刷辊式采棉机采摘头总体暨机架设计论文(编辑修改稿)

刷辊式采棉机采摘头总体暨机架设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

.................................................................................................................. 32 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 前 言 棉 花 是 我 国 主 要 的 经 济 作 物 ,既 是 我 国 两 亿 农 民 的 重 要 经 济 来源， 又关系到纺织行业近两千万人员的就业问题 【 1】。 机械化采棉是棉花摘采的必经之路。 从摘采途径来看，人工摘采费时费力，而且人力资源短缺，如果在棉花开放的一个半月时间内不能摘采下来，棉花就荒废了。 而机械摘采，仅仅数千采棉机就顶的上几十万人工的工作量，而且高效快捷，甚至可以昼夜不停工作。 从 20 世纪 50 年 代 研 究 采 棉机 以 来 ，通 过 不 断引 进 国 外先 进 的采棉机，研究和仿制核心零件，我国的采棉机有了很大的发展，但是依旧存在很多问题，我国地域宽广，棉花品种众多，各地气候条件，田地状况不同，种种原因限制了我国采棉机机械化的道路。 针对我国棉花品种多、纤维短、收获期长等特点，在短时间内无法改变棉花农艺的情况下， 研制智能型采棉机器人已迫在眉睫 【 2】。 我国是棉花种植大国同时也是棉花消费大国，我国闻名世界的纺织品离不开棉花，可以说棉花的种植和生产关系到众多人民的经济命脉，可见一个规范成熟的机械化种植流程多么重要，再加上近年来棉花市场的不景气引起了众多棉农以及周边工作者 们 的 担 忧 ，他们渴望有一个健全的机械化生产流程和市场。 为了推着这健全市场的发展，更应该推出新型的能够广泛运用的采棉机。 根据采棉机摘采方式的不同，采棉机可分为选收式和统收式两大类。 其中选收式以水平摘锭式采棉机和垂直摘锭式采棉机为主要代表；而统收式主要有梳指杆式、摘辊式、气吸振动式采棉机。 由于棉籽吐絮的时间不统一，棉花完全开放时间有早有晚，这种 复 杂 情 况就 对 采 棉机 摘 采 造成 不 小 影响 ， 选 收式 采 棉 机通 过 多次 ，先摘采完全开放的棉花而放过未开的，等到其开放再次摘采，这种摘采方式具有较高的采净率高和极低的含杂率，但是要达到 以上要求，机器所需的结构就稍显复杂，自然制造工艺复杂，价格昂贵，导致摘采成本过大，无法大面积推广。 统收式采棉机则是一次性摘 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 下所有的棉籽，这就不需要考虑太多，结构方面自然直接、简单，采净率较高，摘采成本低，但摘采的籽棉中会夹杂大量的断枝、碎叶等杂质，需要配置专门的清洗装置对其进行清洗。 这额外的加工流程，既花费时间又增加了成本。 以上种种说明现有的采棉机依旧存在很多问题，其相关技术任就需要改进。 我们期望着一种能够更好适应我国实地条件并能大规模推广和应用的采棉机的到来。 而这不是一蹴而就的，需要我们一代 代 改 进 现有 的 采 棉机 并 不 断改 革 创 新。 本 设 计涉 及 的 4MSG– 3 型刷辊式采棉机，就是采棉机上的一种创新。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 第一章 绪论 研究刷辊式采棉机的背景及意义 研究背景 在我国几个主要的农作物中棉花占据第二的位置，棉花是关系到国家经济和人民生活的重要战略物资。 是我国大约两亿农民的主要的经济来源，又关系到纺织业将近两千万人员的就业问题。 我国既是世界上主要的产棉区之一，同时也是棉花的消费大国。 目前我国 主 要 有 三大 产棉 大区 ,即新疆 棉区 、黄 淮 流 域 棉区 和 长江 流 域 棉区【 1 】 ， 其 中 最 先 发 展， 最 具 有 代表 性 的 就 是新 疆 棉 区 了。 据 国 家 统计局 统 计 公 报数 据 ， 20xx 年棉 花 播 种面 积 万 hm2，比 上 年 减少 万 hm2，同 比 下 降了 %【 3 】。 全 国棉 花 平均 单 产 1 kg/hm 2 ，比 20xx 年增加 ， 提 高了 %。 播 种 面积 缩 减 ，导致 20xx 年 棉花 总 产 量下 降。 20xx 年 我国 棉 花 产量 万 t ，比上年减产 万 t ，下降 了 %。 据国 际 棉 花咨 询 委员 会（ ICAC ）20xx 年 1 月 平 衡 表 数据 ， 20xx/15 年度 我 国 棉花 产 量 万 t，环比减 %；消 费 量 万 t ，环 比 增 %；产 销 缺口 147 万 t【 4 】。 可 见，我 国的 棉 花 市场 及 其 周边 产 业处 于 低 迷状 态。 在 生 产 棉花的主要环节中，棉田耕整、播种、中耕施肥、植保、灌溉等环节已 经 基 本 实现 了 机 械化 操 作 ,而在 采 收方 面 ， 则是 长 期 以人 工 采 摘为主，由于起步较晚，机器采棉及其配套技术现在成为我国棉花基地建设中的薄弱环节，也是耗费劳动力最多最大的作业环节。 人工采收棉花收获期长，用工量大，而且生产效率也不高。 在棉花收获期内，劳动力会呈现一种极度缺乏的局面，严重制约了棉花生产效益的提高。 以上种种理由说明， 面 对 现 在 的 棉 花 市 场 以 及 为 了 棉 花 摘采的可持续发展，在摘采环节中，开发和改良采棉装置已经成了现状 迫 不 及 待的 改 变 方案。 实现 采 棉 环节 的 机 械化 是 提 高棉 花 生 产作业效率、 降 低 生产 所 需成 本 ， 以 及 规避 或 减 少“ 三丝 问 题” 的有 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 效方法。 研究意义 在棉花生产全程机械化中，机械化采收是瓶颈，研究机采棉现状及发展制约因素，有利于加快现代农业的发展乃至全国推进棉花机采的步伐 【 5 】。 目 前 我 国 主要 有 三 大 产棉 大区 ,即新疆 棉区 、 黄淮 流 域 棉区 和长江流域 棉区 ，其 中最 先 发 展，最 具有 代 表性 的 就 是新 疆 棉 区了。 20xx年 ， 仅 仅 石河 子 一 个小 县 城 就缺 少 棉 花摘 采 工 10 万 人 ，如 果 不 采取机 械 采 摘 的话 ， 将 有几 十 万 亩棉 花 没 法及 时 收 采。 从 20xx 年 起 ，新疆 地 区 几 乎每 年 需 要雇 佣 大 约 50 万 人来 摘 采 棉花。 石 河子 作 为 新疆一 个 重 要 的植 棉 垦 区， 每 年 到了 棉 花 摘采 期 间 就需 要 拾 花工 20 多万人 ， 最 多 时人 数 高 达 24 万 人。 可 以 说一 到 摘 采棉 花 的 季节 ， 新 疆地区几乎所有人的工作都以棉花为中心。 自从上世纪八十年代以来，新疆兵团创造出了“优良品种、精量播种、测土施肥、矮密植、综合防治病虫害、节水灌溉”等六大精准栽培模式，其中种植、管理等环节都基本机械化了，唯独棉花摘采环节依旧靠人工 —— 招募大量 民 工 采 摘棉 花 ， 最多 年 份 招募 了 近 80 万 民 工进 行 摘 采， 每 年 花费在雇人力摘采棉花上面的金额高达数亿甚至二十多亿元。 近年来拾花工越发难招，雇佣费用却一路飙升，导致了棉花成本增加，棉农无 利 可 图。 有 专 家 做过 计 算 ，一 台 采 棉机 每 天 可摘 采 150 亩 棉 花，一 台 采 棉 机可 以 代 替完 成 600 个 工 人 的工 作 量 ，新 疆 全 区有 1700 万亩 棉 花 ，需 要 雇佣 100 万拾 花 工，如 果 全用 采 棉机 进 行 摘采 只 要 1600台就可以替代。 所以棉农渴望棉花摘采能够实现机械化。 农业机械化呼唤中国采棉机制造业。 近几年我国的机械化采棉道路才刚刚起步。 棉花的现蕾、结铃和 吐絮是逐步依序进行的，而不是一蹴而就的，其中吐絮是从上至下、由内向外依次开放，因此棉花收获不能一次完成，必要分期进行，这带来了一定的难度。 机主要有一次收花法和分次收花法这两 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 种两种机械化摘采棉花的方法。 一次收花法是用摘铃机一次性摘下棉桃（不管棉桃有没有完全开放）。 分次收花法是先用采棉机多次摘采（由于棉花完全开放的时间有早有晚），最后再用摘铃机摘下未开的棉铃 【 6】。 采 摘 头（也 就 是摘 采 装 置 ）作 为 采 棉机 的 核 心部 件 ，其性能优劣直接关系到采棉机的综合技术经济指标，而其材料的选择 和 结 构 特征 对 棉 花的 采 摘 性能 、 作 业质 量 、 能源 消 耗 、花 费 成本 、整机工作的可靠性和适应性等各项指标产生重要影响，同时也直接关系到制造工艺的复杂程度与价格高低。 毋庸置疑，棉花是我国十分重要的的资源，不仅仅是只能用于纺织业的原料，大多数人并不知道棉花不但能榨取油脂，而且是富含高蛋白的粮食。 所以其周边产业众多，涉及加工、纺织服装、贸易出口、食用油、医药等多个行业，是上亿人民的生活来源。 虽然我国现在的棉花产业看上去十分繁荣，但是实际情况却是，近年来一直处于低迷状态。 产业结构的不合理，产业链的缺失，采棉工艺的不完善再加上近几年来棉花价格不断上涨都给这个行业带来了 众多问题。 针对这些问题，是时候做出一些改变了。 具体到采棉机这个小的方面，新型的更智能更高效的采棉机是时候提上议程了。 通过技术创新，提高棉花单产，降低生产成本，提高我国棉花参与世界棉花市场的竞争力，是我国棉花生产持续稳定发展的重要保证，也是二十一世纪新疆棉花生产可持续发展的关键 【 7】。 国内外研究现状 国内研究现状 目前，我国棉花种植的主要作业环节均已实现机械化，但棉花收 获 仍 大 量 采 用 人 工 作 业。 棉 花 收 获 用 工 约 占 总 用 工 量 的 1/5 ～ 1/3，且多在农忙季节 【 8 】。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 从 1950 年代我国开始研究 采 棉 机， 在 1952 年 在 新疆 兵 团 首次从 前 苏 联 引进 了 37 台悬 挂 式 采棉 机 和几 十 台 剥铃 机。 隔年 首 次 进行了 采 棉 试 验。 1960 年又 从 苏 联引 进 了 自走 式 采 棉机 ， 90 年 从 乌 兹别克 引 进 全 套棉 田 作 业机 械 ， 三年 后 从 美国 引 进了 2022 型采 棉 机 进行机 械 采 棉 和清 理 加 工试 验。 经过 多 年 的引 进 和 研究 ， 从 96 年 开 始国家 科 技 部 组织 开 始 研制 国 产 采棉 机。 1997 年 中国 农 机 院推 出 的 4MZ3 型 自 走 式 采棉 机 ，这 标 志 着是 我 国 采棉 机 发 展进 入 了 一个 新 纪 元。 采棉头能达到作业要求，这项核心技术的突破创新实现了 100%的国产化。 这是一款采棉头、割台等核心技术完全属于 我 们 自 己的 采 棉机。 这是一个艰难的发展历程，国外的先进采棉机并不能完全应用在我国。 气候条件，田地状况，棉花品种种种因素的不同所需的采棉机的功能亦有所差异。 棉花品种是首位制约机采棉发展的因素，目前品种的吐絮时间不一致，纤维品质差，结铃部位过于集中以及并不完善的配套栽培技术都制约了大面积推进采棉机械化的脚步。 同时，机器摘采棉花前有一个重要的环节，那就是化学脱叶催熟过程，那么自然一种合适的脱叶催熟剂及其应用方式也十分重要。 以上种种原因都制约着机采棉的推广应用及发展。 由此看来，我国机采棉的道路依然曲折和漫长。 但是相 信，完全机械化采棉的那一天终将会到来。 国外研究现状 国 外 对 采 棉机 的 研 究开 始 于 19 世 纪 四五 十 年 代， 起 步 十分 早。 至 今 棉 花 摘采 机 械 化进 程 已有 160 年 的 历史 ， 当 前世 界 上约 30％的棉花是由采棉机摘采的。 而且由单行采收发展到多行采收机型，由小型背负式机型发展到大型自走式采棉机，由统收机发展到统收机、分次选收机并存的局势，同时形成了包括机采前的化学脱叶催熟技术、机械采棉技术 南京工程学院毕业设计说明书（论文）。