1清雜系統(tǒng)工作原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1．1清雜系統(tǒng)的工作原理

清雜系統(tǒng)主要包括氣流式分離和機(jī)械式分離兩個(gè)部分。氣流式除雜的原理是利用雜質(zhì)與棉花的懸浮特性不同，在氣流輸送過(guò)程中兩者的氣動(dòng)性能不一樣，通過(guò)改變氣流輸送過(guò)程中氣流速度和方向，使質(zhì)量明顯較大、運(yùn)動(dòng)慣性比較大的重雜由于難以改變?cè)械倪\(yùn)動(dòng)方向而分離出籽棉流，達(dá)到除雜的目的。機(jī)械式除雜的原理是利用籽棉與雜質(zhì)顆粒大小、表面狀態(tài)、密度、彈性、硬度等的差別，借助于刺釘滾筒或鋸齒滾筒與有關(guān)工作部件的配合，將密度大于或小于籽棉的雜質(zhì)從籽棉中分離出去。

1．2清雜系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及主要部件的建模

1．2．1清雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)總圖清雜系統(tǒng)主要由喂棉口、釘齒滾筒、格條柵、出棉閉風(fēng)器、出棉絞輪、出雜閉風(fēng)器、出雜絞輪和出棉口等組成。清雜系統(tǒng)工作時(shí)，經(jīng)過(guò)采摘頭采摘的棉花通過(guò)輸棉通道以一定的速度由喂棉口進(jìn)入清雜系統(tǒng)，滾筒在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)對(duì)棉花進(jìn)行擊打，使之疏松，在棉花運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，依附在棉花上的雜質(zhì)會(huì)與格條柵產(chǎn)生摩擦，在滾筒離心力、棉雜重力、摩擦力和風(fēng)機(jī)負(fù)壓風(fēng)的作用下，使雜質(zhì)和棉花分離。雜質(zhì)在重力和風(fēng)力的作用下，通過(guò)出雜絞輪排出清雜系統(tǒng)，除雜后的棉花在滾筒的帶動(dòng)下由出棉絞輪排出清雜系統(tǒng)，至此完成棉花和雜質(zhì)的最終分離。釘齒滾筒在外力的驅(qū)動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，對(duì)棉花進(jìn)行擊打，再結(jié)合周圍的部件實(shí)現(xiàn)棉花與雜質(zhì)的分離;格條柵具有清選和分離雜質(zhì)的作用，在清雜的過(guò)程中，棉花隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，并與格條柵摩擦，雜質(zhì)沿著格條柵的間隙下落，進(jìn)入集雜箱;絞輪主要是為了防止棉花或者雜質(zhì)在出口產(chǎn)生堵塞情況，采用絞輪裝置，使得棉花或者雜質(zhì)順利地離開(kāi)清雜系統(tǒng);閉風(fēng)器能夠隔絕系統(tǒng)內(nèi)部與外界氣壓，保證清雜系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)壓狀態(tài)，更好地清理棉花以及排出雜質(zhì)。

2釘齒滾筒與棉花的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析

釘齒滾筒是清雜系統(tǒng)的重要部件，通過(guò)對(duì)清雜過(guò)程中釘齒滾筒與棉花的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行模擬，得到精確的滾筒轉(zhuǎn)速與棉花的運(yùn)動(dòng)特性，可以達(dá)到更好的清雜效果，用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

2．1運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析

2．1．1載荷大小對(duì)釘齒滾筒運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的影響分別設(shè)定釘齒滾筒的轉(zhuǎn)速以及棉花進(jìn)入喂棉口速度為額定值，運(yùn)用ADAMS軟件，設(shè)置棉花施加給釘齒滾筒的載荷分別為20，40，80，120N，對(duì)4種工作情況進(jìn)行模擬，可以得到釘齒滾筒的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析。對(duì)比以上情況，由圖6分析可知:當(dāng)施加給滾筒的載荷越大時(shí)，釘齒滾筒的擾動(dòng)越劇烈。

2．1．2釘齒滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)棉花運(yùn)動(dòng)的影響設(shè)定棉花進(jìn)入喂棉口的速度以及棉花施加給釘齒滾的載荷一致，分別設(shè)置釘齒滾筒的轉(zhuǎn)速為60，100，200，400r/min，利用ADAMS軟件對(duì)棉花運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行模擬。對(duì)比以上情況，由圖7分析可知:當(dāng)釘齒滾筒的轉(zhuǎn)速不斷增大時(shí)，棉花的運(yùn)動(dòng)情況越來(lái)越劇烈;當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速為200～400r/min時(shí)，棉花與雜質(zhì)的分離效果較為理想。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)釘齒滾筒轉(zhuǎn)速為350r/min時(shí)，清雜效果最佳。

3結(jié)論

1)結(jié)合實(shí)際情況，選擇了較為合理的除雜方式，對(duì)除雜原理進(jìn)行了分析比較。2)確定了清雜系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)關(guān)鍵的零部件進(jìn)行三維建模，明確了各主要部件的功能。3)運(yùn)用ADAMS軟件，對(duì)不同載荷以及不同轉(zhuǎn)速的情況下，釘齒滾筒以及棉花的運(yùn)動(dòng)情況分別進(jìn)行了模擬分析，探究了載荷以及轉(zhuǎn)速對(duì)清雜系統(tǒng)工作情況的影響，結(jié)果表明:在載荷越大的情況下，釘齒滾筒的擾動(dòng)越劇烈;當(dāng)釘齒滾筒的轉(zhuǎn)速為200～400r/min時(shí)，清雜效果最為理想。

作者：陳宏 王維新 董長(zhǎng)燕 單位：石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院