采棉機采摘頭適應(yīng)性農(nóng)藝參數(shù)分析

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塔里木大學 畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查記錄表 2016年 4月18日 學生姓名 姚振濤 班級 農(nóng)機16-2 課題名稱 采棉機采摘頭適應(yīng)性農(nóng)藝參數(shù)分析 課題完成進度（學生自述） 第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解水平式采摘頭采棉機的相關(guān)文獻資料 第2周—第5周 對采收期棉花植株特性和成熟度及脫葉情況的測定。 第6周—第9周 對測后數(shù)據(jù)進行整理總結(jié)。并進行分析。 存在的問題及整改措施（學生自述） 1、在進行分析時對一些專業(yè)理論知識了解不充分，導(dǎo)致分析的不清晰。重點理論不理解。整改措施大量閱讀相關(guān)資料，有問題的向指導(dǎo)老師咨詢和請教。 2、對測定的棉花采收期的植株特性和成熟度及脫葉情況的數(shù)據(jù)，在總結(jié)整理時沒有充分的對樣本數(shù)據(jù)進行處理。導(dǎo)致在后期分析時會影響其結(jié)果。最后在指導(dǎo)老師的檢查和指導(dǎo)下完成對數(shù)據(jù)的總結(jié)和處理。 指導(dǎo)教師意見（課題進展情況、優(yōu)缺點、整改措施等） 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 學院意見 負責人簽名 年 月 日 塔里木大學 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學院 機械電氣化工程學院 班級 農(nóng)機16-2 學生姓名 姚振濤 學號 8031212216 課題名稱 采棉機采摘頭適應(yīng)性農(nóng)藝參數(shù)分析 起止時間 2015年10 月 15 日—— 2016 年 5 月 28 日（共14周） 指導(dǎo)教師 李平 職稱 副教授 課題內(nèi)容： 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適應(yīng)性技術(shù)研究。為國外引進采棉機田間作業(yè)參數(shù)的適時調(diào)節(jié)及國產(chǎn)采棉機的研制、發(fā)展及改進優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。 擬定工作進度（以周為單位） 第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解水平式采摘頭采棉機的相關(guān)文獻資料 第2周—第5周 對采收期棉花植株特性測定。 第6周—第9周 對測后數(shù)據(jù)進行整理總結(jié)。并進行分析。 第10周—第12周 對各個因素進行分析得到主要因素及量化指標，撰寫論文。 第13周—第14周 整理資料準備答辯。 主要參考文獻 [1] 沐森林,孫勇飛,陳長林,石磊,張玉同.4MZ―2.6型復(fù)指桿式采棉機的設(shè)計及試驗研究[J].中國農(nóng)機化學報,2014,03:27-30. 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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)濟效益差，國外進口的采棉機棉田適應(yīng)性差、價格昂貴、維護費用比較高。棉花采收已成為嚴重制約南疆棉花產(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]。 本文針對南疆地區(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。 1 機采棉植物特性及成熟度脫葉情況分析 1.1棉花的植物特性測定 （1） 對采收前的棉花樣本進行選取測定：從兵團第一師一團的機采棉田間進行采樣。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)。 1.2植株特性測定結(jié)果與分析 棉花植株特性測定結(jié)果見表1-1。 指標 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 表1-1植株特性測定結(jié)果統(tǒng)計表  圖1-1株高的分布規(guī)律圖 由圖1-1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，促進早熟，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。 圖1-2底桃高度的分布規(guī)律圖 由圖1-2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1-3植株寬度的分布規(guī)律圖 圖1-4整株分枝數(shù)的分布規(guī)律圖 對于上圖1-3、1-4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)當在打頂時期就進行處理，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1-5吐絮個數(shù)的分布規(guī)律圖 圖1-6最高棉鈴高度的分布規(guī)律圖 由上圖1-5、1-6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，大部分數(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行整枝打頂，以改善棉田通風透光條件，促進早熟打頂堅持“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。 1.3 成熟度和脫葉程度測定與分析 成熟度脫葉程度測定結(jié)果見表1-2。 指標 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 表1-2成熟度和脫葉情況測定結(jié)果統(tǒng)計表 圖1-7脫葉情況青葉數(shù)量統(tǒng)計圖 由圖1-7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1-8脫葉情況干葉數(shù)量統(tǒng)計圖 由上圖1-8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1-9成熟度對比統(tǒng)計圖 由圖1-9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1-7、1-8、1-9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)。 2 水平摘錠的原理及其影響 2.1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2-1)，以高速旋轉(zhuǎn)。當遇到開裂的棉鈴時，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2-2）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2-1水平摘錠式采摘器系統(tǒng)簡圖 圖2-2脫棉盤 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2-3）。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2-4）。這兩種采摘頭摘錠有合理的運動軌跡進入工作室，摘錠和棉花接觸機會多，進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2-3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2-4 約翰.迪爾水平摘錠式采棉機 2.2 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2-5）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2-5 摘錠 2.3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，適當進行調(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?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，如采棉機前進速度、滾筒轉(zhuǎn)速、摘錠轉(zhuǎn)速以及駕駛員技術(shù)水平等。 3 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??；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。 參考文獻 [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. [2] 樊建榮.采棉機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].機械研究與應(yīng)用,2011,01:1-4. [3] 國內(nèi)外采棉機發(fā)展現(xiàn)狀[J].高端農(nóng)業(yè)裝備,2014,01:29-31. [4] 呼海龍.約翰迪爾7660、9996型采棉機性能對比分析[J].農(nóng)機化,2013,01:29-30. 塔里木大學 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 課題名稱 采棉機采摘頭適應(yīng)性農(nóng)藝 參數(shù)分析 學生姓名 姚振濤 學 號 8031208216 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 16-2 指導(dǎo)教師 李平 起止時間 2015.10.15-2016.5.28 機械電氣化工程學院教務(wù)辦制 填 表 說 明 一、學生撰寫《開題報告》應(yīng)包含的內(nèi)容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 7、主要參考文獻（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設(shè)計）課題任務(wù)的學生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設(shè)計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。 一 本題來源及研究的目的和意義 1.1 課題的來源：自選題 1.2 研究的目的 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適應(yīng)性技術(shù)研究。 1.3 研究的意義 本課題對于農(nóng)藝調(diào)查意義是：通過對測定數(shù)據(jù)的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)的農(nóng)藝參數(shù)。為國外引進采棉機田間作業(yè)參數(shù)的適時調(diào)節(jié)及國產(chǎn)采棉機的研制、發(fā)展及改進優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。 二 課題所涉及的問題在國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析 2.1 國內(nèi)外采棉機研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 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)和裝備進行研發(fā)。1993 年以后引進美國水平摘錠采棉機。先后引進了 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，而且也很難達到國外機采棉指標的水平。 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)用精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)配套工作，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1-2]。 2.2.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。例如石河子大學畢新勝早在2007年就針對采棉機采摘頭水平摘錠的工作機理進行了研究。大學付長兵、司學富、李小利等2011年針對水平摘錠式采棉機采棉原理及關(guān)鍵零部件進行了全面分析。石河子大學楊濤、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控制方面的研究上。例如：大學田虎楠等采用FLUENT軟件進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)大學李鵬等進行了采棉機測產(chǎn)系統(tǒng)智能監(jiān)控技術(shù)研究。石河子大學李景彬等進行了采棉機視覺導(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，提取采棉機在田間作業(yè)時導(dǎo)航路線。大學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)[3-10]。 國外引進的大型農(nóng)業(yè)機械一般都是利用大量田間試驗不斷進行調(diào)試來適應(yīng)當?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者作了研究：石河子大學劉克毅、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)速和采棉機前進速度為試驗因素，進行三次重復(fù)試驗，獲得了最優(yōu)滾筒轉(zhuǎn)速及前進速度。石河子大學閻金剛、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)墾科學院機械裝備研究所康建明、陳學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、撞落棉率為目標函數(shù)，對影響該機采收性能的結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)進行優(yōu)化試驗研究[11-12]。 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，進一步促進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行全面分析，可對大型采棉機械的采收質(zhì)量進行預(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。 3、 對課題所涉及的任務(wù)要求 任務(wù)要求：對采收期棉花植株特性測定,得到所需數(shù)據(jù)，并通過對數(shù)據(jù)的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)的農(nóng)藝參數(shù)。 四 本課題需要重點研究的關(guān)鍵的問題 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，本文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 本文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、棉花吐絮程度、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)。 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， 五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 完成本課題所必須做的工作有利用學校圖書館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料，了解采棉機的各方面資料。關(guān)鍵問題可請求老師指導(dǎo)或通過同學討論，并實地測量所需數(shù)據(jù)和性能指標，并對數(shù)據(jù)進行整理總結(jié)，通過對數(shù)據(jù)的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)的農(nóng)藝參數(shù)。 六 工作進度計劃 第1周—第2周 通過查找文獻資料，撰寫開題報告。 第3周—第5周 對采收期棉花植株特性測定。 第6周—第9周 對測后數(shù)據(jù)進行整理總結(jié)，并進行分析。 第10周—第12周 對總結(jié)后的數(shù)據(jù)中各個因素分析得到主要因素，并撰寫論文。 第13周—第14周 整理資料準備答辯。 七 參考文獻 [1] 沐森林,孫勇飛,陳長林,石磊,張玉同.4MZ―2.6型復(fù)指桿式采棉機的設(shè)計及試驗研究[J].中國農(nóng)機化學報,2014,03:27-30. 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[12] 康建明,陳學庚,溫浩軍,王士國. 梳齒式采棉機采收性能影響因素的試驗研究[J].農(nóng)機化研究，2011,04:121-125. 學生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 2016屆畢業(yè)設(shè)計開題報告 基于水平式采摘頭適應(yīng)性的矮化密植機采棉農(nóng)藝參數(shù)分析專業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化班級 16 2班報告人 姚振濤指導(dǎo)老師 李平 2015 11 26 目錄 1課題研究的目的與意義2課題內(nèi)容3課題需要重點研究關(guān)鍵的問題4已經(jīng)完成的工作5課題進程安排 11 研究目的與意義 具有獨特的環(huán)境 植棉業(yè)是最大的農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè) 而棉花采收已成為嚴重制約棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸 發(fā)展棉花收獲機械化勢在必行 棉花采收機械主要為進口 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 故需對諸多影響因素進行綜合分析研究 建立故障樹模型 通過對模型的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)的農(nóng)藝參數(shù) 為國外引進采棉機田間作業(yè)參數(shù)的適時調(diào)節(jié)及國產(chǎn)采棉機的研制 發(fā)展及改進優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)和技術(shù)參考 22 課題內(nèi)容 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) 采用故障樹分析方法 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適應(yīng)性技術(shù)研究 建立基于采摘質(zhì)量的采棉機采摘系統(tǒng)田間作業(yè)質(zhì)量故障樹模型 對模型分析得到影響采棉機采摘質(zhì)量的主因素 并獲得與采棉機相適應(yīng)的農(nóng)藝參數(shù) 33 課題需要重點研究關(guān)鍵的問題 關(guān)鍵問題本課題主要問題是對采棉機采摘頭適應(yīng)性分析研究和相對應(yīng)農(nóng)藝特性參數(shù)的分析研究 凱斯620采棉機采收前后對比 約翰迪爾9996采棉機采收前后對比 4 已經(jīng)完成的工作 本課題已經(jīng)調(diào)查測試的內(nèi)容包括以下內(nèi)容 棉花采收期植株特性 棉花植株高度 寬度 棉花吐絮程度 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) 并進行成熟度的計算 同時進行自然落地棉的調(diào)查 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 計算化學脫葉程度 45 課題進程安排 Thanks 謝謝觀看