水平摘錠式采棉機采棉頭脫棉盤調整機構的設計

楊 瀟，章如權，唐永飛

（鐵建重工新疆有限公司，新疆烏魯木齊 830026）

0 引言

采棉頭是采棉機的采收部件，整個棉花采收過程需經過采摘、脫棉、清洗三個階段，脫棉環節是保證下一個周期采摘的前提條件，脫棉效果的好壞取決于脫棉盤與摘錠之間的距離。脫棉盤調整機構作為采棉頭脫卸籽棉的核心部件，可調整脫棉盤與摘錠之間的間隙，利用脫棉盤凸起部分產生的垂直于摘錠軸線方向的作用力與摘錠相互作用，將纏繞在摘錠表面的籽棉脫卸[1-7]。脫棉盤工作過程中存在較大的磨損，采棉頭結構緊密且可操作空間較小,因此需要不斷調節脫棉盤與摘錠之間的距離，每個采棉頭上都可安裝脫棉盤調整機構從而提高棉花采收效率，做為采收關鍵損耗部件，脫棉盤極易發生損壞，由于采棉頭結構緊密空間較小，使得更換操作不便、費時費力，而棉花收獲具有很強的季節性，適合采收的時間僅有45天左右，因此對更換維修采棉機零部件要求快速、高效以及能夠保證整機的可靠性能[8-9]。目前國內市面上采棉機的脫棉盤調整機構，按鎖定部件不同一般分為兩種，一種靠鎖緊螺母鎖定，另一種靠滑動離合器鎖定。其中，采用鎖緊螺母鎖定的脫棉盤調整機構占大多數，如圖1，但其連接軸為實心方軸，與脫棉柱靠外部螺栓連接[10]，由于空間狹小，拆裝維護繁瑣。還有一少部分采棉機脫棉盤調整機構采用滑動離合器鎖定[11]，其結構復雜，故障率高。

圖1 現有脫棉盤調整機構示意

綜上所述，如何有效地解決脫棉盤調整機構快速調節以及拆裝維護繁瑣等問題是目前迫切需要解決的。為解決上述問題，本文介紹了一種可快速調節以及拆裝維護便捷的脫棉盤調整機構（專利號：CN201821187184.7）。

1 結構及工作原理

1.1 脫棉盤調整機構在水平摘錠式采棉機上的安裝位置

如圖2，每個水平摘錠式采棉機采棉頭上均可安裝此脫棉盤調整機構從而提高棉花采收效率，每個采棉頭安裝有兩個脫棉盤調整機構。

圖2 脫棉盤調整機構安裝位置示意

1.2 結構

新型脫棉盤調整機構包括鎖緊螺母、固定殼體、軸承套、連接軸、長螺栓、彈性圓柱銷。其中連接軸與軸承套轉動連接且能夠隨軸承套沿軸向同步移動，連接軸具有中空腔體，連接軸的一端插接有彈性圓柱銷，另一端穿入長螺栓，長螺栓穿過中空腔體（圖3）。

圖3 新型脫棉盤調整機構工作示意

圖3 新型脫棉盤調整機構結構示意

1.3 工作原理

如圖4，此脫棉盤調整機構在具有一個或兩個采摘滾筒的采棉頭中使用，采摘滾筒具有多列成排的旋轉摘錠，脫棉盤調整機構與脫棉盤連接與成排摘錠配合使用。

應用此調整機構調節脫棉盤相對摘錠的位置時，首先松開鎖緊螺母，將軸承套與固定殼體解鎖，其次轉動軸承套，此處因軸承套與固定殼體采用螺紋配合，軸承套的轉動可轉化為軸向運動，軸承套與連接軸沿軸向相對固定，軸承套可帶動連接軸同步軸向移動，與連接軸固定連接的脫棉盤隨之同步移動，實現了調整脫棉盤相對于摘錠間距的功能。同時此結構通過彈性圓柱銷對連接軸和脫棉盤限位，防止其相對轉動，由于連接軸采用空心軸，并通過長螺栓與脫棉盤連接，實現了連接軸與脫棉盤的可拆卸固定連接。在拆卸時，只需擰下長螺栓，拔出彈性圓柱銷即可，拆裝維護方便，避免了通過外部螺栓連接受空間限制拆卸不便、費時費力的問題。

1.4 主要技術特點

本結構與現有脫棉盤調整機構相比存在以下特點：

（1）傳動軸結構不同。圖1傳動軸結構為實心軸，傳動軸的法蘭盤通過緊固件與脫棉盤連接，當需更換脫棉盤時，需卸下緊固件，因緊固件空間狹小，且需轉動傳動軸及相連接的傳動部件進行拆卸，費時費力。本結構與之不同，傳動軸創造性地使用空心軸，空心處具有長螺栓用于連接安裝脫棉盤，當需更換脫棉盤時，只需擰下長螺栓，拔出彈性圓柱銷即可分離傳動軸與脫棉盤，拆裝維護方便、快捷。

（2）調節軸承套結構不同。圖1調節軸承套結構為實心部分，軸承套與法蘭套之間通過螺紋連接，通過調節螺紋的相對距離調節脫棉盤的高度，與本結構相比脫棉盤調節距離有限，并且安裝調節不便，結構復雜，安裝時間較長，效率較低。

綜上所述，本技術方案優勢在于結構簡單，調整脫棉盤操作便利，可快速進行更換與調節節省維保時間。

2 應用情況

目前，此脫棉盤調整機構已大批量運用到鐵建重工新疆有限公司生產的6行箱式采棉機、6行采棉打包機和3行采棉打包機等產品上，截至目前，實現新增銷售額12 463萬元，新增營業利潤1 048.69萬元。并在新疆南、北疆地區進行了大面積采收作業試驗，經過機主與服務人員驗證，此脫棉盤調整機構的實施可以在有效的空間內，快速調節脫棉盤與摘錠之間的距離，同時解決脫棉盤拆裝維護繁瑣的問題，如表1，以鐵建重工6行采棉打包機為例，使用常規調整結構時，更換12組脫棉盤，需使用4小時，應用此結構只需要2小時，大幅提升脫棉盤拆裝維修效率50%，單采季需更換維保脫棉盤15次左右，有效提升采棉機采效率，提高了經濟效益，取得了良好的使用效果。同時此結構后續還將在四行箱式采棉機、四行采棉打包機等機具上得到更加廣泛應用。

表1 4MZ-6采棉打包機脫棉盤維保時間

3 結論

應用本技術方案，解決了采棉機機械技術領域兩大問題：（1）提高了采棉頭脫棉盤調整機構安裝拆卸效率；（2）解決了采棉頭脫棉盤調整機構調節脫棉盤高度行程的難題。應用本結構的采棉機產品實現了棉花收獲的機械化作業，相關技術自主可控，打破了國外的技術壟斷。采用此技術既可減輕勞動強度，提高勞動生產率，擴大規模經營成果，從整體上提高收獲質量以及棉花品質的一致性，增加了棉花生產進度和質量的可控性，完全符合農業工業化、現代化的發展思路。