水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台的设计

2017-08-10

中国设备工程 2017年15期

（石河子大学，新疆石河子 832000）

肖宇星，张宏文＊

（石河子大学，新疆石河子 832000）

目前新疆地区水平摘锭式采棉机应用十分普及，但采棉机核心部件采摘头性能的检测易受外部环境影响，且不易检测，影响了采摘头整体结构参数的优化及采摘性能的提升，阻碍了新疆采棉机的发展。根据新疆机采棉种植模式，提出试验台整体结构设计，并对其工作原理进行阐述，同时通过试验台实际检测采棉机采净率试验，验证了试验台的合理性及可靠性。

采摘头；试验台；性能检测

1 研究背景与意义

采棉机在全国得到普及，尤其是新疆地区，水平摘锭式采棉机十分普及。采棉机的采摘性能不仅与采棉机上的核心部件采摘头有关，还与采棉机的作业速度和棉花品种有直接的关系。但目前，采棉性能的测试易受采棉时段和天气好坏的影响，不易探讨采棉机核心部件采摘头、不同棉花品种、采棉机行进速度三者与棉花采净率的关系，若针对采棉机进行采摘性能影响因素的探讨试验，每次测试都将耗费大量人力财力，因此结合新疆棉花“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。

2 水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台结构组成

水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台主要由机械部分（包括采摘头悬挂调节装置、棉株传输装置、风机）、采摘头动力提供部分（动力传输装置）、测控系统（包括测控软件、动力电柜箱、工控机）组成，如图1所示。

其各部件主要作用如下（图1）：采摘头悬挂调节装置用于悬挂采摘头，并保证其距离棉株传输装置高度为10～5cm；动力传输装置固定于采摘头悬挂调节装置上端调整版上，用于与采摘头主轴相连，为采摘头提供工作所需转速与动力；棉株传输装置，用于夹持与传输棉株；风机用于提供采摘头采摘后棉花收集时所需的风力；动力电柜箱内装有变频器、PLC等电气元件，用于控制动力传输装置、风机、棉株传输装置中配备的电机转速；工控机与电柜箱相连，用于远程控制试验台中电机转速，并对采摘头工作中转速转矩进行实时监控。

图1 水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台结构示意图

3 水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台工作原理

工作时，棉株夹持装置将棉株固定在棉株传输装置的传送皮带上，工控机通过电柜箱远程调控棉株传输台传输速度与采摘头工作速度，以完成采摘头田间行进速度与采摘速度的真实模拟，并通过株传输台传输速度与采摘头工作速度比值的选配，以实现采摘头田间工况的真实模拟。动力传输装置中安装有转速转矩测量仪，通过工控机远程监测动力传输装置中主轴的转矩转速变化，以实现对采摘过程中转速转矩变化的监测。棉株采摘完一组后，风机与集棉箱相配合，完成采摘棉花的收集，其试验台测控系统操作界面如图2。通过对采摘头实际工况的模拟与监控，结合采摘头性能检测试验，从而实现采摘头采摘性能的测试。

4 试验台性能测试试验

在试验台设计后，对试验台整机进行了制造，通过试验台对采摘头采净率性能进行了试验验证，以保证试验台设计能够真实模拟田间采摘头工作状况，并如实反应工作时采摘头性能。其试验结果如表1。

图2 工控机操控界面图

表1

测试试验时，根据周边机采棉种植情况，选取新陆早62机采棉与贵航4MZ-5采棉机采摘头作为检测对象，通过工控机操控界面调控采摘头配套电机转速与棉株传输装置电机转速，形成不同速度比，以模拟不同采摘速度下，采净率的变化，通过对比测试试验结果与4MZ-5采棉机采摘头田间真实采净率，得出在不同速比系数下，前后的性能基本一致，符合试验台对采摘头真实性能的模拟，从而验证了试验台性能测试的可靠性。