采棉机采摘头气幕式残膜阻隔装置的设计研究.pdfVIP

摘要 棉花是我国农业种植业中仅次于粮食的重要大宗产品，而新疆棉花主要采用膜下滴灌的种植模 式，使棉花在机械采收过程中容易混入一定量的残膜，严重影响棉花质量。目前降低机采籽棉残膜 含量的方法，主要是采摘后进行清除，但是在籽棉残膜清除阶段由于籽棉多次转运压实，残膜清除 必须进行多次开松，功耗较大。另外，多次机械加工致使残膜变小，后续更加难以清除。为此，本 文提出在棉花机采过程中对残膜进行阻隔防治的方法，从源头上降低籽棉残膜含量。 本文针对残膜混入籽棉问题，研究了棉花机械采收过程中残膜混入籽棉的途径，发现棉花负压 输送使采摘头底部漏杂孔处漂浮在地表面的残膜碎片，吸入采摘头内部，混入籽棉中，因此，提出 了气幕式阻隔残膜的方法。设计了气幕式残膜阻隔装置，对装置内部流场进行了仿真分析。同时， 测试了阻隔装置喷嘴的风速，验证了仿真结果，并且进行了气幕式残膜阻隔装置的残膜阻隔性能测 试试验。主要研究工作如下： 1、通过调研和实验测试确定了机采籽棉残膜混入途径，提出了射流阻隔残膜的方案，并利用 Fluent 软件对不同射流的开口宽度和初始速度条件下采摘头底部与地面之间的流场进行了模拟分析， 确定了射流开口宽度大于4 mm，初始速度大于5 m/s 时，射流可以阻挡漏杂孔处纵向气流，使采摘 头底部气流速度低于残膜的悬浮速度。 2 、设计加工了气幕式残膜阻隔装置，并利用CFD 技术对气幕式残膜阻隔装置的内部流场进行 了仿真分析，得出残膜阻隔装置喷嘴的开口为4 mm 时，喷嘴1 开口的平均风速为6.1 m/s ，喷嘴2 开口的平均风速为5.7 m/s ，喷嘴3 开口的平均风速为4.3 m/s ，且3 个喷嘴开口风速的均匀性较好， 符合气幕式残膜阻隔装置的设计要求。 3、测试了残膜阻隔装置喷嘴开口处的风速，验证了仿真分析结果的可靠性。同时，进行了两次 残膜阻隔装置的性能测试试验，第一次在棉花采摘后的棉田进行试验，阻隔率达到了85%，第二次 在未采摘棉花的棉田进行试验结果表明残膜阻隔率达到了80%以上。 关键词：采棉机；棉花；残膜；阻隔装置；射流；仿真分析 I abstract Cotton is an important bulk product second only to grain in Chinas agricultural planting industry, and Xinjiang cotton mainly uses a sub-membrane drip irrigation planting mode, which makes it easy for cotton to mix into a certain amount of residual film during mechanical harvesting, which seriously affects cotton quality. At present, the method of reducing the residual film content of mechanically harvested seed cotton is mainly to remove it after picking. However, during the seed cotton residual film removal stage, due to the multiple transfers and compaction of the seed cotton, the residual film removal must be opened multiple times, and the power consumption is large. In addition, multiple mechanical processing causes the residual film to become smaller, and it is more difficult to remove it later. For this reason, this paper proposes a method for preventing and controlling the membrane during the cott