韩玲丽1，王学农2，陈发2，曹卫彬1
(1．石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子832000；2．新疆农业科学院农业机械化研究所，乌鲁术齐830091)
摘要：统收式采棉机将作为经济型采棉机首选机型进行研究．期望通过研究使其适应新疆的高密度种植模式，成为解决新疆棉花机械化收获的一种新选择。在机采棉清理过程中，统收式采棉机清理装置主要清除铃壳、枝秆和青铃等重杂。利用籽棉与杂质颗粒大小、密度、表面状态弹性、硬度等的差别，借助刺钉滚筒或锯齿滚筒与有关工作部件的配合，将密度大于或小于籽棉的杂质从籽棉中分离出去。同时，介绍了几种统收式采棉机的机械清理装置。 关键词：采棉机；清理装置；刺钉滚筒；锯齿滚筒
中图分类号：S挖5．91+1文献标识码：A
0引言
20世纪80年代后期以来，生产的统收式采棉机
已经包含机载的清理装置来帮助去除杂质。近年来，
国际上开展了新一轮对统收式采棉机的研究。在我
国也将其作为经济型采棉机首选机型进行研究，期望
通过研究使其适应新疆的高密度种植模式，成为解决
新疆棉花机械化收获的一种新选择。统收式采棉机
工作时把棉株上的棉花、棉叶、铃壳和未开放的棉桃
等全部采收下来，因此收获的棉花含杂率很高，需要
配套专用的棉花清理装置在交售到轧花厂前进行预
清理，采摘部件采收下来的棉花将通过螺旋、气力等
输送装置输送到预清理装置进行清理。
1籽棉机械清理的原理与分类
籽棉中含有各种类型的杂质，其大小、表面状态、
密度、弹性及空气动力学性质等与籽棉各不相同。籽
棉清理就是借助了籽棉与杂质之间物理性质的差异
来实现的。籽棉机械清理是利用籽棉与杂质颗粒大小、密度、表面状态弹性、硬度等的差别，借助刺钉滚
筒或锯齿滚筒与有关工作部件的配合，将密度大于或
小于籽棉的杂质从籽棉中分离出去。籽棉清理机按
酸洗工艺工作原理的不同可分为两类：刺钉式籽棉清理机和锯中渔网
收稿日期：2011—05—20
基金项目：自治医科技支疆项目(200991110)；自治区农机化新技术新机具研制开发项目(2010一N J K Y一05)
作者简介：韩玲丽(1985一)．女，河南新乡人．硕士研究生．(E—m ai l)
l O l9927585@q q．com。
通讯作者：王学农(19“一)，男．陕西汉中人，研究员，(E—m面1)巧w邛@xM．cn。
249
文章编号：1003—1∞X(2012)03—0249加4
齿式籽棉清理机”J。下面介绍几种统收式采棉机机型的籽棉清理装置。
2国外统收式采棉机清理装置
美国约翰．迪尔7460采棉机清花装置的结构如图l所示。其主要是由两个锯齿滚筒、刷棉滚、格条栅、排杂绞龙和风扇等部件组成。
1排杂绞龙2．格条栅Ⅱ3．钢丝刷4锯齿滚筒Ⅱ
5．格条栅I6锯齿滚筒I7．尘棒8．喂棉口
9输出管道l O喂棉管道J l刷棉滚(刷子12个)12，风机
田l约翰迪尔7460清理装置
Fig．1
John．d。m74606el d c l e日Il e r
在机采棉清理过程中，主要以清除铃壳、枝秆和青铃等重杂为主，也清除叶片等细小杂质。工作时，
采摘后含大量杂质的棉花通过气力输送进入喂棉口，落人一级锯齿滚筒上，经两级锯齿滚筒提取杂质中的籽棉，杂质经排杂棒排出，落人机器底部的排杂绞龙，位于两锯齿滚筒之间的刷棉滚将被锯齿滚筒清理后
的籽棉刷下，逆时针旋转的风机将籽棉从输出管道送
人棉箱。
目前，约翰．迪尔7460采棉机已经批量生产。
3国内统收式采棉机清理装置
3．1梳指式采棉机清铃机
清铃机的结构如图2所示。其主要是由开松滚、
刺条滚、回收滚、拨棉滚、清杂滚、绒棒、格条栅等结构
组成。
“
l 前输棉管2格条栅3绒棒4回收滚5格条栅6排棉绞龙7清杂漾8拨棉滚9刺条滚】o 开松滚
l l 后输棉管12闭风器13转网14风机
图2清铃机
F 。E 2
C ofco …d快装脚手架
cl eane r
经采摘台采集的棉铃通过输棉系统输送到清铃
机顶部，首先经过开松滚的敲打，使棉铃松散，之后落人刺条滚；由于刺条的钩拉，将棉花缠绕在刺
条滚上，刺条滚缠绕棉花并将杂质通过格条栅除去，剩余的棉铃以类似的方式经过回收滚进行处理；清理后的棉花缠绕在回收滚上。在与二者相切的位置上安装高速旋转的拨棉滚，其速度要大于刺条滚和回收滚，且同
向；拨棉滚取下的棉花经过清杂滚最后一次除杂，通
过螺旋输送绞龙输送到出口，最后由风机将棉花送人
棉箱”1。
清铃机工作参数如表1所示。其性能指标即含杂率48％，不满足国家标准。
表l 工作参数
T ab l
W o^m B
p 龇IeH
项目转速／r m Ⅲ
风机转网闭J)吨器开松滚刺条滚回收滚拨棉滚排棉缓龙
3．2软摘锭采棉机六滚清杂系统
软摘锭采棉机六滚清杂系统的结构如图3所示。
I 出棉绥龙2．出怖团肛l 器3刺钉滚筒4刺钉5格系栅6喂棉口7排杂闭风器8排杂绞龙9螺旋除尘器10风机
图3六滚清杂系统
F 嘻3
s ∞d c m t on
cIe —r
of 6
b 曲ed
n Ⅲl s m 】J em
采摘头采摘的棉花经输送系统首先进入六滚清杂装置的第l 清杂室(棉花落到第2滚筒上)，在刺钉滚
筒的冲击作用下，籽棉被打击由上至下滚动向前；与此
同时，籽棉被松开、抖动，黏附在籽棉表面的外附杂质
在重力和离心力的作用下，从格条栅间距中排出；排出
的杂质在重力的作用下，进入沉积箱；经清理的籽棉沿
着格条栅上升进入第2清杂室，锯齿滚筒勾拉籽棉，大
杂浮在棉花之上；在锯齿滚筒旋转的过程中铃壳等大
杂经阻隔板碰撞与籽棉分开进入沉杂箱；棉花在脱棉滚筒的作用下经脱离滚筒与棉花出口输送到积棉箱，
Ⅲ
瑚…瑚姗
瑚锄
m直埋蒸汽管道
完成棉花的清杂。
软摘锭采棉机工作参数如表2所示。其最佳参数即工作时速为3—3．5k Ⅷ／h ，采摘滚转速在460～500r ／m i n 范围内，总含杂率可控制在15％左右，关键杂质棉叶控制在1．45％左右”。4】。
表2工作参数
T ab ．2
W o 止ing 唧dkm
项目
钉齿蒗筒直径／哪钉齿滚筒直径(包括刺钉)／帅
钉齿滚筒长度／m m 钉齿行数／行每行钉齿致／根
钉齿尖端与排杂罔面距离／m m 两滚筒间钉齿顶端距离／m m 钉齿滚筒转速／m -s 。
排杂同与格条栅的间距／栅
籽棉处理量／t
h “
3．3梳齿式采棉机籽棉清理装置
梳齿式采棉机籽棉清理装置的结构如图4所示。
l 格条栅2．回收滚筒3刷棉蒗4锯齿滚筒5隔板6除杂筛网7刺钉滚
图4梳齿式采棉机籽棉清理装置
Fi g 4
干油站S ee d
c 础伽ck 洲of o 甜on
m 打p pe ‘籽棉由喂棉装置进人清理装置后，通过一剌钉滚
筒的打击松懈，将混杂在其中的线绳或滴灌带清除；然后籽棉经过另一刺钉滚，均匀地喂给锯齿滚筒，
被锯齿钩拉的籽棉随锯齿滚筒一起向前运动；当行至钢丝刷时，钢丝刷将籽棉均匀刷附在锯齿滚筒表面，在刷附时部分重杂物及僵瓣棉首先分离；其余杂质随锯齿滚筒旋转进人格条栅区，在格条栅的多次冲击下，大量的重
杂物及僵瓣棉都被排落，并且少量的细小杂质也被排
落；经过清杂的籽棉继续随滚筒转动，当转至与毛刷接
触时，在毛刷滚的高速旋转下，钩拉在锯齿上的籽棉被刷下；清杂后的籽棉经搅轮运送至出棉口。由风机吹人
集棉箱内。
最佳工作参数如表3所示。经方差检验，在95％置信度下，各因素对籽棉清理试验装置的性能指标影响的主次顺序为：锯齿滚转速>刷棉滚转速>刺钉滚转速2>刺钉滚转速l 。
表3最佳工作参数
T B b ．3
B e m w m k i ng
pm 锄e 岫
因素转速／r -Ⅲi n 。
刺钉滚1刺钉滚2锯齿滚刷棉壤
393
365
328
668
梳齿式采棉机籽棉清理装置在取最优水平组合时，籽棉的含杂率降低到12．8％，达到《中华人民共和国农业行业标准一棉花收获机作业质量》的要求”“J 。
3．4
自走式梳齿采棉机籽棉清理装置
自走式梳齿采棉机籽棉清理装置的结构如图5
所示。其主要是由等锯齿滚筒、剥棉滚、钢丝刷、格条栅和尘棒等结构组成。
7654
1．钢丝刷2拨棉板3．剥棉滚
4锯齿菠筒5．u 形齿条6格条栅7．尘棒
图5梳齿采棉机籽棉清理装置
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m
¨
梳齿将棉株梳下，由链耙输送，拨棉板将籽棉拨到清理装置。落下的籽棉滑落到旋转的锯齿滚筒，由尘棒“喂、逼”到锯齿滚筒4上。锯齿滚筒“u ”形锯齿条
将籽棉钩住带走。钢丝刷与顺时针方向转动的锯齿滚
筒产生擦拭和抖动，使铃壳、僵瓣等不易被锯齿钩住的杂质抖落，抛离锯齿滚筒与籽棉分离。齿条钩拉含杂籽棉时，由于充分暴露的籽棉和杂质在同样转速下受离心力作用，经过与尘棒、格条栅的阻隔，使僵瓣、铃壳、不孕籽和小花头被清出。锯齿滚筒钩住籽棉之后被剥棉滚刷下，剥棉滚与齿条滚筒转向相反，相对齿条滚筒转速高一些。清杂后的籽棉通过风机吸入棉箱。
自走式梳齿采棉机工作参数如表4所示。棉箱内的棉花杂质主要包括铃壳、枝秆等重杂，以及棉叶等细杂，所占比例分别为68％，32％，含杂率为29％。
表4工作参数
T ab ．4
W od 【i ng pam m et e ”
项目数值
工作幅宽／咖
锯齿滚筒线速度／m s 叫
锯齿滚筒直径／一
锯齿与格条栅的间距／咖锯齿与钢丝刷的间距／哪
尘棒与锯齿的最小间距／m m
钢丝刷淌棉角度／(o)
剥棉滚直径／咖保健椅
尘棒个数
尘棒与尘棒之间的间隙／一
4结论
国外棉花收获机械的研制已进入了稳步发展时期，市场上的成熟产品较多，而我国采棉机的研究还处于发展中阶段。与国外的棉花种植模式相比，新疆的棉花密度较高，试验表明：我国在研究开发采棉机时，应根据地域条件研究出适合本地的采棉机。采棉机在保证效率的同时，还要考虑到棉花的品质。清理装置的不断改进，保证含杂率满足国家标准，就是保证了棉花品质。目前，统收式采棉机这种经济型机械应用前景非常广阔。
参考文献：
[1]
王敏．机采棉清理加工工艺试验研究[D ]．兰州：甘肃农业大学，2009：17．[2]
董伟．梳指式采棉机的设计与关键技术研究[D ]．乌鲁木齐：新疆大学，2009：35—38．
[3]贾顺宁．软摘锭采棉机清杂系统的研究与设计[D ]．石河
子：石河子大学，20l O ：8一11．
[4]贾顺宁，王维新，张宏文．软摘锭采棉机清杂装置的设计
[J ]．农机化研究，2009，3l (12)：114一115．
[5]康建明，陈学庚，温浩军，等．梳齿式采棉机籽棉清理装置
的设计与性能试验[J ]．石河子大学学报，2010(5)：632—
635．
．
[6]温浩军，陈学庚．梳齿式采棉机籽棉清理装置的研制[J ]．
农机化研究，20l O ，32(10)：59—62．[7]
中华人民共和国国家质量监督检察检疫总局．G B ／T 21397—2008中华人民共和国国家标准一棉花收获机[S]．北京：中国标准出版社，2008．
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Seed C ot t on C l eaner of C ot t on St r i pper H ar V es t er
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