为提高采棉机的作业效率并解决采棉机在高速作业中存在棉花采摘效率低及落地棉较多等问题,根据采棉机导向器与采摘头工作原理,对导向器进行优化设计。根据棉株物理属性和气力采摘理论数值分析,建立导向式气力吸棉装置数学模型;运用Fluent软件对不同结构模型的气力吸棉装置进行数值模拟,对比分析吸棉装置气流场流动特性及吸棉口的速度与压力。结果表明当吸棉装置为圆柱体模型时,吸棉口速度与理论相差较小,合理地分配了内部速度流线;该模型具有结构简单、操作方便、性能稳定、经济实用等优点。研究结果为采棉机气力采摘系统研发提供了参考。

针对采棉机在作业过程中采摘不干净、落地棉多、采摘效率低等问题,以附加功能为设计理念,通过研究采棉机采摘头导向系统结构和工作原理,提出一种导向式气力采摘系统,再根据棉花生长特性确定导向式气力采摘系统结构参数及优化模型;对不同结构和边界条件下的气力采摘系统,运用Fluent软件与风洞实验平台进行数值模拟与试验测试,确定其不同边界条件和结构参数的较优参数。数值模拟与实验结果表明:当吸棉装置锥体面为100 mm,吸棉口数量为16,吸口速度为60 m/s时,吸棉口平均速度42.33 m/s,平均压力为-1096 Pa,达到了气力吸棉装置设计需求。该研究对采棉机气力采摘系统研发提供了参考。