凸轮,建立了参数化设计的数学模型,采用Matlab中的GUI模块进行人机交互可视化设计,生成槽形凸轮曲线,导入UG中得到三维模型和工程图纸并加以制造。利用ADAMS虚拟样机仿真软件,分析采棉滚筒线速度与作业速度之比K对摘锭运动轨迹与采摘时间的影响,得出K和作业速度的合理取值范围。利用矢量方程图解法,分析脱棉盘转速与采棉滚筒转速、摘锭转速的匹配关系,得出其取值范围。为验证理论分析和优化高效采棉头的运动参数,搭建采棉头室内综合试验台,选取作业速度、摘锭转速、脱棉盘转速为试验因素,含杂率、撞落棉率、采净率和生产效率为试验指标,采用Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,利用Design-Expert软件对试验结果进行回归分析和响应面分析,得到最佳参数组合为:作业速度6.17 km/h、摘锭转速4272 r/min、脱棉盘转速2109 r/min,最优参数组合下含杂率为8.78%、撞落棉率为1.59%、采净率为97.17%、生产效率为0.467 hm^2/h,并进行3次验证试验,得到平均含杂率为8.81%、撞落棉率为1.66%、采净率为97.21%、生产效率为0.467 hm^2/h,试验结果与理论结果基本相符。