200 年 月 第 期
棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要：本文介紹了一種棉桃破殼機(jī)，主要由擠壓破殼裝置和輸送裝置等部分組成，它將未吐絮的棉桃機(jī)器采摘后進(jìn)行破殼，然后將混合破碎的棉桃收集起來或通過輸送帶送往棉桃分離機(jī)，獲得品質(zhì)良好的籽棉，該機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單和使用方便等特點(diǎn)，能夠滿足棉桃破殼的工藝要求。
關(guān)鍵詞：棉桃；破殼機(jī)
中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
0 引言
作為中國最重要的商品棉生產(chǎn)基地和優(yōu)質(zhì)棉花產(chǎn)區(qū)，棉花年產(chǎn)量約占全國六分之一，出口量占到一半為了提高棉花品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，南疆地區(qū)研究了一種“新概念”棉花種植模式，它可以延長棉桃生長期，抑制棉花吐絮期，也就是使棉花成熟而不吐絮，從而大幅度降低了機(jī)械采收棉花的難度，從根本上解決拾花難的問題。同時，完全避免了采收過程中造成棉花品質(zhì)降低問題，而且大量青綠的棉稈、棉葉和棉桃殼經(jīng)過發(fā)酵可以作為很好的飼料，大力發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，使農(nóng)場將來既是農(nóng)場又是牧場，大幅提高植棉效益。
由于光熱資源不穩(wěn)定及棉花個體生物特性的差異，現(xiàn)種植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放棄不收。據(jù)調(diào)查分析，棉花棉桃破殼機(jī)的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。除此之外本機(jī)可用于機(jī)采棉作業(yè)前，需對地頭的棉珠棉桃采摘，采摘后也可用本機(jī)進(jìn)行破殼處理，同時，棉桃可以解決兵團(tuán)部分地區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖的飼料問題，也為響應(yīng)政府部門制定的關(guān)于擴(kuò)大畜牧養(yǎng)殖的方針政策做了鋪墊，牧民養(yǎng)殖戶也可以大大降低飼料的部分成本，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。利用機(jī)器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破殼機(jī)收獲籽棉，利用人工破殼機(jī)收獲勞動量大。為此，研制了一種棉桃破殼機(jī)，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收獲效率，農(nóng)業(yè)機(jī)械為棉花的從種植到收獲起到了巨大的作用，已達(dá)到增產(chǎn)增收的目的，我國從20世紀(jì)80年代開始著手破殼機(jī)具的研究和開發(fā)，但由于存在一些技術(shù)難點(diǎn)至今此類機(jī)具沒有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。因此，對破殼機(jī)主要技術(shù)問題做深入的研究具有重要的意義。
利用機(jī)器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后，需要破殼收獲籽棉，利用人工破殼收獲勞動量很大。為此，研制了一種棉桃破殼機(jī)，可以在很大程度上提高未吐絮棉桃籽棉的收獲效率。
1 棉桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)原理
1.1設(shè)計(jì)要求
根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓絲原理對棉桃進(jìn)行擠壓破殼。定搓板固定不動，動搓輥繞軸旋轉(zhuǎn)，定搓板和動搓輥上設(shè)計(jì)三角形牙型，定搓板的牙型設(shè)計(jì)得小，動搓輥牙型要比頂搓輥的大，這樣才能錯開搓桃。棉桃從進(jìn)料斗進(jìn)入定搓板和動搓輥之間，在搓壓力的作用下，棉桃被擠壓破裂，然后通過滑板進(jìn)入收集箱或者輸送
帶。
1.2總體結(jié)構(gòu)
棉桃破殼機(jī)由機(jī)架搓輥動搓輥輸送裝置以及傳動裝置等部分組成，如圖l所示。棉桃破殼機(jī)的動力由電動機(jī)提供。
1進(jìn)料斗2.機(jī)架3.搓輥4.軸承座支架5.擋板 6.動搓輥
7.彈簧 8.電機(jī)
圖1 棉桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖
2 棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
2.1進(jìn)料斗的設(shè)計(jì)
經(jīng)查閱資料，普通輸送帶的寬度是300mm，400mm，500mm，為了使棉桃在輸送進(jìn)進(jìn)料斗的過程中不側(cè)漏，漏斗設(shè)計(jì)的長度寬500mm，保持均勻喂料，是機(jī)器安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2.2搓輥
搓輥長度為500mm，與進(jìn)料斗長度保持一致，，搓板的搓牙形為等邊三角形，高度為5mm，一般為鑄造生產(chǎn)，如下圖2所示
圖2 搓輥
2.3動搓輥
根據(jù)破殼要求，動搓輥設(shè)計(jì)直徑為300mm，長度為500mm。根據(jù)搓桃試驗(yàn)，在動搓輥上加工三角形牙型，動搓輥搓牙形為等邊三角形?？紤]棉桃上受力的均勻分布，并且和定搓板的配合情況，動搓輥搓牙高度為10mm，80個搓牙，一般為鑄造生產(chǎn)，采用空心，厚度為25mm.如下圖3所示
圖3 動搓輥
2.4功率的確定
經(jīng)查閱資料，對棉桃進(jìn)行搓破試驗(yàn)，測得棉桃水分粘度阻力，棉殼的硬度和棉花棉桃破殼機(jī)的功率可確定為P =2kW，選擇2kW 電動機(jī)，。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，可查出滾子鏈傳動的效率為0.96，軸承座中軸承的效率為0.94。最終功率P=2×0.96×0.94×0.94 =1.73kW。
2.5鏈輪及鏈條的設(shè)計(jì)
由于鏈節(jié)數(shù)常是偶數(shù)，為了使鏈輪磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。根據(jù)實(shí)際工作中的鏈速，查機(jī)械設(shè)計(jì)資料，取y=0.6～3m/s時，小鏈輪的齒數(shù)應(yīng)為z1=17。根據(jù)資料，限制鏈輪的傳動比i≤6，推薦的傳動比i=2～3．5，選取鏈輪的傳動比i=2，則根據(jù)公式z2=i×z2=2×2l=38。
2.6鏈傳動節(jié)距
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中的功率與小鏈輪轉(zhuǎn)速對照圖，初步確定鏈條為16A的型號，則節(jié)距p=25.40mm。
2.7鏈傳動的中心距和鏈節(jié)數(shù)
當(dāng)中心距變小，鏈速不變時，單位時間內(nèi)鏈條
繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而加劇了鏈的磨損和疲勞。根據(jù)機(jī)架的設(shè)計(jì)及計(jì)算取中心距為762mm。
2.8三角彈簧與彈簧底座
未吐絮的棉桃經(jīng)過輸送帶進(jìn)入錯板與動搓輥之間，由于棉桃直徑不一，在對棉桃搓擦破殼的過程中棉桃對搓板的力也不盡相同，在搓板下設(shè)置彈簧可以有效的保證棉桃破殼。不工作時定錯滾與搓板的最小間隙約為20mm，機(jī)器工做過程中，直徑大的棉桃在破殼時對于搓板有一個較大的力，經(jīng)搓板施加給彈簧，彈簧壓縮，反施加給搓板彈力使其破殼，類似的，對于直徑小的棉桃在破殼過程中，彈簧的反彈力較小，亦可達(dá)到破殼的目的，底座配合錐型圓柱固定彈簧，設(shè)計(jì)彈簧如下圖4所示
圖4 彈簧
2.9 工作部件的裝配關(guān)系
定搓板和動搓輥之間的間隙大小決定了破殼效
果。由于棉桃的大小不同，最大的直徑達(dá)到40mm，最小的直徑為25mm，由于搓輥設(shè)計(jì)為可動式的，因此搓輥和動搓輥之間的間隙暫定在18mm。
3 結(jié)論
從開始選題到現(xiàn)在，回顧這幾個月忙碌生活，有過為思考問題而頭疼的煩惱，也有過為設(shè)計(jì)合理可行而感到喜悅，此機(jī)器能夠完成棉桃破殼的基本要求，為凈棉工作做好了前提準(zhǔn)備，成功解決了棉桃收獲后籽殼無法快速分離的問題，為新型的棉花采收方式提供了新的方式。
此設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了搓板與動搓輥的相對運(yùn)動，根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對棉桃進(jìn)行擠壓破殼，另外，保持喂料量均勻的，是機(jī)器安全穩(wěn)定運(yùn)行此設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了搓輥與動搓輥的相對運(yùn)動，根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對棉桃進(jìn)行擠壓破殼，另外，保持喂料量均勻的，是機(jī)器安全穩(wěn)定運(yùn)行.
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Design of cotton boll shell breaking machine
Li Zonghe
(mechanical and electrical engineering college, Tarim University, Xinjiang 843300)
Abstract: This paper introduces a kind of cotton boll shell breaking machine, mainly by the extrusion shell breaking device and a conveying device and other parts, it will not open bolls machine after picking were broken shell, then the mixed broken cotton collected or through the conveyor belt to obtain seed cotton bolls separator, quality good, the machine has the characteristics of simple structure and convenient use, can meet the requirements of the boll shell breaking process.
Keywords: Cotton Boll shell breaking machine