3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机的研制

3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机的研制 3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机 的研制 2008年5月农机化研究第5期 3MDZK一12型组控式单行仿形棉花打顶机的研制 胡斌,罗昕,王维新,李明志 (石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子832000) 摘要:针对棉花打顶人工作业效率低,强度大,可控性差等生产实际,研制了可实现各行独立仿形打顶 作业的3MDZK一12型棉花打顶机;同时,重点介绍了齿带组合的传动系统,滚筒式切割器,切割器升降控制 机构及套筒式平衡仿行机架的结构原理及特点.田间性能测试表明:该机结构简单合理,经济实用,'能够 满足棉花打顶的技术要求,且性能稳定,效率高. 关键词:棉花打顶机;滚筒式切割器;漏打顶 中图分类号:$233.75文献标识码:A文章编号:1003—188X(2008)05--0073--03 0引言 新疆棉花每年7月初的打顶是其增产增收的关 键环节,而新疆棉花打顶主要以人工作业为主,作 业效率低,劳动强度大,成本高,可控性差,迫切 需要研制开发棉花打顶机….石河子大学是最早涉 及该领域研究的单位,近年来先后研制开发了 3MD一12/20型棉花打顶机和3MDY一12型前置液压驱 动式棉花打顶机,较好地解决了整体仿形和前动力 输出等技术难点,但以上两种机型均不能满足棉花 打顶作业单行独立升降仿形的要求.3MDZK一12型组 控式单行仿形棉花打顶机是石河子大学与农八师 132团联合研究开发的新机型.2007年7月的田间 性能测试表明:该机结构简单合理,能够实现棉花 机械打顶独立升降仿形作业,较好地适应了棉花机 械打顶的农艺技术要求. 作业的技术要求,打顶机纯小时生产率>2hm/h; 四是能够适应新疆棉花栽培的主要模式. 1.2主要技术参数 3MDZK,12型组控式单行仿形棉花打顶机主要 技术参数如下: 配套动力/kW:35,45 外形尺寸/m:2000X4900X1650 适应行距/m:660+100,680+80,300+600 打顶高度/m:500,900 作业幅宽/m:4600 作业速度/km?h:3,4 生产率/hm?h'':1.5,2.0 切割器转速/r?min,:1800,2200 整机质量/kg:1300 切割器升降方式:人工操控 切割器型式:滚筒式切割器 1设计目标与主要技术参数2结构及工作原理 1.1设计目标 依据棉花打顶的农艺技术要求,结合机械打顶 作业的技术特点,在分析整体仿形棉花打顶机结构 及其作业特点的情况下,综合结构,成本,安全等 因素,单行仿形棉花打顶机设计目标为:一是各切 割器能够独立升降以实现打顶高度的单行仿形,升 降高度可控;二是去顶标准为1,2台果枝,漏打顶 率<5%,花蕾损失率<6%;三是能够满足宽幅高速 收稿日期:2007—0814 基金项目:国家农业科技成果转化基金项目(20066B26410358); 新疆教育厅科研重点项目(20061005) 作者简介:胡斌(1968一),男,湖北英山人,副教授,硕士生导 师,(E-mail】hbmac@shzu.edu.cn. 一 73— 2.1基本结构 3MDZK,12型棉花打顶机主要有悬挂架,套筒式 平衡机架,齿带组合的传动系统,升降控制装置, 滚筒式切割器,扶禾器,地面仿行装置等组成.其 结构如图1所示. 2.2工作原理 打顶作业为半悬挂状态,拖拉机的动力通过联 轴器传入齿带组合的传动系统,实现各滚筒切割器 上的切刀高速旋转.与此同时扶禾器将棉株主,侧 枝聚拢扶至切刀旋转切割范围内,由高速旋转的切 刀切去枝顶,完成打顶作业.每组切割器的独立仿 形通过独立升降控制机构在不切断动力的前提下来 完成.地面不平的随机仿行可通过套筒式平衡仿行 2008年5月农机化研究第5期 机架来适应. 3主要部件 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的确定 3.1传动系统 传动系统是本机研制的关键,直接关系到该机 各切割器在不切断动力的情况下是否能实现各行独 立仿形作业.因此,项目组本着简单实用的原则, 研制开发了齿带组合的传动系统,具体结构如图2 所示. 1.齿带组合的传动系统2.升降控制装置3.套简式平衡机架 4:悬挂架5.不等臂平行四杆升降机构6.滚筒式切割器 7.扶禾器8.中间轴9.地面仿行装置 图13MDZK一12型棉花打顶机结构图 Fig.1Schematicdiagramofthe3MDZK一12typecottontop cutter 该传动系主要由一级齿传动和两级带传动组 成.打顶作业时,拖拉机的动力通过联轴器传人变 速箱增速输出,然后由变速箱动力输出轴上的大带 轮通过三角带驱动中间轴上的小带轮做高速旋转运 动,在通过中间轴上均布的6个带轮带动6组滚筒 切割器轴上的带轮高速旋转,进而使6组滚筒切割 器高速旋转,完成棉株顶部切顶作业.该传动系总 传动比i:3.85,考虑到变速箱安装尺寸,带轮的通 用性,变速箱传动比=1.66,一级带传动传动比 i,:2.32,二级带传动传动比i3:1. 3.2滚筒式切割器 棉花打顶属无支撑切割,切割速度和切割方式 对打顶效果影响显着.目前无支撑切割主要采用水 平回转式切割器,以砍切和滑切为主,为了保证切 削质量,切割器必须有较高的转速,其功耗大,加 工装配精度高.笔者结合棉花打顶的作业特点, 针对水平回转式切割器工作中的问题,研制开发了 滚筒式切割器,结构如图2所示.该切割器主要由 切割器轴,支撑滚筒,金属丝割刀,切割器带轮等 组成.支撑滚筒和带轮固装在切割器轴上,4把金 属丝割刀两端沿每组支撑滚筒圆周方向交叉固定, .. 74.. 并与切割器轴形成一定夹角,该夹角使金属丝割刀 对棉株产生滑切;此外滚筒式切割器切割棉株的瞬 间,对棉株的作用力与机具前进方向形成一定夹角, 此夹角除了沿前进方向产生切削力外,同时沿棉株 轴向产生一个分力,在削切过程中起辅助支撑的作 用.因此,该切割器是以削切和滑切为主,切削速 度低,功耗小.经测试当滚筒式切割器直径为 400mm,转速大于1500r/miFI时,棉株顶部切口平齐, 无撕拉现象. 1.支撑滚筒2.切割器轴 3.不等臂平行四杆机构上臂4.不等臂平行四杆机构下臂 5.动力输入轴6.主动锥齿轮7.从动锥齿轮8.大带轮 9.动力输出轴10.小带轮11.中间轴12.中间轴带轮 13.切割器带轮14.金属丝割刀 图2齿带组合的传动系统示意图 Fig.2SchematicdiagramOftransmiSSionSystelllwithaSS— emb1edtoothedbe1tS 3.3组控式升降机构 本机构主要由不等臂平行四杆升降机构和人 工操作的升降控制装置所组成,具体结构与工作原 理如图2和图3所示. 1.不等臂平行四杆机构下臂2.锁止棘轮3.升降踏板 4.回位弹簧5.切割器护罩6.不等臂平行四杆机构上臂 7.滚筒切割器8.扶禾器 图3组控式升降机构示意图 Fig.3Schematicdiagramofgroupcontro1CUtters1ift mechanjSm 2008年5月农机化研究第5期 每组滚筒切割器通过不等臂平行四杆机构分 别套装在中间轴和机架固定轴上,其中不等臂平行 四杆机构上臂套装机架固定轴上B处,不等臂平行 四杆机构下臂套装在中问轴上A处,与中间轴带轮 套在同一轴上.工作时,操作员通过操纵杆松开棘 轮,踩下升降踏板作用不等臂平行四杆机构下臂绕 中间轴向下转动,从而带动滚筒切割器下移;如操 作员在松开棘轮后松开升降踏板,则滚筒切割器在 回位弹簧作用下上移.每名操作员控制2组切割器 总成,4行棉花打顶作业.综上,该机构能够实现 各组切割器在不切断动力的情况下独立仿形作业. 此外,中间轴带轮及不等臂平行四杆机构上,下臂 的套装点可在一定范围内轴向移动,以适应不同行 距种植模式的棉田打顶作业. 3.4套筒式平衡仿形机架 3MDZK一12型组控式单行仿形棉花打顶机作业 幅宽4900mm,要想在3.5km/h以上的作业速度下具 有稳定的作业性能,关键在于研制出横向稳定性好 的平衡仿形机架.本机架在分析3MD一12型棉花打顶 机结构性能的基础上,重点在悬挂架与机架之间的 连接和机架与仿形地轮之间的连接方面进行了创新 设计,其结构如图4所示.悬挂架下端中心连接孔 套装在机架主梁轴承套筒上,通过限位板轴向限位. 悬挂架上端左右卡位板卡在机架上梁上.工作时, 拖拉机牵引力通过悬挂架下端中心连接孔和上端左 右卡位板传递给机架,因为机架与悬挂架之间是铰 接,所以二者之间可以左右摆动,在一定程度上避 免了高速作业时机具部件之间的运动干涉.另外, 机架与仿形地轮之间通过弹簧连接,缓冲了宽幅机 架高速行驶时地面不平对其产生的冲击,一定程度 上避免了机架两端的上下跳动. 1.卡位板2.机架上梁3.中心连接孔4.悬挂架5.限位板 6.轴承套筒7.机架主梁8.缓冲弹簧9.仿行地轮 图4升降控制机构示意图 Fig.4SchematicdiagramofSleeveequaliZerprofilingframe 4田间性能测试 2007年7月15日,16日,农八师科技局组织 有关专家在132团9连8棉田对3MDZK一12型棉花打 顶机进行了田问生产作业性能现场测试.测试样机 如图5所示.结果表明:该机性能良好,达到设计 要求.各项性能指标测试结果,如表1所示. 图5测试样机 Fig.5Experimentalprototype 表13MDZK一12型棉花打顶机性能测试 Tab.1Performanceevaluationoftype3MDZK一12C0ttontopCUter 5结论轮安装位置的轴 . 向调整,能够适应不同栽培模式的 1)该打顶机整体结构合理,使用操作方便,能 够满足棉花打顶的技术要求,纯小时生产率达 1.5,2hm/h. 2)滚筒式切割器将削切与滑切远离机理有效 结合,切削效率高,能耗低. 3)采用齿,带组合的柔性传动系统,在不切断 动力的情况下,实现了各行切割器独立上下升降仿 形作业.此外切割器横向安装位置以及中间轴小带 一 75— 4)采用套简式平衡仿行机架,一定程度上解决 了宽幅高速作业农机具各工作部件运动干涉问题, 实现了对地面的随机仿形,极大地改善了打顶机高 速作业下的横向稳定性. 5)该机采用组控式升降机构,简单实用,便于 操作,较好地实现了各组切割器独立仿形打顶作业 的控制. (下转第78页) 2008年5月农机化研究第5期 在气体中的焦油继续析出,从气体中分离出来.二 级净化器放置碎玉米芯,稻壳,活性炭等吸附性强 的物质,吸附焦油及灰尘,达到二次净化的目的. 二次净化装置在设计上以结构简单,易于拆换为原 则.今后应考虑改造为可水溶解式净化装置,达到 进一步提高净化焦油的目的. 2结论 图4一级净化器内部结构 本研究设计的气化样炉,通过专用生物质燃气 灶点火试验表明,气化炉气化品质和热值明显提高. 今后将对气化炉开展气化性能试验研究和理论分 析,进一步实现气化炉结构和反应条件的优化. 参考文献: 邱钟明,陈砺.生物质气化技术研究现状及发展 前景[J].可再生能源,2002(4):16—19. 胡万里,李长友.小型民用秸秆气化炉的改进设计 [J].节能,2005(8):37—38. 任永志,董立明.下吸式生物质气化炉的设计[J]. 农村能源,2000(4):16—18. 吴杰,王维新,李发权.户用型上吸式棉秆气化炉 气化性能的试验研究[J].农机化研究,2007(6): 139—140. 马隆龙,吴创之,孙立.生物质气化技术及其应用 [M].北京:化学工业出版社,2003. 'ImprovedDesignofDomesticUpdraftBiomassGasifier LIPeng.WUJie一,WANGWei—xin fa.CollegeofMachinery&ElectricalEngineering;b.TheKeyAgriculturalMachineryLaboratoryofXinjiang ProductionandConstructionGroup,ShiheziUniversity,Shihezi832003,China) Abstract:Basedonrealizingstrongpointandshortcomingofpresentdomesticupdraftbiomassgasifiers,The newandoriginaldesignswereconductedtoimprovecurrentconditionssuchaslowcombustibleingas,hightar anddust,lowheatvalueetc.Asuitofgasificationwithvaporcirculationandsimple,convenient,practical cleaneraddedtogasifier,itachieveddecreasingtaranddustascanaspossibleingasificationprocess.Inflame testsonthegasifiershowthatitcanmeetexpectantaims. Keywords:biomassgasifier;updraft;domestic (上接第75页) 参考文献: [1]胡斌,罗昕,王维新,等.3MD一12型棉花打顶机 的研究设计[J].农机化研究,2003(1):88—89. [2]胡斌,罗昕,王维新,等.3MD一12型棉花打顶机 AbstractID:1003.188X(2oo8)o5-0073-EA 的试验研究[J].中国农机化,2004(2):41—42. [3]腾绍民.自走式青饲收获机不分行割台切割机理研 究[D].北京:中国农业机械化科学研究院,2004: 14—17. StudyonGroupControlandSingleRowProfilingCottonTopCutterof 3MDZK-12Type HUBin,LUOXin,WANGWei—xin,LIMing—zhi (SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,ShiheziUniversity,Shihezi832000,China) Abstract:Singlerowprofilingcottontopcutterwasdesignedtoincreaseoperatingefficiency,to. reduce operatingintensityandtoimprovecontrolperformance.Theunitconstructionprincipleandfeatureoftran— smissionsystemwithassembledtoothedbelts,cylindercutter,andcuttersliftcontrolmechanismandsleeve equalizerprofilingframewereintroducedinthispaper.Fieldexperimentsshowthatthismechanismissimplein reasonandeconomyandthecuttingperformanceisstableandhighoperatingefficiencySOthatitcanmeetthe requirementsofcottontoppingoff. Keywords:cottontopcutter;cylindercutter;misscuttingcottontop 一 78一 生至乏