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采棉机水平摘锭淬火过程热力耦合仿真分析

金属热处理 2015年第2期40卷 186-189页

作者：位自友张立新成斌魏敏李振石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003

采棉机水平摘锭在淬火过程中所产生的热应力对水平摘锭的力学性能有很大影响,对水平摘锭进行淬火过程热力耦合仿真分析可以为水平摘锭的国产化提供理论基础和技术支持。本研究结合热传导理论、弹性力学变分原理及热应力理论,综合考虑了2... 详细信息

采棉机水平摘锭在淬火过程中所产生的热应力对水平摘锭的力学性能有很大影响,对水平摘锭进行淬火过程热力耦合仿真分析可以为水平摘锭的国产化提供理论基础和技术支持。本研究结合热传导理论、弹性力学变分原理及热应力理论,综合考虑了20CrMnTi钢热物性参数的非线性问题以及对流换热的影响条件,通过ABAQUS软件对水平摘锭淬火过程进行了瞬态热力耦合数值模拟。研究结果直观反应了淬火过程中水平摘锭的温度场随时间变化的分布情况以及应力应变的危险区域。本研究对水平摘锭的热处理工艺的优化具有很重要的指导意义。

关键词：水平摘锭热力耦合温度场应力场

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水平摘锭钩齿磨损的评价与分析

中国农机化学报 2018年第3期39卷 11-14页

作者：李文春乔园园邓亚猛刘秀梅张宏文图木舒克银丰现代农业装备有限公司新疆图木舒克843000 新疆农业科学院农业机械化研究所乌鲁木齐市830091 石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000

摘锭是采摘头上最基本的工作部件,缠绕棉花时会引起摘锭钩齿磨损,直接影响棉花采摘质量和采摘效率。结合摘锭钩齿的结构特点,利用体视显微镜观察钩齿磨损情况,取钩齿磨损面积作为评价与分析的主要指标,揭示摘锭钩齿磨损轮廓的面积分布... 详细信息

摘锭是采摘头上最基本的工作部件,缠绕棉花时会引起摘锭钩齿磨损,直接影响棉花采摘质量和采摘效率。结合摘锭钩齿的结构特点,利用体视显微镜观察钩齿磨损情况,取钩齿磨损面积作为评价与分析的主要指标,揭示摘锭钩齿磨损轮廓的面积分布情况与磨损变化规律,为摘锭采摘机理和摘锭磨损失效机理的研究提供参考依据。

关键词：水平摘锭钩齿磨损面积磨损评价

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水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台的研制

水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台的研制

作者：肖宇星石河子大学

学位级别：硕士

本文通过对新疆采棉机现状进行调研分析,针对棉花机械化采摘季节性强、收获期短及易受到外部因素影响等特点,以水平摘锭式采摘头为研究对象,通过采摘机理分析、采摘头结构参数和工作参数分析,结合新疆棉花“矮、早、密”的机采棉种植模... 详细信息

本文通过对新疆采棉机现状进行调研分析,针对棉花机械化采摘季节性强、收获期短及易受到外部因素影响等特点,以水平摘锭式采摘头为研究对象,通过采摘机理分析、采摘头结构参数和工作参数分析,结合新疆棉花“矮、早、密”的机采棉种植模式,研制一种可室内运行、工作稳定可靠、实验参数可调可控、操作简单方便的水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台。为水平摘锭式采摘头关键部件的性能检测、工作状态监测、工作参数及结构参数优化提供技术支持。本研究在保证试验台检测精准可靠的前提下,通过方案设计、田间数据统计、结构参数调研、理论分析、计算机辅助设计、计算机受力分析和试验分析的方法,完成水平摘锭式采摘头性能测试试验台的研制,并通过采净率测试试验对真实采摘效果模拟程度进行分析。其具体研究内容如下:(1)通过对新疆机采棉发展进行调研,针对国内水平摘锭式采棉机,其核心部件采摘头的性能,对比国内外研究现状,提出对水平摘锭式采摘头性能测试平台的研制,并确定试验台总体设计方案。(2)根据试验台总体设计方案,对与试验台设计相关的基础参数进行研究。1、针对新疆石河子主要机采棉种植品种新陆早62进行调研,对其棉株高度,棉株直径,最下端棉铃离地面高度,棉株重量进行数据统计分析,为试验台悬挂装置高度设计,试验台棉株夹持装置夹角设计,采摘头离棉株传输台高度设计,棉株传输台传送皮带及电机的选取提供参考数据;2通过对贵航采棉机4MZ-5采摘头调研,对采摘头外部结构参数、内部传动参数、采摘头滚筒与采棉机行进速度系数比、采摘头功率进行研究,为试验台悬挂装置长宽高设计、动力传输装置传动轴设计、动力传输装置电机与棉株传输台电机转速比设定、动力传输装置电机功率确定提供理论依据。(3)对水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台机械部分的悬挂调节装置、棉株传输装置、动力传输装置的整体结构及主要零部件进行理论分析及结构设计,并运用力学分析软件ANSYS,对试验台主要受力部件悬臂梁,进行受力分析,以验证其设计满足受力需求。为试验台机械制造部分提供参考尺寸。(4)针对本文研究目的,对测控系统提出功能需求,结合其工作原理,进行测控系统的硬件与软件设计。该测控系统以组态王人机界面作为主控界面,采用PLC控制技术,配合使用变频器、转速转矩测量仪、温湿度传感器、空气开关、信号转换器等电气元件,完成试验台电机转速的控制、采摘头转速转矩的实时监测及采摘头内部温湿度的实时监测。(5)在上述研究的基础上,对水平摘锭式采摘头性能综合测试实验台进行制造,完成其性能的调试与验证,并结合采摘头采净率试验,测试得出采摘头采净率为94%。

关键词：水平摘锭采摘头试验台测控性能测试

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水平摘锭式采棉机采棉原理及关键零部件分析

水平摘锭式采棉机采棉原理及关键零部件分析

作者：付长兵新疆大学

学位级别：硕士

新疆作为我国主要的产棉大区之一,占有重要的地位。以前以人工为主的棉花作业方式,不仅生产效率低,而且费时耗资巨大。每年的棉花收获季节,劳动力短缺的问题就凸显出来,而且近几年来有恶化的趋势。劳动力短缺的问题已成为制约新疆棉花... 详细信息

新疆作为我国主要的产棉大区之一,占有重要的地位。以前以人工为主的棉花作业方式,不仅生产效率低,而且费时耗资巨大。每年的棉花收获季节,劳动力短缺的问题就凸显出来,而且近几年来有恶化的趋势。劳动力短缺的问题已成为制约新疆棉花生产的瓶颈。机采棉技术的推广将大大缓解劳动力短缺的问题,也是新疆发展成为棉花生产强省的必经之路。机采棉技术的推广离不开采棉机和清花设备的发展,而采棉机是机采棉技术中的核心。目前,国内市场上采棉机主流产品主要有美国迪尔公司、凯斯公司和贵航集团生产的水平摘锭式采棉机。国产采棉机虽各项性能都能满足要求,但与美国还有一定的差距,关键零部件仍依赖于进口,完全实现国产化还有很长的路要走。本文正是针对于此,对市场上较流行的水平摘锭式采棉机原理进行探讨,采用三维实体建模软件UG建立采棉装置的模型,利用机械系统动力学分析软件ADAMS进行仿真和分析,得到它的基本规律,希望为采棉机关键技术的研究提供一定的帮助和理论基础。

关键词：机采棉技术采棉机水平摘锭采棉装置

水平摘锭式采棉机采摘机理及摘锭运动规律的研究

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水平摘锭式采棉机采摘机理及摘锭运动规律的研究

作者：李小利新疆大学

学位级别：硕士

我国是棉花生产大国,棉花在我国的国棉经济中一直占有着重要的地位。传统农业中棉花的种植主要依靠农民的手工劳动,随着农业机械化的不断普及,在一些农业机械化程度较高的国家,棉花的采收基本实现了机械化,但是我国的机械化水平还比较低... 详细信息

我国是棉花生产大国,棉花在我国的国棉经济中一直占有着重要的地位。传统农业中棉花的种植主要依靠农民的手工劳动,随着农业机械化的不断普及,在一些农业机械化程度较高的国家,棉花的采收基本实现了机械化,但是我国的机械化水平还比较低,棉花的采收还主要依靠人工,随着我国逐渐进入老龄化社会,劳动力紧缺的问题日益严重,已经出现了“有棉种,没人采”的现象。目前我国的采棉机主要依靠从国外进口,虽然石河子贵行装备有限责任公司已经生产出了属于我国的水平摘锭采棉机,但是其中的核心部件还是主要从国外进口,比如摘锭一直都没有实现国产化。针对我国采棉机的发展现状,本文着重对水平摘式锭式采棉机的采摘原理及摘锭的运动规律进行研究。首先对国内外采棉机的发展历史及当前的发展状况进行分析。然后深入分析水平摘锭的采摘机理,在弄清采棉机传动路线的基础上,对采棉机的传动系统进行设计。主要是对一些重要的采棉参数进行推导。导向槽是采棉滚筒的重要组成部分,它主要是用来控制摘锭的运动方向,摘锭采棉时要求垂直插入棉株,这些都是由导向槽廓形实现的。但导向槽的廓形曲线的数学表达式一直没有求出来。本文中通过两种方法对导向槽的廓形进行研究。首先通过装配关系确定导向槽的廓形曲线。其次就是在Matlab中获得廓形曲线的数学表达式,然后通过得到的数学表达式对导向槽进行重构。摘锭座管传动系统是采棉机出现故障最多的部件,因此针对摘锭座管的传动系统进行动力学和静力学分析是非常必要的,利用Adams软件对稳定状态和突变状态下的摘锭座管传动系统分别进行动力学分析,从而得出相应的受力和扭矩的情况。在ANSYS中进行静力学分析,从而得出摘锭座管传动系统传动锥齿轮啮合时的最大应力。希望通过以上研究对实现采棉机国产化提供一些帮助。

关键词：水平摘锭采棉机采棉机理导向槽廓形摘锭座管传动系统

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采棉机水平摘锭的有限元分析及结构优化

农机化研究 2014年第11期36卷 20-23页

作者：魏丽青魏敏成斌葛云石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000

水平摘锭的结构参数对于采棉机生产效率和工作性能的提高起着关键的作用。为了得到合理的结构参数,通过建立水平摘锭的力学模型,结合摘锭实际工作过程,分析摘锭受力情况,针对其摘锭失效形式,构建钩齿角度为55°、60°、65°、70°和摘... 详细信息

水平摘锭的结构参数对于采棉机生产效率和工作性能的提高起着关键的作用。为了得到合理的结构参数,通过建立水平摘锭的力学模型,结合摘锭实际工作过程,分析摘锭受力情况,针对其摘锭失效形式,构建钩齿角度为55°、60°、65°、70°和摘锭直径为12、14mm正交组合的三维模型。同时,对建立的三维模型进行有限元分析,比较不同结构参数优化组合后的应力应变情况,确定摘锭钩齿角度与摘锭直径合理的结构参数组合,为增加采棉机水平摘锭的使用周期以及对水平摘锭在国内的研究探索提供相关的理论依据。

关键词：结构参数水平摘锭有限元分析优化组合采棉机

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采棉机水平摘锭材料及热处理工艺分析

采棉机水平摘锭材料及热处理工艺分析

作者：吴蓓石河子大学

学位级别：硕士

随着机采棉种植面积的不断扩大，通过机械采收棉花，不仅有效缓解了拾花劳力紧张的问题，而且大幅度降低了棉花采摘费用。据资料显示，未来五年，新疆将投入20亿采购1094台采棉机，而如果全部实现机采棉，所需采棉机数量将达到5000台。... 详细信息

随着机采棉种植面积的不断扩大，通过机械采收棉花，不仅有效缓解了拾花劳力紧张的问题，而且大幅度降低了棉花采摘费用。据资料显示，未来五年，新疆将投入20亿采购1094台采棉机，而如果全部实现机采棉，所需采棉机数量将达到5000台。每台采棉机通常配置5-6组摘锭组。每组需288-480根摘锭，目前进口摘锭售价为70元左右，因此市场需求很大。人工采棉已成为制约新疆棉花生产的瓶颈，大幅度实现采棉机械化已经势在必行。水平式采棉机所用摘锭是采棉机的关键核心零件，为易损件，影响着采棉生产效率和采净率。目前它主要依赖于进口，价格较贵，迫切需要实现国产化。本课题以国内台州生产和国外进口水平摘锭式采棉机关键工作部件---水平摘锭为研究对象，结合水平摘锭在设计和使用过程中遇到的实际技术问题，探讨不同材料摘锭的使用性能及失效形式，通过理化试验、金相组织分析、力学性能测试等实验手段，分析国内外摘锭的材料组成，力学性能差异，金相组织异同，进而制定了热处理工艺，分析了其影响因素，对国产摘锭的制造提供充分的理论和实验依据。从而达到保证摘锭性能、提高使用寿命的目的。（1）采用能谱以及化学方法相结合分析了三种摘锭的成分，得出三种摘锭的元素组成及材料牌号。（2）对三种试样进行了室温拉伸性能测试，比较了三种样品的强度，延伸率。其中1#国产摘锭抗拉强度及屈服强度均较高，其屈服强度均高于其余两种样品;2#以色列摘锭具有最高的抗拉强度，但其延伸率较其余两种样品低;4#美国摘锭强度最低，延伸率与1#相同。（3）采用金相显微镜及扫描电镜相结合分析了三种摘锭渗碳层及基体心部组织特点。三种摘锭心部组织均主要由板条马氏体组成，表面为渗碳淬火的隐针马氏体组织。其中1#心部及渗碳层的马氏体组织均比2#、4#更为细小。（4）采用扫描电镜以及能谱相结合的方法对三种摘锭的镀层表面、厚度等进行了分析。三种样品表面均存在镀Cr层。镀层厚度：2#以色列摘锭镀层最厚，1#国产摘锭镀层最薄，4#美国摘锭厚度居中。整体上看，1#国产摘锭镀层表面不够光滑，与基体结合较差，镀层厚度偏薄，这些都将影响镀层的耐磨性能。本课题的研究成果将成为国内发展具有自主知识产权的采棉机摘锭材料加工工艺及技术核心提供理论基础，对新疆棉花机械化作业具有重要的意义和广阔的应用前景。

关键词：采棉机水平摘锭材料分析热处理工艺

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采棉机采摘头水平摘锭工作机理的研究

采棉机采摘头水平摘锭工作机理的研究

作者：毕新胜石河子大学

学位级别：硕士

棉花是我国新疆地区的一种主要经济作物,从上世纪80年代新疆被列为国家重点商品棉生产基地以来,新疆地区植棉业迅速发展,但随之带来的是棉花收获问题越来越突出,早期的人力采收棉花已不适应植棉产业以及植棉全程机械化的需要。从本世纪... 详细信息

棉花是我国新疆地区的一种主要经济作物,从上世纪80年代新疆被列为国家重点商品棉生产基地以来,新疆地区植棉业迅速发展,但随之带来的是棉花收获问题越来越突出,早期的人力采收棉花已不适应植棉产业以及植棉全程机械化的需要。从本世纪初,新疆地区开始大量引进国外大型自走式采棉机,国内也有一些厂家引进国外先进技术或自主研发部分采棉机机型。这些采棉机在生产实际中都得到逐步应用,随着人们观念的改变以及机采棉种植面积的扩大,以采棉机为主的机械采收棉花的形式也会被越来越多的人认同。采摘头是采棉机的核心部件,目前在新疆地区工作的采棉机采摘头都为水平摘锭滚筒式,国内生产的采棉机采摘头部件均为国外买进,国内没有相关生产企业的报道。因此,对采棉机采摘头水平摘锭工作机理的研究具有重要意义。本文根据水平摘锭的工作原理对其工作过程进行分析,确定摘锭在采摘室中工作时间的关系式,摘锭钩齿钩取棉花的必要条件,得到了摘锭摘取棉花的力学方程式,并且确定了水平摘锭的转速和安装位置参数。本文运用力学知识和三维造型等方法对水平摘锭进行了理论分析,提出了实际建模参数、型式和布局方案,构建了不同的水平摘锭部件,并用Pro/E软件建立了三维实体模型,对零件进行了装配。本文通过ADAMS软件对采棉滚筒进行运动学仿真分析,实现仿真与模型修改的交互进行,得到符合实际工作情况的采摘速比系数。运用上述方法对水平摘锭进行研究,验证了虚拟样机模型的可行性,为设计优化水平摘锭及采棉滚筒,进一步改进采摘头打下良好的基础。

关键词：采棉机水平摘锭 Pro/E ADAMS 虚拟样机

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采棉机水平摘锭机械制造工艺及技术研究

采棉机水平摘锭机械制造工艺及技术研究

作者：张圆生石河子大学

学位级别：硕士

作为采棉机的关键零部件，水平摘锭由于易磨损而一到两个采季就需全部更换，因而导致了高昂的使用及维护成本。因此，为使我国采棉完全实现机械化，对采棉机水平摘锭的国产化工艺研究有着极其必要和重要的意义。本文以水平摘锭式采棉... 详细信息

作为采棉机的关键零部件，水平摘锭由于易磨损而一到两个采季就需全部更换，因而导致了高昂的使用及维护成本。因此，为使我国采棉完全实现机械化，对采棉机水平摘锭的国产化工艺研究有着极其必要和重要的意义。本文以水平摘锭式采棉机采摘头核心工作部件--水平摘锭为研究对象，在水平摘锭的工作原理、失效形式及原因、毛坯成形方法、机加工工艺路线以及关键部位制造工艺等方面进行了研究，其主要内容如下：（1）分析了水平采棉机摘锭的采摘原理，通过对贵航采棉机一个采摘季后水平摘锭磨损情况的调研，分析了其失效形式及可能导致失效的原因，在基于前人对摘锭材质及表面镀层厚度研究的基础上，结合摘锭工作环境和材料选择原则，确定了摘锭国产化的合理材料——20CrMnTi、25Mn、30Mn、30Mn2，为后续摘锭的工艺研究打下基础。（2）分析了摘锭毛坯的成形方法，以20CrMnTi合金钢材料及两种冷精锻方案为条件，运用Deform-3D对水平摘锭锥齿轮进行了成形过程的有限元分析，分析结果，为实际生产提供一定的理论数据。（3）通过对摘锭特殊结构复杂性及技术要求的分析，拟定了单件小批量及大批量下的机械加工工艺路线。针对单件小批量，通过实验进行了部分关键工序机床设备及工艺装备的选取。（4）对摘锭关键部位制造工艺的研究，以摘锭前端纵向槽为研究对象，分析了其加工质量的影响因素。选择其中的工装夹具影响因素，针对纵向槽进行一种卧式机床专用工装夹具的设计。运用UG对纵向槽进行了多轴数控仿真加工，并最终经后处理生成NC代码，得到了可供参考的工艺数据。希望本文的研究工作，能为我国采棉机的核心部件—摘锭国产化的研究提供一定的理论基础和技术参考。

关键词：水平摘锭机加工工艺成形方法数值模拟仿真