小文章两种拔杆机构功耗及拔杆效果对比分析

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1、两种拔杆机构功耗及拔杆效果对比分析陈换美I王子文2郭振华'摘要：本文分析两种拔杆机构的功率及阻力消耗，为设计拔棉杆机提供参考。实践表明：铲刀拔杆机构阻力消耗小，但在实际生产重易挂棉杆，产生壅土现彖；提辘拔杆相对铲刀机构阻力消耗大，但工作平稳可靠。关键词：铲刀；提辘；棉杆；功耗地膜覆盖技术广泛应用于棉花种植，棉□屮的地膜冋收关系到农业的可持续发展。地膜回收前要求首先将棉田中的棉杆拔去或粉碎还田，这样才能保证收膜的顺利进行。目前拔棉杆主要采用两种方法：一种是铲刀式拔棉杆，通过犁铲入土一定深度，将棉杆从根部铲断，达到拔棉杆的效果；另一种是提辘式拔杆，提辘以旋切的方

2、式将棉杆从根部切断并拔出。1・1铲刀式拔棉杆铲刀式的拔棉秆原理：由人字形铲刀（如图1）在拖拉机拉力的带动下，入土一定深度，以划切的方式将棉杆根部铲断同时将土疏松后把地膜起出地面，使地膜暴露在地表，方便对地膜的冋收。这种方式便于使用拔杆轮将棉杆拔出，实现膜秆分离，从而降低收膜机构的阻力。图1人字形铲刀'阴获美女巴音郭楞职业技术学院机电系讲师841000库尔勒市2王子文男河北联合大学教授3郭振华男巴音郭楞职业技术学院冶金系讲师铲刀式拔棉秆机构的主要工作部件是一个人字形铲刀（有两个犁铲按人字形以一定角度焊接而成）（图1）,它入土后以一定的速度将棉根横向切断，再由拨

3、杆轮和抛秆轮把棉秆拔出来。1.2铲刀的功耗影响铲刀牵引阻力的参数有两类：一是跟土壤相关的不可变参数，例如土壤和金属之间的摩擦系数以及土壤粘度系数等；另一类是与铲刀的形状有关的1变参数，例如入土角、起土角、刀板宽度等，可以通过改变这两类参数的组合来改变铲刀牵引阻力的大小。在铲刀的所有ZCX2单片铲刀结构及参数乔意图I：角对铲刀牵引阻影响大小，可211105心O勺£◊参数屮，碎土角。和推土角F是对铲刀阻力影响最大的。通过数学模型⑶来分析碎土角和推图3牵引阻力与碎土角、推土角关系知铲刀阻力与推土角Y成近似反比关系，牵引阻力随推土角增大而减小，且变化率逐渐降低，当推

4、土角Y在6（）。左右时牵引阻力接近最小值。铲刀阻力与碎土角G成正比的关系，牵引阻力随碎土角U的增大而增大，当碎土角在10°〜30°间牵引阻力变化较缓慢，a在50°左右时牵引力会突然增大。考虑到铲刀的碎土效果和入土效果，通过分析选定碎土角取15°〜20°较为合适，推土角取45°〜50°较为合适。铲刀各项参数选取如下：表1铲刀的参数碎土:角a:推土入土起土刀板顶角Y角2角八角W刀板宽度3刀板刃长n土壤变形面与切削面夹角B人字铲20°45°20°15°52°0.10m1.00m64°表2土壤参数入土深土壤相关系数土壤金属摩前进速土壤内摩土壤容重必度力CA擦角0a度

5、K擦角①人字铲0.07m30.617.420°4km/h24°12.30kN/m3经过计算⑵得出，单人字铲刀牵引阻力为17・5kw。2.1提辗拔杆机构提馄拔棉秆的原理：提辘轴向均匀安装三把刀片（图4是旋切刀具模型），采用入土旋切的方式，刀片入土一定深度将棉杆根切断，旋传的刀具将土壤向后抛送的同时将棉秆提拔出来，地膜从提辘上部越过平铺到地表，实现膜秆分离,便于捡膜机构拾膜。图4旋切刀具模型2.2提辗的主要参数与阻力关系影响提银式拔棉秆机功耗人小的主要参数包括机具牵引速度、提辘直径和耕深比、提辘转速。经过多次实验、计算分析得到了牵引速度和牵引阻力的函数关系（如图

6、5）,提辘转速和功率消耗函数关系（如图6）,提辘直径耕深之比和牵引阻力函数关系（如图7）。20151050123456前进速度（km/h）550502211图5牵引速度与牵引阻力关系图100150200250300350提辐转速(r/min)图6提车昆转速与功率消耗关系图(吏)罢R图7提辗直径耕深之比与阻力关系图由上面的牵引阻力与各参数函数关系图可知，牵引阻力与前进速度和提辘转速是递增函数关系，与提辘直径耕深之比是递减函数关系。综合分析捉馄作业效果与阻力消耗的关系，最终确定在提馄式拔棉秆作业屮，提滚直径与耕深Z比选择1.4比较合适。在保证拖拉机的牵引速度为4

7、km/h的情况下，经过多次试验，提辗转速在320〜360r/min范围内对棉杆根部提拔效果较好，最终提辘转速选择340r/mino当拖拉机前进速度保持在4km/h,作业幅宽1.4米，提馄转速选择340r/min时，捉馄在沙性土壤屮时，通过计算得到的牵引功率为28kw左右⑴。3实验结果分析（1）铲刀式拔棉秆机构在棉田中的实践结果分析在待作业的土壤表面上杂草和棉秆较少的情况下，拖拉机实际牵引力与理论计算得到的数值相差不大。但是在实地实验时，由于棉田内有大量的棉秆，阻力的功消耗实际值比理论计算得数值大的多。经通过实验我们述发现，用铲刀式拔棉杆机进行作业时，当棉秆比

8、较低（600mm以下）的情况下,拔棉秆机作业起来比较