为提高采棉机的作业品质和驾乘舒适性,提出一种基于液压功率分流原理的采棉机无级变速箱设计方案。首先,构建无级变速箱的传动方程,确定其传动参数取值;其次,构建包括泵控液压马达、行星齿轮和湿式离合器在内的变速箱动力学方程,并在SimulationX下构建采棉机行走系统的整体动力学仿真模型;最后,基于所构建的模型对无级变速采棉机的功率流和调速特性等进行分析。研究结果显示:所设计的变速箱可实现采棉机在0~20 km/h范围内的无级调速;采棉机在初采和复采作业速度下的液压功率分流比分别为20%和10%;采棉机在满载行驶时的换段加速度和冲击度峰值分别为1.24 m/s^2和12.9 m/s^3。研究结果表明:该变速箱具有较低的能量消耗和较高的燃油经济性,且具有较低的换段冲击水平。

针对采棉机作业速度与单位面积棉花产量和采摘作业质量自适应匹配问题,提出机器视觉结合变论域模糊PID控制算法。首先,通过最大类间方差法(OTSU)提取棉花特征,测算单位面积棉花产量和采棉机采净率;其次,构建采棉机采净率梯度边界、变论域模糊PID控制模型和采棉机作业液压调速数学模型;最后,基于MATLAB平台,搭建模糊PID控制器和采棉机作业液压调速仿真模型,通过模糊PID控制器自适应控制采棉机作业速度。结果表明采棉机通过机器视觉、作业速度和棉田单位面积棉花产量与采棉机采摘作业质量实现自适应匹配,能降低采棉机驾驶员劳动强度,提升采棉机采收质量和效率,提高采棉机智能化水平。

复杂薄壁花板筒应用在垂直摘锭式采棉机,其主要作用是解决棉花在垂直摘锭式采棉机滚筒内部堆积造成的滚筒堵塞、摘锭卡死等问题。基于摘锭系统的工作原理和圆内摆线原理设计了复杂薄壁花板筒结构模型并制做了试样,在有限元软件中通过抽取中面的方法对其进行网格划分并进行模态分析,提取其前六阶固有频率与相应的振型,同时对复杂薄壁花板筒进行振动实验。对比实验与数值分析结果可知花板筒变形主要集中在结构的上半部分和中部,不同部位的频率响应曲线验证了模拟的可靠性;实际状态下的频率远远小于实验和模拟的频率,从而有效避免了共振,符合实际的工作要求。以上方法为复杂薄壁花板筒的振动控制提供了合理的结构分析方法和测试技术。

这里针对垂直摘锭式采棉机采摘头集棉筒堵塞问题,引用Fluent软件和风洞实验平台,对集棉筒结构和工作参数进行了改进。首先,改变集棉筒入口几何尺寸,建立了几种优化模型,并进行了仿真分析,仿真结果表明,改变入口几何尺寸是不能够避免集棉筒堵塞问题;其次,改进集棉筒边界条件,并在仿真过程对集棉筒底部施加了正压速度入口,仿真结果表明,改变集棉筒边界条件是解决其堵塞问题的最佳手段;最后,建立了风洞实验台,制作了集棉筒实物,并实际测试了集棉筒内部气流场速度值,再将实验数据与仿真数据相对比,验证了仿真结果的可靠性;这里对采棉机气力输送系统的设计与优化提供了科学的依据。

为提高装有自主设计的液压机械无级变速箱的采棉机的燃油经济性,使采棉机发动机在采摘和运输时的两种典型工作情况下均工作在最佳燃油经济性转速调节特性曲线,提出一种基于燃油经济性的发动机-变速箱速比匹配控制策略,速比匹配控制模块用于采集发动机油门踏板开度信号,并计算此发动机油门踏板开度下的发动机最佳燃油经济性转速,然后向变量泵排量比控制模块和换段控制模块发出控制信号,对采棉机液压机械无级变速箱速比进行调节,使发动机转速在调速特性作用下稳定于目标燃油经济性转速。仿真结果表明:在此控制策略下,采棉机发动机实际转速在给定的负载转矩以及发动机油门踏板开度下能够稳定在目标燃油经济性转速附近,为实现装有自主设计的液压机械无级变速箱的采棉机的燃油经济性控制提供理论依据。

采棉机因其高度的机械化和自动化水平在新疆得到了较好的应用与推广。对于采棉机而言,液压系统如同其血液系统,采棉机液压油箱是液压系统中重要的组成部分,文章通过对采棉机液压油箱结构的介绍,指出了传统液压油箱存在的问题,进而给出一些改进方案,并取得了积极效果。

星光旗下星光正工研制的星光采棉机采用康明斯294.20 k W发动机,动力强劲,工作效率高;大采头,两正一反,采头间距大,便于维护和保养。这款采棉机使用进口丹佛斯液压系统,进口品质,性能稳定有保障;大采头采收速度快,效率更高,采净率显著提高。

为解决采棉机传统传动方式在采摘过程中容易出现发动机与传动部件的扭矩不匹配,变速过程繁琐、换挡挫顿等缺点,无法完全适应棉花采摘的复杂作业环境等问题,根据采棉机的作业要求,设计了动力换挡液压行走系统。运用AMESim仿真软件验证了采棉机动力换挡液压行走系统的合理性。仿真结果表明:所设计的自动控制模式采棉机动力换挡液压行走系统在换挡时比手动切换模式系统中的压力波动小,流量波动冲击减小43.56%,车速加速时间缩短47.74%,换挡后压力及

静液压传动技术在国内外大型自走式采棉机行走驱动系统上得到了广泛应用。为此，介绍了静液压传动的典型结构和3种容积调速回路的调速特性；分析了采棉机静液压传动系统的主要组成部分、工作原理及保证系统正常工作的辅助功能，并在此基础上总结了采棉机静液压传动的特点；最后，结合新疆地区采棉机使用现状，对国内发展采棉机静液压传动技术提出一些建议，希望加强该技术的理论研究与实际应用。