采棉機采摘頭適應(yīng)性農(nóng)藝參數(shù)分析

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16屆畢業(yè)論文 采棉機采摘頭適應(yīng)性農(nóng)藝參數(shù)分析 學(xué)生姓名 姚振濤 學(xué) 號 8031212216 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 16-2 指導(dǎo)老師 李平 日 期 2016 .05 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院制 摘 要 棉花是我國地區(qū)的一種主要經(jīng)濟(jì)作物，從上世紀(jì)80年代被列為國家重點商品棉生產(chǎn)基地以來，地區(qū)植棉業(yè)迅速發(fā)展，但隨之帶來的是棉花收獲問題越來越突出，早期的人力采收棉花已不適應(yīng)植棉產(chǎn)業(yè)以及植棉全程機械化的需要。從本世紀(jì)初，地區(qū)開始大量引進(jìn)國外大型自走式采棉機，國內(nèi)也有一些廠家引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)或自主研發(fā)部分采棉機機型。這些采棉機在生產(chǎn)實際中都得到逐步應(yīng)用，隨著人們觀念的改變以及機采棉種植面積的擴大，以采棉機為主的機械采收棉花的形式也會被越來越多的人認(rèn)同。 采摘頭是采棉機的核心部件，目前在地區(qū)工作的采棉機采摘頭都為水平摘錠式，兵團(tuán)使用的采棉機大多為國外買進(jìn)，而近幾年采棉機采凈率嚴(yán)重影響的棉花質(zhì)量。因此，對于采摘頭適應(yīng)性的棉花農(nóng)藝參數(shù)的分析具有重要意義。 關(guān)鍵詞：采摘頭；農(nóng)藝參數(shù)；分析 Abstract Cotton is a major cash crop in the Xinjiang region of China, from the 1980s, Xinjiang has been listed as national key commodity cotton production base since the rapid development of Xinjiang cotton industry, but brings with it more and more cotton harvest prominent early human harvesting cotton cotton no longer meet the needs of industry as well as full mechanization of cotton. From the beginning of this century, a lot of Xinjiang began large-scale introduction of foreign self-propelled cotton picker, some domestic manufacturers to introduce advanced foreign technology or self-developed part of the cotton picker models. These cotton picker in the actual production have been gradually applied, with the change and the expansion of planting area of cotton picker machine people's attitudes to the mechanical cotton picker harvested mainly in the form of cotton will be more and more people identity. Picking head is the core component of the cotton picker, cotton picker picking head currently working in the Xinjiang region are horizontal pick ingot type, the domestic production of cotton picker picking head components are foreign buying, No domestic production enterprises reported. Therefore, the analysis of the first horizontal picking cotton agronomic suitability parameters is important. Keywords：Horizontal picking head；Agronomic parameter；analysis 目 錄 1引言 1 1.1研究意義 1 1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1 1.3采棉機理論及方法研究現(xiàn)狀 2 1.4研究內(nèi)容與方法 3 2 機采棉植物特性及成熟度脫葉情況分析 4 2.1棉花的植物特性測定 4 2.2植株特性測定結(jié)果與分析 4 2.3 成熟度和脫葉程度測定與分析 7 3 水平摘錠的原理及其影響 10 3.1水平摘錠式采棉滾筒工作原理 10 3.2 水平摘錠的工作原理 11 3.3影響摘錠采摘效率的因素 12 4 結(jié)論 12 致 謝 14 參考文獻(xiàn) 15 附 錄 16 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文 1引言 1.1研究意義 具有獨特的種植環(huán)境，幅員遼闊，植棉業(yè)是最大的農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)。然而長期以來，人工采摘勞動強度大，采摘成本高，經(jīng)濟(jì)效益差，國外進(jìn)口的采棉機棉田適應(yīng)性差、價格昂貴、維護(hù)費用比較高。棉花采收已成為嚴(yán)重制約南疆棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，發(fā)展棉花收獲機械化勢在必行[1-4]。 棉花采收機械主要為進(jìn)口。根據(jù)現(xiàn)有的采棉機采摘頭的采摘特性和工作特點，采收方式主要有選收式和統(tǒng)收式兩種，其中選收式收獲機以水平摘錠式和垂直摘錠式為主要代表；統(tǒng)收式收獲機代表主要是軟摘錠式和梳齒式。目前進(jìn)口的采棉機大部分采摘頭為水平摘錠。采摘頭作為采棉機的唯一采摘單體，它的工作狀況對棉花采摘質(zhì)量尤為重要。水平摘錠采棉機采摘頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，串聯(lián)環(huán)節(jié)較多，一旦某個環(huán)節(jié)發(fā)生故障將大大降低采棉機的性能及其工作可靠性，導(dǎo)致影響采摘頭工作性能的因素繁多、復(fù)雜。采棉機田間作業(yè)時可以看作是對外部輸入激勵和控制作用的響應(yīng)。當(dāng)采摘部件與棉花、行走機構(gòu)與地面相互作用時，外部因素的變化引起采棉機采摘頭上各點運動的復(fù)雜性質(zhì)，在很大程度上改變了機械田間作業(yè)的質(zhì)量，從而導(dǎo)致收獲損失的增加。且棉花收獲時的收獲條件的變化也經(jīng)常引起工作部件堵塞或田間棉花采不凈現(xiàn)象，需要許多停車時間來排除故障，大大降低了采棉機的工作效率。由于不斷變化的外部作用取決于各種不同的因素，如采棉機采摘頭結(jié)構(gòu)參數(shù)及運行參數(shù)、棉花品種、種植模式、氣候狀況、脫葉劑的噴灑、棉花采收時間、棉花地面不平度、駕駛員的操作水平等以及其他各種因素。這些不斷變化的因素使機器的負(fù)荷不均勻，并影響著機器工作的各種指標(biāo)和功率消耗，致使采棉機田間作業(yè)可靠性大大降低[5-10]。 引入采棉機等大型機械時，由于國內(nèi)外棉花品種、種植模式、氣候狀況、脫葉劑的噴灑等因素差異較大，田間作業(yè)時采棉機采摘頭結(jié)構(gòu)參數(shù)及運行參數(shù)等也需作相應(yīng)的調(diào)整，故需對諸多影響因素進(jìn)行綜合分析研究，建立一種盡可能全面反映機器實際工作條件的計算模型。在國內(nèi)對于棉花機械化收獲技術(shù)和裝備的研究主要是借鑒國外技術(shù)集中于對采摘頭收獲技術(shù)和裝備進(jìn)行研究，但因氣候變化，品種差異，種植模式不同、土壤差異，溫度及濕度、脫葉劑、采收時間、駕駛員水平及等因素對棉花收獲機械有極大的影響，造成收獲機械適應(yīng)性差，可靠性不高。造成巨大的浪費，嚴(yán)重地阻礙了采棉機大面積推廣。目前采棉機在推廣處于兩難的境地，一方面采棉機田間適應(yīng)性差，外界因素的變化嚴(yán)重影響采棉機的田間作業(yè)可靠性，采棉機采凈率可靠性不高，造成大量浪費，使農(nóng)民難以接受。另一方面由于多種因素的影響，導(dǎo)致機收棉花品質(zhì)下降，造成棉花價格下降，極大地阻礙了棉花的國際市場競爭力，也嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入[11-13]。 棉花機械采收是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，采棉機田間采摘質(zhì)量與諸多因素有關(guān)。而諸多因素的不確定性使得現(xiàn)階段南疆地區(qū)棉花機械采收存在著采棉機田間作業(yè)適應(yīng)性差，采棉機采凈率低和籽棉含雜率較高等問題。造成后續(xù)籽棉清雜難度大及棉花纖維損傷大，倒致棉花品質(zhì)不高。對于大型國外引進(jìn)農(nóng)業(yè)機械，一般均是通過大量田間試驗進(jìn)行，但一方面由于外部條件的不確定性，導(dǎo)致巨資購買引進(jìn)的大型機械針對國內(nèi)作物田間適應(yīng)能力差，另一方面大型農(nóng)業(yè)機械一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件較多，很難對其進(jìn)行改進(jìn)，且大型農(nóng)業(yè)機械完成一定功用的各個部件之間需互相配合，如果只拆下某一部件進(jìn)行實驗室內(nèi)的試驗，很難反映機械在田間作業(yè)時的實際情況。大型農(nóng)業(yè)機械只能通過室外大量田間試驗，才能逐漸找到農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合的最佳參數(shù)匹配范圍[14-15]。 本項目針對南疆地區(qū)棉花機械收獲，以水平摘錠式采棉機為研究對象，為提高采棉機田間作業(yè)適應(yīng)性，以采棉機采摘系統(tǒng)田間試驗調(diào)查結(jié)果為依據(jù)，從棉花品種選擇、棉花種植模式、棉花水肥管理、氣候條件、脫葉劑噴灑情況、棉花采收時期、棉花采收前植株特性等影響采棉機采收質(zhì)量的諸多因素開展采棉機農(nóng)機農(nóng)藝融合技術(shù)研究。通過對各個因素分析得到影響采棉機采摘質(zhì)量的主要因素，并獲得與采棉機相適應(yīng)的最佳農(nóng)藝參數(shù)范圍。為國外引進(jìn)采棉機田間作業(yè)參數(shù)的適時調(diào)節(jié)及國產(chǎn)采棉機的研制、發(fā)展及改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)和技術(shù)參考。對于研究農(nóng)機與農(nóng)藝融合技術(shù)行為研究具有重要理論意義，對于其他大型復(fù)雜農(nóng)業(yè)機械的田間適應(yīng)性研究具有重要的參考價值。 1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 在國內(nèi)對于棉花機械化收獲技術(shù)和裝備的研究主要是借鑒國外技術(shù)集中于對采摘頭收獲技術(shù)和裝備進(jìn)行研發(fā)。1993 年以后引進(jìn)美國水平摘錠采棉機。先后引進(jìn)了 JD9965、9970，9976、CASE2022、2555 等型號的采棉機。經(jīng)過大量試驗表明：采凈率在 90%以上，落地棉率6%以內(nèi)，含雜率 7%以內(nèi)。截至2006 年，兵團(tuán)先后購買了近 300臺美國水平摘錠采棉機。同時國內(nèi)也積極開展采棉機的研制，先后研制了4MZ-3、4MZ-5型（均采用進(jìn)口水平摘錠采摘頭）自走式采棉機。在現(xiàn)有栽培模式下使用水平摘錠采棉機暴露出采摘效率不高、采凈率較低、落地棉多等問題，導(dǎo)致采收成本較高。加之棉花品種、氣候條件、栽培模式及采收技術(shù)等諸多因素影響，機采棉含雜率不僅大于傳統(tǒng)手采棉，而且也很難達(dá)到國外機采棉指標(biāo)的水平。 國內(nèi)采棉機的研發(fā)情況主要是考慮成本節(jié)約及小型化，并能與拖拉機配套使用，綜合利用動力。總體來說，國內(nèi)的發(fā)展趨勢有兩種，一種是走仿制路線。其采棉機核心采摘部件均依賴進(jìn)口，在核心技術(shù)上無自主知識產(chǎn)權(quán)，成本較高；另一種是獨立自主研發(fā)路線，百家爭鳴，形式多樣，但是難以實現(xiàn)大規(guī)模作業(yè)。國外(主要是美國)采棉機近年來發(fā)展趨勢是以滾筒式和自走式為主，而且發(fā)動機的功率在逐步提高。釆摘部件的行數(shù)由4行、5行發(fā)展到6行，作業(yè)速度也相應(yīng)提高。另外采棉機充分利用電一液壓技術(shù)，計算機技術(shù)增加自動檢測和完善控制系統(tǒng)，提高了可靠性，改善了駕駛員的工作環(huán)境。采棉機技術(shù)發(fā)展將沿著提高摘錠采凈率、減少落地棉損失、降低采收棉花含雜率、增大集棉箱裝載量、裝載密度和減少人工作業(yè)、機器操作更加人性化的趨勢發(fā)展。目前在澳大利亞、美國、巴西有很多凱斯采棉機上已開始應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)配套工作，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[16-17]。 1.3采棉機理論及方法研究現(xiàn)狀 目前針對采棉機的研究一方面集中在對現(xiàn)有采棉機技術(shù)的研究與改進(jìn)。例如石河子大學(xué)畢新勝早在2007年就針對采棉機采摘頭水平摘錠的工作機理進(jìn)行了研究。大學(xué)付長兵、司學(xué)富、李小利等2011年針對水平摘錠式采棉機采棉原理及關(guān)鍵零部件進(jìn)行了全面分析。石河子大學(xué)楊濤、張宏文為研究采棉機結(jié)構(gòu)、運動參數(shù)等對采棉機采收質(zhì)量的影響規(guī)律，根據(jù)機采棉收獲機械化方式和種植模式設(shè)計了一種單摘錠采摘測試試驗臺。塔里木大學(xué)張有強針對采棉機采棉頭核心部件摘錠易磨損、易折斷的工程實際問題，通過摘錠速度及結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化揭示了摘錠在工作過程中實際動力學(xué)特性，并提出抑制摘錠磨損的建議。另一方面集中在采棉機精準(zhǔn)控制方面的研究上。例如：大學(xué)田虎楠等采用FLUENT軟件進(jìn)行了采棉機輸棉系統(tǒng)內(nèi)部流場的模擬研究，獲得了影響采棉機輸棉系統(tǒng)的規(guī)律性的因素，為提高輸棉管道性能提供了重要的途徑和方向。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)李鵬等進(jìn)行了采棉機測產(chǎn)系統(tǒng)智能監(jiān)控技術(shù)研究。石河子大學(xué)李景彬等進(jìn)行了采棉機視覺導(dǎo)航路線圖像檢測方法的研究，通過對自然環(huán)境下拍攝的收獲期棉田彩色圖像進(jìn)行分析和處理，檢測已收獲地與未收獲地分界線、田側(cè)邊緣及田端等目標(biāo)，提取采棉機在田間作業(yè)時導(dǎo)航路線。大學(xué)時顥在采棉機器人的研發(fā)技術(shù)中，對采棉機器人雙目立體視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，分別從棉花圖像分割、棉花成熟判定、圖像匹配三方面提出了有效的算法。上海大學(xué)苗中華等針對采棉機作業(yè)速度影響采棉效率的問題，提出基于模糊 PID 控制技術(shù)的采棉機作業(yè)速度實時調(diào)整算法，建立行走速度調(diào)節(jié)模型，實現(xiàn)采棉機作業(yè)速度最優(yōu)控制。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江蘇省現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備工程實驗室的王玲、鄒小昱等為定位棉株上的棉花,用紅外測距實驗裝置和計算機圖像處理技術(shù)結(jié)合棉花的農(nóng)學(xué)生長特性測量單朵棉花的距離。為采摘機器人運動軌跡的規(guī)劃提供了參數(shù)[18-25]。 國外引進(jìn)的大型農(nóng)業(yè)機械一般都是利用大量田間試驗不斷進(jìn)行調(diào)試來適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖魑?，而農(nóng)業(yè)機械田間試驗工作要比任何其它工程領(lǐng)域的試驗難度都大，主要由于農(nóng)業(yè)機械是在不斷變化的極其復(fù)雜的條件下進(jìn)行作業(yè)的，如地面的不平度、土壤和作物的物理機械特性、氣候條件等。這些復(fù)雜的隨機變量直接決定著農(nóng)業(yè)機械的田間工作質(zhì)量，因此在進(jìn)行農(nóng)業(yè)機械田間適應(yīng)性試驗時，控制試驗條件，從而保證試驗結(jié)論的正確性極為重要。一般農(nóng)業(yè)機械在進(jìn)行田間試驗設(shè)計時，一般采用設(shè)置區(qū)組、隨機化以及重復(fù)試驗這三項技術(shù)措施，以便達(dá)到有效地控制試驗條件的目的。目前采棉機田間試驗主要有以下學(xué)者作了研究：石河子大學(xué)劉克毅、王維新在分析其結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了軟摘錠采棉機系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究，田間試驗采用正交試驗方法，選擇滾筒轉(zhuǎn)速和采棉機前進(jìn)速度為試驗因素，進(jìn)行三次重復(fù)試驗，獲得了最優(yōu)滾筒轉(zhuǎn)速及前進(jìn)速度。石河子大學(xué)閻金剛、張宏文通過搭建單摘錠試驗臺，采用二次旋轉(zhuǎn)正交試驗的實驗方法，對水平摘錠進(jìn)行實驗研究，獲得了單個摘錠的采摘力和采摘時間，采摘力和纏繞過程等相關(guān)關(guān)系的運動參數(shù)。農(nóng)墾科學(xué)院機械裝備研究所康建明、陳學(xué)庚等為尋求梳齒式采棉機采收臺結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)的最優(yōu)組合，采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)中心組合優(yōu)化試驗方法，以行走速度、梳齒間距、梳齒振動頻率為影響因素，以采凈率、撞落棉率為目標(biāo)函數(shù)，對影響該機采收性能的結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化試驗研究[26-27]。 由目前采棉機技術(shù)理論研究現(xiàn)狀知，關(guān)于提高采棉機采摘質(zhì)量和降低含雜率兩大技術(shù)難題，主要集中在采棉機機械結(jié)構(gòu)、機理方面及收獲技術(shù)研究上。然而影響采棉機采摘質(zhì)量的因素繁多復(fù)雜，與采收機械自身、種子、土肥、植保等方面均相關(guān)，不僅需研究采棉機自身的工作原理，還需從農(nóng)機與水、肥、種、藥等因素協(xié)調(diào)作用的融合技術(shù)方面進(jìn)行全面研究，才能組織引導(dǎo)農(nóng)民統(tǒng)一作物品種、播期、行距、行向、施肥和植保，為機械化作業(yè)創(chuàng)造條件。但現(xiàn)階段采棉機理論技術(shù)研究方面還沒有上升到系統(tǒng)研究層面上來。因此需加大力度進(jìn)行采棉機農(nóng)機農(nóng)藝融合技術(shù)研究，才能全面提高采棉機田間作業(yè)可靠性，進(jìn)一步促進(jìn)采棉機在的大面積推廣和示范。 綜上所述由于棉花機械采收是一個系統(tǒng)工程，影響因素繁雜。即使只有一個因素達(dá)不到要求都可能導(dǎo)致采棉機采摘質(zhì)量差，棉田出現(xiàn)“掛白毛”現(xiàn)象。也可能導(dǎo)致籽棉含雜率高。因而對影響采棉機采摘質(zhì)量及含雜率的因素進(jìn)行全面分析，對大型采棉機械的采收質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測及評估，也可大大提高采棉機田間作業(yè)可靠性。一方面水平摘錠式采棉機采摘頭自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件較多。棉絮從被纏繞開始，隨著摘錠經(jīng)過不同階段，最終完成進(jìn)入棉箱的過程，整個系統(tǒng)中影響采摘、輸送工作性能的因素繁多復(fù)雜，一旦某個環(huán)節(jié)發(fā)生變化將嚴(yán)重影響輸送裝置的運動狀態(tài)，易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，大大降低了輸送裝置的工作可靠性和棉花的采摘質(zhì)量。另一方面除自身機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜外，外界因素對采摘頭的性能影響也很大，如棉花品種、棉花種植模式、棉花收獲期、棉花收獲期生物特性、棉花收獲期脫葉劑的噴灑情況等。 1.4研究內(nèi)容與方法 棉花機械收獲因不確定因素較多，根據(jù)前期田間調(diào)查結(jié)果分析，本項目主要從以下幾個方面開展研究： （1）采收期棉花植株特性測定 本項目以適宜南疆種植的機采棉花品種為采收對象，測定并分析收獲期棉花的生物特性，建立機采棉植株幾何模型。開展工作主要包括：棉花的種植密度、土壤性狀、棉花田間管理、棉花生理周期、氣候條件、脫葉劑噴灑，采收時期等因素。調(diào)查內(nèi)容主要包括棉花采收期植株特性、成熟度、脫葉情況測定。 棉花采收期植株特性主要包括：棉花植株高度、寬度、整株棉花吐絮個數(shù)、棉花最高棉鈴高度、底桃高度、棉桿主、分枝及分枝數(shù)等影響因素。 成熟度主要包括吐絮鈴、半開鈴、青鈴等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行成熟度的計算。 脫葉情況的測定主要包括棉株上部、中上部、下部的青葉和干葉數(shù)量，計算化學(xué)脫葉程度。 （2）對水平摘錠影響其采摘質(zhì)量因素分析 對水平摘錠的工作過程進(jìn)行理論分析，分析摘錠直徑、轉(zhuǎn)速、外形等諸多因素的影響中，找出主要影響因素并分析。  2 機采棉植物特性及成熟度脫葉情況分析 不論把棉花當(dāng)作采棉機工作過程的介質(zhì)，還是看作工作部件的加工對象，棉花的尺寸及其各部分的位置對摘錠具有重要的意義。對棉花的物理植株特性進(jìn)行詳細(xì)地測定都是對水平摘錠適應(yīng)性分析必要條件，是棉花機械收獲的理論依據(jù)。 棉花的品種不同，其結(jié)構(gòu)、形態(tài)和植株特性也不同，這就給機械采棉造成各種難易不同的現(xiàn)象。 2.1棉花的植物特性測定 （1） 對采收前的棉花樣本進(jìn)行選取測定：從兵團(tuán)第一師一團(tuán)的機采棉田間進(jìn)行采樣。生物特性采樣：隨機五點采樣，每點取一平方米所有棉花植株。對棉花植株特性、成熟度和脫葉情況的測定。 （2） 測試參數(shù)有：植株株高、植株寬度、整株分枝數(shù)、底桃高度、吐絮個數(shù)、最高棉鈴高度和棉桃個數(shù)。 2.2植株特性測定結(jié)果與分析 （1） 棉花植株特性測定結(jié)果見表2-1，具體數(shù)據(jù)見附錄。 表2-1 棉花植株特性測定結(jié)果統(tǒng)計表 指標(biāo) 均值 平均值 株高/mm 659.73 701.59 639.47 666.93 植株寬度/mm 312.69 327.32 320.21 320.07 整株分枝數(shù)/個 9.3 9.05 8.12 8.82 底桃高度/mm 232.66 263.08 237.98 244.57 吐絮個數(shù)/個 5.15 6.58 5.08 5.60 最高棉鈴高度/mm 496.29 598.02 516.87 537.06 棉桃個數(shù)/個 0.11 0.04 0.12 0.09  圖2-1 株高的分布規(guī)律圖 由圖2-1從三塊田地的株高分布來看，株高是指地面到植株頂部的距離。其測定棉花植株株高大部分分布在600mm-800mm之間，其平均值為666.93mm，而適合機采的棉花理論株高應(yīng)控制在650mm-850mm。棉株過高會增長滾筒的高度，加大工作部件的復(fù)雜性和生產(chǎn)成本。棉株過高會造成漏采，降低采棉機的采凈率，株高的控制主要方法是打頂, 適時打頂、整枝，控制棉株的高度，便于機械采摘。打頂可以防止整枝徒長，減少蕾鈴脫落，提高結(jié)鈴率，減少爛鈴，促進(jìn)早熟，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。 圖2-2 底桃高度的分布規(guī)律圖 由圖2-2從三塊田地的底桃高度分布來看，底桃高度是指地面到第一果枝的距離。其測定棉花底桃高度大部分分布在150mm-300mm之間，其平均值為244.57mm 。此外，由于受結(jié)構(gòu)設(shè)計限制和保護(hù)摘錠的需要，底桃高度應(yīng)距地面150mm以上為宜，這樣防止漏采提高采凈率。而棉鈴位置過低導(dǎo)致最低位置的摘錠不能采摘上，使之成為遺留棉等待二次處理。應(yīng)在田間管理時就應(yīng)注意或選用適宜的棉花品種。 圖2-3 植株寬度的分布規(guī)律圖 圖2-4 整株分枝數(shù)的分布規(guī)律圖 對于上圖2-3、2-4的植株寬度和整株分枝數(shù)兩個參數(shù)，若這兩參數(shù)的數(shù)值過大，會使株型過于集中會影響采摘效率及采收質(zhì)量，且分支數(shù)過多則植株葉片也相應(yīng)增多，并會影響脫葉劑的脫葉效果。若兩參數(shù)數(shù)值過小，會使棉株株型過于松散，使得棉鈴分布松散從而影響采凈率，并出現(xiàn)“掛白毛”等現(xiàn)象。而在常態(tài)下棉株應(yīng)保證即不過于松散，又不過于集中，并且控制這兩參數(shù)應(yīng)當(dāng)在打頂時期就進(jìn)行處理，分枝數(shù)控制在8枝-9枝。這可以提高采摘速度并保證采摘質(zhì)量。 圖2-5 吐絮個數(shù)的分布規(guī)律圖 圖2-6 最高棉鈴高度的分布規(guī)律圖 由上圖2-5、2-6的吐絮個數(shù)和最高棉鈴高度兩個參數(shù)上來看。吐絮個數(shù)從折線圖上來看，大部分?jǐn)?shù)據(jù)在4-8個之間，其均值為5.6，而平均單株有效結(jié)鈴數(shù)在6-7個左右。最高棉鈴高度是指最頂部的棉鈴到地面的距離。最高棉鈴過高會影響采摘頭的采摘效果，降低采摘效率并影響采收質(zhì)量。所以在打頂時期就應(yīng)控制好最高枝節(jié)的高度防止在采收時期的造成漏采、碰落，減少落地棉、遺落棉和掛枝棉的數(shù)量。 就植株特性這部分的影響采摘質(zhì)量的主要因素有：棉株株高、底桃高度和最高棉鈴高度。這三種因素因為機械結(jié)構(gòu)的限制，過高或過低都會在不同程度上影響采摘效率、采摘質(zhì)量及采凈率。避免這些因素應(yīng)注意田間管理。合理的化學(xué)調(diào)控。底桃高度控制在150mm以上，以減少機采棉的含雜率，提高采凈率，適時的調(diào)整化調(diào)時間。合理均勻的水肥控制，保證棉田棉株整體長勢均勻，避免棉田中棉株高矮參差不齊的現(xiàn)象發(fā)生，提高采凈率。適時打頂整枝。對于長勢偏旺的棉田要進(jìn)行整枝打頂，以改善棉田通風(fēng)透光條件，促進(jìn)早熟打頂堅持“枝到不等時、時到不等枝”的原則。使得打頂后分枝數(shù)在8-9枝。自然株高在650mm-850mm之間。 2.3 成熟度和脫葉程度測定與分析 （2） 成熟度和脫葉程度測定結(jié)果見表2-2，具體數(shù)據(jù)見附錄。 表2-2 成熟度脫葉情況測定結(jié)果統(tǒng)計表 指標(biāo) 均值 平均值 脫 葉 情 況 青葉 棉株上部 0.2 0.25 0.42 0.29 棉株中上部 1.34 0.38 1.52 1.08 棉株下部 3.27 2.5 4.09 3.29 干葉 棉株上部 0.93 0.97 0.41 0.77 棉株中上部 0.41 0.69 0.44 0.51 棉株下部 0.09 0.26 0.16 0.17 成熟度 吐絮鈴/個 4.96 6.58 5.05 5.53 半開鈴/個 0.06 0.02 0.12 0.07 青鈴/個 0.1 0.04 0.12 0.09 圖2-7 脫葉情況青葉數(shù)量統(tǒng)計百分比圖 由圖2-7所示，機采棉采收前青葉數(shù)量統(tǒng)計百分比圖。根據(jù)圖上顯示的青葉主要分布在棉株下部，中上部稍多上部最少，出現(xiàn)這種情況通常是脫葉劑噴灑不均勻、脫葉劑噴灑的藥量不夠或者脫葉劑濃度太低。青葉過多會影響采收質(zhì)量，采收時高速旋轉(zhuǎn)的摘錠把青葉攪碎和棉花一起帶走，而青葉攪碎后的汁液會把籽棉污染。而被污染的籽棉摻雜在正常棉中直接降低棉花的品質(zhì)和價格。 圖2-8 脫葉情況干葉數(shù)量統(tǒng)計百分比圖 由上圖2-8所示，是機采棉采收前干葉數(shù)量統(tǒng)計的百分比圖。根據(jù)上圖顯示，干葉主要分布在棉株上部，棉株下部最少。與圖2-7相比呈現(xiàn)出來的是相反的，致其主要原因也相同。而脫葉劑噴灑后的效果應(yīng)是干葉基本自然落下，而干葉較多在采棉機采摘時摘錠在高速自傳帶走棉花的過程中，會把干葉卷碎一起帶走。這樣籽棉中的含雜率過高，在后期籽棉評級時降低籽棉等級。 圖2-9 成熟度統(tǒng)計對比圖 由圖2-9所示，是成熟度的對比圖。是根據(jù)青鈴、半開鈴、吐絮鈴與棉鈴總量相比的出。根據(jù)圖2-7、2-8、2-9來看，成熟度和青葉干葉的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。從圖上可以看出當(dāng)脫葉催熟劑不夠或者濃度不夠時會影響其成熟度影響其產(chǎn)出，并直接會降低收入。 對于成熟度和脫葉情況影響采摘質(zhì)量的主要因素有：脫葉催熟劑藥量不夠或未噴灑均勻，導(dǎo)致青葉過多，干葉不脫落，影響采收后棉花品質(zhì)，并使籽棉含雜率過高。避免這些因素需合理選擇脫葉催熟藥劑，使用理想噴霧機械使其上下藥量均勻且不傷棉株。根據(jù)棉田的情況靈活選擇合適的噴藥時間。最終使葉片基本脫落提高采凈率，減少籽棉的含雜率，提升籽棉品質(zhì)。 3 水平摘錠的原理及其影響 3.1水平摘錠式采棉滾筒工作原理 水平摘錠式的采棉單體工作過程為：扶導(dǎo)器將棉株扶起導(dǎo)人采摘室，采摘室是一條縫隙，它的一面是水平柵板，另一面是壓緊板。水平安裝的摘錠在轉(zhuǎn)動過程中有規(guī)律地伸出柵板，垂直地(與前進(jìn)方向垂直)插入到被擠壓在工作室中的棉株里。摘錠一面受滾筒和導(dǎo)向槽控制，按一定軌跡運動；一面本身又通過錐齒輪轉(zhuǎn)動(見圖3-1)，以高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)遇到開裂的棉鈴時，用鉤齒掛住籽棉，把吐絮棉瓣從開裂的棉鈴中拉出來，并纏繞在自身上，然后依次退出工作室，并將籽棉帶到脫棉器處。脫棉器（如圖3-2）是一組帶橡膠凸起的圓盤，它利用高速反向旋轉(zhuǎn)所形成的沿摘錠桿垂直方向的脫棉速度將籽棉脫卸下來。籽棉繼而由氣流輸送系 統(tǒng)通過輸棉管送入棉箱中。已脫卸籽棉的摘錠隨滾筒轉(zhuǎn)到濕潤器處進(jìn)行清潔，濕潤器由供水管定期供水，摘錠與濕潤器接觸時，濕潤器用有紋路的像皮墊，清洗和擦掉摘錠工 作面上殘留的棉纖維、葉漿和有礙采摘的其它夾雜物。摘錠被濕潤清潔之后表面上附有薄層液體(以利下次采棉和脫棉)，再重新進(jìn)入采棉室采棉。 1.底座2.脫棉盤3.脫棉軸軸套4.脫棉軸5.曲拐6.摘錠連接件7.傳動齒輪8.摘錠傳動齒輪9摘錠10.摘錠底座11.摘錠管座軸12.中心管13.中心支撐桿14.軸承15.摘錠底座 圖3-1 水平摘錠式采摘器系統(tǒng)三維簡圖 圖3-2 脫棉盤三維圖 水平摘錠式采棉滾筒有左右排列和前后排列。凱斯的采摘滾筒為左右排列（圖3-3）。而約翰.迪爾為前后排列，貴州生產(chǎn)的國產(chǎn)采棉機也采用這種布置（圖3-4）。這兩種采摘頭摘錠有合理的運動軌跡進(jìn)入工作室，摘錠和棉花接觸機會多，進(jìn)而采摘率較高而落地棉少，含雜率低。且這兩種也是最常用的排列方式。 1. 扶導(dǎo)器2.濕潤器供水管3.潤濕器墊板4.輸棉管5.脫棉器6導(dǎo)向槽 7.摘錠8.采棉滾筒9.曲柄滾輪10.壓緊板11.柵板 圖3-3 凱斯水平摘錠式采棉機 1. 扶導(dǎo)器2.摘錠清洗器3.前置滾筒4.水平摘錠5.脫棉盤6.集棉管道7.前置滾筒8.排雜口9.柵板10.棉珠壓緊板 圖3-4 約翰.迪爾水平摘錠式采棉機 3.2 水平摘錠的工作原理 采棉機工作時，繞軸旋轉(zhuǎn)的摘錠（如圖3-5）把籽棉從棉鈴中扯出來，并將它纏繞在自己的工作表面上，摘錠表面開始先扯取少部分纖維，然后依靠這部分纖維把其余的纖維全部帶出，在其表面纏卷成棉條狀。摘錠的工作情況取決于它的尺寸、形狀和表面狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)速度以及摘錠相對于棉株運動的大小和方向;取決于摘錠壓緊棉鈴力的大小以及棉鈴的狀態(tài)(包括棉鈴開裂程度，棉鈴苞葉的形狀，籽棉和棉瓣相互間的聯(lián)接，棉瓣和鈴瓣的聯(lián)結(jié)力，棉瓣的長度和它們在拉伸時延長的特性)等許多因素。 摘錠與開裂棉鈴相遇的機會取決于棉株的特點，摘錠的分布密度以及棉株通過采摘工作室時棉株被壓緊收縮的程度。 摘錠的工作過程為:（1）摘錠進(jìn)入工作區(qū)域;(2)個別棉花纖維被摘錠表面抓住并纏繞起來;(3)從一個或幾個鈴瓣中摘取整瓣籽棉;(4)摘錠帶著纏繞在它上面的籽棉旋轉(zhuǎn);(5)從工作區(qū)退出來。 圖3-5 摘錠三維圖 3.3影響摘錠采摘效率的因素 (1)采棉頭離地的高度 目前種植的棉花始節(jié)高度一般都在15厘米左右，如果采棉頭調(diào)整的過高，就會造成棉株底部的棉花漏采，降低采摘率。如果的過低會造成采棉頭割破地膜，使地膜混入籽棉，造成機器部件損壞。采摘頭頂部應(yīng)當(dāng)是水平的從而使得采摘頭上的喂入口和地面保持垂直，這將使得采摘時棉花能達(dá)到最好的喂入狀況。 (2)采摘頭的壓緊板 壓緊板的壓緊度直接影響到采凈率和采摘棉花的質(zhì)量。如果壓緊板壓力太小，棉株在采摘區(qū)域?qū)⒉荒芎芎玫貕嚎s導(dǎo)致采摘率下降，然而，壓緊板壓力小對植株和綠桃的損傷小，但是如果壓緊板壓力太大，植株將在采摘區(qū)域能被很好地壓縮使得采凈率提高，但是植株和綠桃的損傷大。調(diào)整壓緊板的壓力，用腳蹬壓緊板直到感覺力量合適為好，然后根據(jù)實地采摘時的情況，在保證最大采摘率和合適的植株損壞的條件下，適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。 (3)壓緊板與摘錠的間隙 摘錠與壓緊板應(yīng)保持適當(dāng)間隙，原則上以摘錠不碰壓緊板為主，如果間隙過小可以與棉鈴充分接觸防止了漏棉，獲得較高的采凈率，但是也會使摘錠貫穿植株造成未開棉鈴的破損，增加含雜率。如果間隙過大則能避免綠桃的損傷，但會造成漏棉情況，降低采摘率。所以摘錠與壓緊板之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙，一般為應(yīng)保持一定的間隙。 (4)脫棉盤與摘錠的間隙 脫棉盤和摘錠摘錠之間應(yīng)當(dāng)確保合適的距離。如果距離過大，會造成摘錠上的棉花受到脫棉盤上橡膠凸起的力過小，不能很好的把棉絮從摘錠上脫下，影響下次摘錠的采棉工作，降低采凈率，使采棉質(zhì)量下降;如果距離過小，會造成摘錠與脫棉盤摩擦加大，使摘錠和脫面盤磨損加快，甚至造成摘錠的彎曲斷裂。因此脫棉盤和摘錠應(yīng)當(dāng)保持合適的距離，既能采凈摘錠上的棉絮，又能避免摘錠與脫棉盤的過度磨損，提高采摘質(zhì)量。 除以上影響采摘質(zhì)量的因素外，還有其他方面的也影響著采摘質(zhì)量，如采棉機前進(jìn)速度、滾筒轉(zhuǎn)速、摘錠轉(zhuǎn)速以及駕駛員技術(shù)水平等。 4 結(jié)論 本文工作是圍繞水平摘錠和機采棉農(nóng)藝參數(shù)展開的，目的是為提高采棉機田間作業(yè)適應(yīng)性，以采棉機采摘系統(tǒng)田間試驗調(diào)查結(jié)果為依據(jù)，通過對南疆本地機采棉的測量數(shù)據(jù)的收集。并對影響機采棉采摘的各種因素進(jìn)行分析。根據(jù)測量到的棉花采收期植株特性、成熟度、脫葉情況測定的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理，并進(jìn)行合理化分析，然后與水平摘錠能影響采摘質(zhì)量的因素進(jìn)行分析總結(jié)。得出影響機采棉采摘的主要因素。并獲得與采棉機相適應(yīng)的最佳農(nóng)藝參數(shù)范圍。為了采棉機在田間作業(yè)時對參數(shù)的適時調(diào)節(jié)。來提高采棉機的采摘質(zhì)量，保證采摘效率。 本文的主要內(nèi)容和結(jié)論概括如下： （1）對機采棉農(nóng)藝參數(shù)的分析有較大的現(xiàn)實意義，對農(nóng)藝參數(shù)的研究，能得到正確的栽培方法，提高產(chǎn)量保證摘后棉花品質(zhì)，有效的提高收益并減少成本。 （2）通過去實地去測定采收期植株特性、成熟度、脫葉情況，得到了所需要的數(shù)據(jù)。 （3）通過分析采收期植株特性測定的數(shù)據(jù)后。得出影響后期機采的影響因素：有效的控制株高、底桃高度。防止漏采提高采摘效率。 （4）通過分析成熟度脫葉情況。得出了主要因素：脫葉催熟劑的噴灑不完全、脫葉催熟劑的藥量不夠或濃度不夠。這會導(dǎo)致青鈴數(shù)量多降低收益，青葉過多采收后影響棉花品質(zhì)，干葉脫落不完全增加采收后的籽棉中的雜質(zhì)降低籽棉品質(zhì)。都可能直接導(dǎo)致含雜率高。 （5）通過對影響摘錠采摘效率和采摘質(zhì)量的各個因素分析后。得出：采棉頭離地的高低；采摘頭的壓緊板壓緊力大小；壓緊板與摘錠的間隙的大小；脫棉盤與摘錠的間隙。這些都會影響采摘效率、采摘質(zhì)量和采凈率。 （6）當(dāng)避免以上分析出的因素會極大的提高采摘效率、采摘質(zhì)量。能減少“掛白毛”的現(xiàn)象，增加農(nóng)戶收益減少成本。  致 謝 對于這次論文的完成,首先感謝母校——塔里木大學(xué)的辛勤培養(yǎng)，感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機會，使我學(xué)到了許多新的知識、知道了知識的可貴與獲取知識的辛勞。 承蒙李平老師的耐心指導(dǎo)，我順利地完成了我的論文。在此深深感謝我的老師李平給予我的耐心指導(dǎo)和幫助,這也體現(xiàn)了她對工作高度認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神。 在我的做論文的過程中，還得到了眾多同學(xué)的支持和幫助，在此，我對這些同學(xué)表示我衷心的感謝和永遠(yuǎn)的祝福！ 對于這次的論文，還有一些欠缺和不足，不過，它啟發(fā)了我的的思維，提高了我的動手能力，豐富了我為人處世的經(jīng)驗，進(jìn)一步鞏固了所學(xué)知識，這為我在以后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中奠定了堅實的基礎(chǔ) 。也為以后在自己的工作崗位上發(fā)揮才能奠定了堅實的基礎(chǔ)。 最后，再一次衷心的感謝贈與我知識、給予我?guī)椭睦蠋煟銈儌鬟f的知識使我受用一生，你們的恩情我會銘記一生！雖然說謝謝二字不足以表達(dá)我的感情，但是仍然對你們說聲“謝謝”。 參考文獻(xiàn) [1] 王新國.國產(chǎn)采棉機技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展前景展望[J].農(nóng)機化,2003,05:30-31. 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