研究采棉机在加速和恒速作业过程中纯液压变速器和液压机械无级变速器传输效率以及发动机燃油消耗,对发动机燃油消耗和液压机械无级变速器传输效率进行台架试验。仿真结果显示在(0~25)km/h加速过程中,相比较纯液压变速器,装备液压机械无级变速器的采棉机的发动机燃油消耗减少2.4933kg/h,且液压机械无级变速器传输效率在0.82以上;当行驶速度和采摘头输入转速分别保持在6km/h和1380r/min时,相比较纯液压变速器,装备液压机械无级变速器的采棉机的发动机燃油消耗减少1.44709kg/h,传输效率提高0.15。仿真与试验结果表明装备液压机械无级变速器的采棉机在作业过程中可提高采棉机的传输效率和降低燃油消耗。

为保证采棉机动力换挡过程中动力输出的连续性,以多个离合器为研究对象,提出区域交叉控制策略,设计采棉机动力换挡传动方案及换挡液压系统,分析并搭建采棉机液压传动系统模型,分析离合器、制动器、马达、行车速度与其电磁阀阀芯位移量响应情况。试验结果表明采棉机速度曲线平滑上升,换挡过程无动力中断,无明显动力换挡冲击,验证了策略的有效性。

风机作为采棉机气力输送系统的核心部件,其性能优劣将影响采棉机的作业效率。为提高采棉机气力输送系统的最大风量,针对采棉机用多翼离心风机叶片进行优化设计。为了获得代理模型所需的基本数据,建立了CFD数值模型并采用拉丁超立方实验在设计空间内生成20组样本。基于样本数据,建立了出口风量与设计变量的近似模型,采用智能优化算法获得最优设计方案。优化后的设计方案相较于原型机,出口风速明显增大。CFD数值计算分析风机的动态特性,结果表明,在多转速工况下风量均有明显提升,其在额定转速工况下,风量提升17.27%。

结合目前我国采棉机的发展现状,设计一款双排三行采棉机的液压系统,并通过AMESim软件对其中采用负载敏感液压技术的采棉头仿形系统进行仿真分析。结果表明,该采棉头仿形系统在提升过程中能很好地实现速度的稳定控制;但在速度下降过程中,下降速度随液压缸承受负载的增大而增大。而通过在液压缸下腔添加平衡阀能很好地解决此问题,但须对平衡阀的设定压力和控制比这2个主要参数进行合理设置。

采棉机自动对行作业是新疆棉花自动化采收的重要环节。为实现采棉机收获作业时精准的对行采收,降低驾驶员工作强度,提高棉花的采净率,设计了采棉机自动对行系统,给出了设计准则与设计理念。该系统以单片机控制为核心,应用Keil软件编写系统的C语言控制程序。角度信息采集使用数模转化器采集(ADC采集),电磁阀驱动采用脉冲宽度调制电压(PWM)来驱动比例电磁阀。结合液压转向技术实现对行,为今后采棉机自动对行系统的开发提供了方法,符合现有棉花采收自动化的发展国情。

设计了一种满足中大型采棉机行驶需求的液压机械无级变速器试验台,完成了各部分设计及搭建,并进行了相关试验。基于液压机械无级变速器工作原理和传动特性,针对自主研发的分矩汇速等差多段式液压机械无级变速器,提出试验台整体设计方案,确定试验台各装置组成,设计试验台动力负载部分、测控人机交互部分与传动固定部分,并进行相应试验。结果表明:液压机械无级变速器试验台运转平稳,能够实现液压机械无级变速器参数测试,转速和负载的变化与换段时速度下降幅度呈正相关。研究可为采棉机液压机械无级变速器试验台的设计与试验提供理论依据。

针对传统网箱式集棉箱收纳棉花率较低等问题,确定了液压缸导向预紧式打包集棉箱的整体结构,设计了一种通过负压风机系统进行棉花输送的打包式棉箱液压传动系统,并完成了风机液压马达、液压泵和液压缸等主要执行元件参数的确定与选型。通过AMESIM对打包式集棉箱液压系统适用可靠性进行了仿真,结果显示液压系统稳定且压力和流量均满足要求。该设计能够促使采棉机向小型打包棉箱方向发展,为农业机械打包式收集作物提供了新的途径。

为防止牵引式新型采棉机实际采棉过程中垂直摘锭采摘头中滚筒、脱棉刷以及其他工作部件出现卡死不转等故障,设计能量回收式采棉头间距控制液压系统,防止采摘头摘锭刮擦棉株、破坏棉田,实现在采棉箱翻转下降时的重力势能回收,利用回收能... 展开更多

国产采棉机在液压系统和电控系统方面不断进行升级,提升整机智能化水平。为使整机性能达到国外机器水平,设计了采棉机关键的液压系统,主要包括行走驱动系统、采棉头驱动系统和仿形控制系统。样机在田间进行实地作业试验,测试了液压系统压力和温度等关键参数,各项性能指标满足使用要求。通过电控系统优化调试,采棉头仿形控制功能正常,自适应调整过程平稳流畅。

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。