1、科 技信息 2011 年 第 7 期SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION棉花收获机械按收获方法的不同分为摘棉铃机 、采棉机 、其他类型棉花收获机械三大类型 。大部分植棉国家采摘棉花的机械都分了两种 ，第一种是棉花选收机 ，即根据棉花的成熟度有选择的采摘棉花 。棉花选收机根据采摘原理和采摘头的结构不同 ，又可分为两类 ：一类是以美国约翰迪尔公司和凯斯公司为首生产的自走式水平摘锭采棉机 ，除美国外 ，以色列 、巴西 、澳洲等世界主要产棉国也都使用该种采棉机 。另外一种是以乌兹别克斯坦塔什干棉花机械局生产的自走式垂直摘锭采棉机 ，该种采棉机仅在前苏联的一些产棉区使用 ，我
2、国新疆产棉区也曾购买过该种采棉机 ，但是采净率低 ，采摘效果不理想 ，与水平摘锭式采棉机相比 ，主要缺点是 ：作业效率不高 ，含杂率高 。目前 ，以基本不再使用 。第二种是棉花统收机 ，为一次作业 ，将棉花连同叶 、桃全部采摘 ，然后进行清花 ，因为采净率难以保证 ，所以未被大面积使用 。机采棉已经有 70 多年的历史 ，但在我国普及使用的时间并不长 ，以新疆为例 ，也是在近十几年才逐步发展起来 ，虽然时间不长 ，但其潜在的优势非常大 。 目前 ，新疆引进的采棉机是以水平摘锭式采棉机为主 。 下面将依据采棉机采摘原理的不同进行比较说明 。1 摘棉铃机采棉原理简述该种机具在棉田中能一次采摘全部开
3、裂 (吐絮 )棉铃 、半开裂棉铃及青铃等 ，故也称一次采棉机 。 此类机具一般配有剥铃壳 、果枝 、碎叶分离及预清理装置 ，其采摘工作部件主要分为梳齿式 、梳指式 、摘辊式 。 机具结构简单 ，作业成本较低 。 但由于不能分次采棉 ，采摘后的籽棉中含有大量的铃壳 、断果枝 、碎叶片等大小杂质 ，并使霜前霜后棉花混在一起 ，造成籽棉等级降低 。 因此 ，此类机器仅适用于棉铃吐絮集中 、棉株密集 、棉行窄小 、吐絮不畅 、且抗风性较强的棉花 。2 采棉机采棉原理该类机具由于可按棉铃开裂吐絮的先后进行分次采摘籽棉 ，并基本不损伤未开裂棉铃及其他茎秆部分 ，故也称分次采棉机 。 此类机器依照其主要采棉
4、工作部件 摘锭而被统称为摘锭式采棉机 。按其摘锭相对地面的位置一般又可分为水平摘锭式与垂直摘锭式两类 。水平摘锭式采棉机又分为滚筒式 、链式及平面式 ，生产上使用较广泛的是滚筒式 。 本论文主要介绍滚筒式水平摘锭采棉机 。2.1 滚筒式水平摘锭采棉机采棉原理滚筒式水平摘锭采棉机由于其本身具有采摘率高 、 落地棉损失少 、含杂率低 、功率消耗少等特点而被人们在生产中广泛接受 。滚筒式水平摘锭采棉机根据棉花的吐絮情况有选择的采摘棉花 ，可以一次或多次采摘棉花 ，采摘次数依据棉花的品种和吐絮率确定 。滚筒上的摘锭相互之间必须保持一定的距离 ，不能让已经绽开的棉铃漏掉 ，也不能让未开的棉桃受损 ，根据
5、棉花的实际情况 ，摘锭之间的距离应取在 35-40mm 之间 。水平摘锭式采棉机每个采棉单体有 2 个滚筒 ，一前一后排列或左右排列 。摘锭座管内安装有一套传动装置 ，座管外安装有摘锭 ，摘锭的旋转就是依靠座管内的传动装置来实现的 。 一般每个滚筒上配装 12个摘锭座管总成 ，在每个摘锭座管上端装有带滚轮的曲拐 。 采棉滚筒作旋转运动时 ，每个摘锭座管总成相对滚筒回转中心旋转 ，我们可以认为是 “公转 ”，管座上的摘锭在随管座转的同时也在按一定的方向自行转的 ，我们称之为自转 。在进行采棉作业时 ，采棉工作单体工作过程为 ：扶导器 （分禾器 ）将棉株扶起导人采摘室 ，采摘区的范围在 8090m
6、m 的宽度区域内 ，摘锭一边旋转一边按设计运动轨迹垂直伸入采摘区被挤压的棉株内 ，当遇到绽开的籽棉时 ，摘锭上斜沟齿状的沟齿挂住籽棉 ，籽棉随着摘锭的旋转逐步从棉桃中被牵拉出来 ，并逐层缠在摘锭上 ，摘锭随着滚筒的公转 ，经栅板后从采摘室内退出而进入脱棉区 ，滚筒继续转动 ，旋转着的摘锭与反向旋转的脱棉盘相遇 ，脱棉盘的工作面带有凸起的橡胶圆盘 ，以增大摩擦系数 。 当它与反向转动的摘锭上的籽棉相遇时 ，籽棉便在脱棉盘反向摩擦力的作用下 ，从摘锭上脱落 。 脱落的籽棉集中在集棉室内 ，而集棉室内因为分机气道的作用产生较大的负压 ，将集棉室内的棉花经吸入门 、风桶送入绵箱 ，完成一次采摘过程 。
7、之后 ，摘锭随滚筒公转又回到了采摘区 ，开始下一次采摘工作 (见图 1)。 而摘锭脱棉后要经过淋洗板刷 ，淋洗板刷是长方形工程塑料软垫板 ，可滴水淋洗采棉滚筒摘锭 。1.分禾器 ；2.摘锭 ；3.采棉滚筒 ；4.栅板 ；5.积棉室 ；6.脱棉盘 ；7.吸入门 ；8.风桶 ；9.棉箱图 1 水平摘锭滚筒子传动系简图采棉机的采棉单体设在驾驶室前方 ，棉箱及发动机在后部 ，一般行走导向轮置于机器后部 ，且大部分为自走式 。2.2 国产 4MZ-5 型自走式采棉机采摘原理分析4MZ-5 型自走式采棉机是一种采用前置悬挂式采摘工作台 ，翻转自动输卸式棉箱 ，液压与机械混合式传动的大型 （五行 ）水平摘锭
8、自走式采棉机 。 主要由采摘头 、液压系统 、输棉装置 、棉箱等组成 。4MZ-5 型自走式采棉机采棉部件同样是由采棉单体来完成的 ，其工作原理与前面讲到的美国水平摘锭式采棉机相同 。采棉单体主要由前后两组水平摘锭滚筒 、采摘室 、脱棉圆盘 、淋洗器 、导向栅板 、压紧板 、集棉室 、传动系统等组成 （见图 2）。采棉时 ，在采棉机前进的过程中 ，棉株由扶禾器导入采摘室 。采摘室是滚筒两侧的一条缝 ， 缝宽在 80-90mm 之间 ， 它的一面是水平栅板 ， 另一面是压紧板 。 当棉株进入采摘室被挤压至 80-90mm 的范围时 ，水平安装在采棉滚筒中的摘锭在转动过程中刚好按预定的轨迹伸出栅板
9、 ，垂直地插入被挤压在采摘室中的棉株里 。 摘锭在随滚筒公转的同时自身又通过锥齿轮传动而以高速自转 ，转速一般在 20002500rmin 范围内 。当高速旋转的摘锭遇到开裂的棉铃时 ，籽棉便被摘锭上采棉机械采摘原理解析李世云1孙文磊2毕新胜3郭 健4(1.新疆石河子职业技术学院 新疆 石河子 832000；2.新疆大学机械工程学院 新疆 乌鲁木齐 830008；3石河子大学机械工程学院 新疆 石河子 832003；4.新疆石河子职业技术学院机电分院 新疆 石河子 832000)【摘 要 】新疆是我国的产棉大区 ，随着棉花种植面积不断扩大 ，经济效益日益突显 ，在新疆实施机采棉是棉花生产实现现
10、代化 、产业化经营的必由之路 。 探究机采棉采摘机理 ，对新疆棉花种植有非常重要的作用 。 本文主要对国内外机采棉机理进行了分析研究并分析了其优缺点 ，希望为相关部门及人员提供参考资料 。【关键词 】采棉机械 ；采摘原理 ；对比分析机械与电子 71科 技信息SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2011 年 第 7 期的钩齿挂住 ，随着采棉机的前行和摘锭的旋转 ，便把挂在钩齿上的籽棉从棉铃中拖拽出来 ，缠绕在摘锭上 ，然后退出采摘室 ，进入脱棉区 。4MZ-5 型自走式采棉机的脱棉器是一组带橡胶凸起的圆盘 ，它利用高速反向旋转所形成的沿摘锭杆垂直方向的脱棉速度将籽棉脱
11、卸下来 。籽棉则因为脱棉室底部的气压而被输棉管送入集棉室 。 这时 ，摘锭已经随滚筒转到了淋洗器处进行清洁 ，淋洗器在这里的作用前面已经介绍过 ，这里不再叙述 。1.摘锭座管 ；2.水刷 ；3.淋洗器 ；4.摘锭锥齿轮 ；5.滚筒轴 ；6.曲拐 ；7.滚轮 ；8.导向槽 ；9.传动链轮 ；10.传动链轮 ；11.摘锭传动齿轮 ；12.座管轴传动齿轮 ；13.摘锭座管轴 ；14.座管轴锥齿轮 ；15.脱棉盘轴 ；16.摘锭 ；17.脱棉圆盘图 2 水平摘锭式采棉单体通过图 2 我们可以看到 ， 每根摘锭座管的上端装有带滚轮的曲拐 ，滚轮的运动导轨是固定的 ，这样可以保证水平摘锭在采摘室的整个工作
12、区内 ，始终垂直于机器的前进方向 。2.3 垂直摘锭式采棉机采棉原理垂直摘锭式采棉机的结构见图 3,主要有棉株扶禾器 、垂直摘锭滚筒 、输棉管 、风机 、集棉箱几部分组成 。 每一组工作单体有 4 个滚筒 ，每个滚筒上有 15 根摘锭 ，摘锭为圆柱形 ，直径约 24 mm，每个摘锭上有 4 排齿 。 每对滚筒彼此靠近的摘锭呈交错相间排列 ，上端有传动皮带槽轮 ，通过带传动带动摘锭旋转 ，方向与滚筒回转方向相反 ，通过摘锭的旋转 ，对挤进采摘室的绵珠进行采棉 。棉株由扶导器导人采摘室 ，左右两侧滚筒从两侧给以挤压并向后相对旋转 ，使滚筒和棉株脱棉区接触的周边与棉株的相对速度等于零 ，保持棉株直立
13、 ；高速旋转的摘锭与棉铃接触 ，其上的齿抓住开裂棉铃内的籽棉并从铃壳拉出 ，缠绕在摘锭表面 ；待摘锭被滚筒转动至脱棉区时 ，反向旋转的刷式脱棉器从摘锭上脱下籽棉 ，并抛入集棉室 ，然后利用气流将集棉室中的籽棉送入棉箱 。1.棉株扶禾器 ；2.垂直摘锭滚筒 ；3.输棉管 ；4.风机 ；5.集棉箱图 3 垂直摘锭采棉机显然 ， 垂直摘锭的采棉机比水平摘锭的采棉机摘锭数要少得多 ，因此 ，采摘区较小 ，结构也较水平摘锭式简单 ，故制造容易 ，价格较低 。因其采摘率稍低 ，一般采净率为 8085，落地棉较多 ，对棉株损伤偏大 ，自动化程度低 ，工艺辅助时间长 ，班次生产率偏低 ，因此主要用来采摘棉株分
14、枝少而短 、棉铃集中 、株高低于 80 cm 的棉花 。 通常需作业 2 次 ，生产率较低 。垂直摘锭式采棉机的采摘率较水平摘锭式采棉机的低 1015，其籽棉含杂率为 816，落地棉为 1012。3 其他类型棉花收获机械世界上最早的棉花收获机械于 1850 年在美国诞生至今已 150 余年 ，这期间世界上各种棉花收获机械专利已有 1000 余项 ，其中应用较广的仍为机械式 。研究较多的有气吸式采棉机 、气吹式采棉机 、气力复合式采棉机 、气吸振动复合式采棉机 、刷式采棉机等 。这些机器经试验或者采棉效率较低 ，或者落地棉多且籽棉含杂高等原因 ，所以均未被普及 。4 总结与展望新疆是我国的一个产
15、棉大区 ，机械化采棉是实现大面积种植棉花以及棉花种植全程自动化的重要保证 。 而我国自产的大型 4MZ-5 型自走式采棉机 ，无论从采棉规模还是采棉质量来讲 ，都已达到世界领先水品 ，但其关键部件摘锭部分还主要依靠进口 ，国产同类部件很难达到预期的使用寿命和性能要求 ，这是国产采棉机的制造成本仍然较高的一个主要原因 。 因此 ，我们可以把今后的研究重点放在摘锭的研究上 。此外 ，采棉机在使用过程中 ，摘锭易损的主要原因与其材料的成分及热处理有非常大的关系 ，在本文研究工作的基础上 ，可对摘锭的材料及热处理工艺作进一步深入研究 。采棉机耗油量过大是其采棉成本难以降低的主要因素 ，如何降低采棉机的
16、耗油量 ，在节能减排上也可作进一步的研究 。而建立健全机采棉质量标准体系也是一个急待解决的问题 。随着国产采棉机的诞生 ，机采棉面积的不断增加 ，人们越来越关注机采棉的进一步发展情况 。 在不远的将来 ，我们一定会突破技术难点 ，真正掌握采棉机关键部件的核心技术 ，生产出完全国产化的采棉机械 。 相信 ，机采棉必将为新疆乃至全国的农业产业经济发展做出重大贡献 ，我们拭目以待 。【参考文献 】 1 北京农业机械化学院 ,主编 .农业机械学 :下册 M.北京 :农业出版社 ,1981. 2 陈发等主编 .棉花现代生产机械化技术与装备 .新疆科技出版社 ，2008. 3 兵团机采棉办公室 ,编印 .
17、兵团机采棉技术交流研讨会论文汇编 ，2007,8. 4 刘忠元 .实施采棉机械化是发展新疆棉花生产的必由之路 J.中国农机化 ,1998(3):11-12. 5 CPX420 Cotton picker Service Manual.Book4.Chassis.Rac 6-16840. 6 4MZ5 型采棉机使用说明书 .内部资料 .作者简介 ：李世云 （1976-），女 ，回族 ，新疆沙湾人 ，讲师 ，硕士学位 ，新疆石河子职业技术学院 ，讲师 。孙文磊 ，新疆大学机械工程学院院长 ，教授 。毕新胜 ，石河子大学机械工程学院 ，副教授 。郭健 ，新疆石河子职业技术学院机电分院 ，助教 。责任
18、编辑 ：曹明明 科（上接第 100 页 ）为什么样的选手来决定 。 比如说 ,力量不足者 ,可以选择双手反拍击球 。 假如你想成为一个成功的底线防守者 , 轻轻松松地回击对方的来球 , 可以采用照顾范围比较大的单手反拍击球 。 有人认为 , 在比赛中可两种打法都使用 , 但我认为这是不现实的 。 因为要熟练地掌握一种打法已经相当困难了 , 更不用说同时使用两者了 。 建议以一种打法为主 , 另一种打法作为补充 , 以使自己打法更全面 。 双反选手练习单反 ，可提高网前截击 、切削球水平 ；单反选手练习双反 ，可增强反手被动球的处理 ，如脚边球等 。【参考文献 】 1 顾伟龙 .网球运动入门 M.广州 : 广东科技出版社 , 2002. 2 王希升 ,刘占捷 .网球 M.北京 :人民体育出版社 ,1997. 3 马达弟 , 曾精雄 . 网球基本技术战术 M.广东人民出版社 ,1999. 4 宋志平 .网球 、乒乓球 、羽毛球 M.济南 : 山东大学出版社 , 2003.作者简介 ：高鹏 （1985），男 ，云南师范大学体育学院 ，研究方向为体育人文社会学 。责任编辑 ：曹明明 科机械与电子 72
