水平摘锭式采棉机采棉头脱棉盘调整机构的设计

杨 潇，章如权，唐永飞

（铁建重工新疆有限公司，新疆乌鲁木齐 830026）

0 引言

采棉头是采棉机的采收部件，整个棉花采收过程需经过采摘、脱棉、清洗三个阶段，脱棉环节是保证下一个周期采摘的前提条件，脱棉效果的好坏取决于脱棉盘与摘锭之间的距离。脱棉盘调整机构作为采棉头脱卸籽棉的核心部件，可调整脱棉盘与摘锭之间的间隙，利用脱棉盘凸起部分产生的垂直于摘锭轴线方向的作用力与摘锭相互作用，将缠绕在摘锭表面的籽棉脱卸[1-7]。脱棉盘工作过程中存在较大的磨损，采棉头结构紧密且可操作空间较小,因此需要不断调节脱棉盘与摘锭之间的距离，每个采棉头上都可安装脱棉盘调整机构从而提高棉花采收效率，做为采收关键损耗部件，脱棉盘极易发生损坏，由于采棉头结构紧密空间较小，使得更换操作不便、费时费力，而棉花收获具有很强的季节性，适合采收的时间仅有45天左右，因此对更换维修采棉机零部件要求快速、高效以及能够保证整机的可靠性能[8-9]。目前国内市面上采棉机的脱棉盘调整机构，按锁定部件不同一般分为两种，一种靠锁紧螺母锁定，另一种靠滑动离合器锁定。其中，采用锁紧螺母锁定的脱棉盘调整机构占大多数，如图1，但其连接轴为实心方轴，与脱棉柱靠外部螺栓连接[10]，由于空间狭小，拆装维护繁琐。还有一少部分采棉机脱棉盘调整机构采用滑动离合器锁定[11]，其结构复杂，故障率高。

图1 现有脱棉盘调整机构示意

综上所述，如何有效地解决脱棉盘调整机构快速调节以及拆装维护繁琐等问题是目前迫切需要解决的。为解决上述问题，本文介绍了一种可快速调节以及拆装维护便捷的脱棉盘调整机构（专利号：CN201821187184.7）。

1 结构及工作原理

1.1 脱棉盘调整机构在水平摘锭式采棉机上的安装位置

如图2，每个水平摘锭式采棉机采棉头上均可安装此脱棉盘调整机构从而提高棉花采收效率，每个采棉头安装有两个脱棉盘调整机构。

图2 脱棉盘调整机构安装位置示意

1.2 结构

新型脱棉盘调整机构包括锁紧螺母、固定壳体、轴承套、连接轴、长螺栓、弹性圆柱销。其中连接轴与轴承套转动连接且能够随轴承套沿轴向同步移动，连接轴具有中空腔体，连接轴的一端插接有弹性圆柱销，另一端穿入长螺栓，长螺栓穿过中空腔体（图3）。

图3 新型脱棉盘调整机构工作示意

图3 新型脱棉盘调整机构结构示意

1.3 工作原理

如图4，此脱棉盘调整机构在具有一个或两个采摘滚筒的采棉头中使用，采摘滚筒具有多列成排的旋转摘锭，脱棉盘调整机构与脱棉盘连接与成排摘锭配合使用。

应用此调整机构调节脱棉盘相对摘锭的位置时，首先松开锁紧螺母，将轴承套与固定壳体解锁，其次转动轴承套，此处因轴承套与固定壳体采用螺纹配合，轴承套的转动可转化为轴向运动，轴承套与连接轴沿轴向相对固定，轴承套可带动连接轴同步轴向移动，与连接轴固定连接的脱棉盘随之同步移动，实现了调整脱棉盘相对于摘锭间距的功能。同时此结构通过弹性圆柱销对连接轴和脱棉盘限位，防止其相对转动，由于连接轴采用空心轴，并通过长螺栓与脱棉盘连接，实现了连接轴与脱棉盘的可拆卸固定连接。在拆卸时，只需拧下长螺栓，拔出弹性圆柱销即可，拆装维护方便，避免了通过外部螺栓连接受空间限制拆卸不便、费时费力的问题。

1.4 主要技术特点

本结构与现有脱棉盘调整机构相比存在以下特点：

（1）传动轴结构不同。图1传动轴结构为实心轴，传动轴的法兰盘通过紧固件与脱棉盘连接，当需更换脱棉盘时，需卸下紧固件，因紧固件空间狭小，且需转动传动轴及相连接的传动部件进行拆卸，费时费力。本结构与之不同，传动轴创造性地使用空心轴，空心处具有长螺栓用于连接安装脱棉盘，当需更换脱棉盘时，只需拧下长螺栓，拔出弹性圆柱销即可分离传动轴与脱棉盘，拆装维护方便、快捷。

（2）调节轴承套结构不同。图1调节轴承套结构为实心部分，轴承套与法兰套之间通过螺纹连接，通过调节螺纹的相对距离调节脱棉盘的高度，与本结构相比脱棉盘调节距离有限，并且安装调节不便，结构复杂，安装时间较长，效率较低。

综上所述，本技术方案优势在于结构简单，调整脱棉盘操作便利，可快速进行更换与调节节省维保时间。

2 应用情况

目前，此脱棉盘调整机构已大批量运用到铁建重工新疆有限公司生产的6行箱式采棉机、6行采棉打包机和3行采棉打包机等产品上，截至目前，实现新增销售额12 463万元，新增营业利润1 048.69万元。并在新疆南、北疆地区进行了大面积采收作业试验，经过机主与服务人员验证，此脱棉盘调整机构的实施可以在有效的空间内，快速调节脱棉盘与摘锭之间的距离，同时解决脱棉盘拆装维护繁琐的问题，如表1，以铁建重工6行采棉打包机为例，使用常规调整结构时，更换12组脱棉盘，需使用4小时，应用此结构只需要2小时，大幅提升脱棉盘拆装维修效率50%，单采季需更换维保脱棉盘15次左右，有效提升采棉机采效率，提高了经济效益，取得了良好的使用效果。同时此结构后续还将在四行箱式采棉机、四行采棉打包机等机具上得到更加广泛应用。

表1 4MZ-6采棉打包机脱棉盘维保时间

3 结论

应用本技术方案，解决了采棉机机械技术领域两大问题：（1）提高了采棉头脱棉盘调整机构安装拆卸效率；（2）解决了采棉头脱棉盘调整机构调节脱棉盘高度行程的难题。应用本结构的采棉机产品实现了棉花收获的机械化作业，相关技术自主可控，打破了国外的技术垄断。采用此技术既可减轻劳动强度，提高劳动生产率，扩大规模经营成果，从整体上提高收获质量以及棉花品质的一致性，增加了棉花生产进度和质量的可控性，完全符合农业工业化、现代化的发展思路。