1清雜系統工作原理及總體結構設計

1．1清雜系統的工作原理

清雜系統主要包括氣流式分離和機械式分離兩個部分。氣流式除雜的原理是利用雜質與棉花的懸浮特性不同，在氣流輸送過程中兩者的氣動性能不一樣，通過改變氣流輸送過程中氣流速度和方向，使質量明顯較大、運動慣性比較大的重雜由于難以改變原有的運動方向而分離出籽棉流，達到除雜的目的。機械式除雜的原理是利用籽棉與雜質顆粒大小、表面狀態、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工作部件的配合，將密度大于或小于籽棉的雜質從籽棉中分離出去。

1．2清雜系統的總體結構及主要部件的建模

1．2．1清雜系統的結構總圖清雜系統主要由喂棉口、釘齒滾筒、格條柵、出棉閉風器、出棉絞輪、出雜閉風器、出雜絞輪和出棉口等組成。清雜系統工作時，經過采摘頭采摘的棉花通過輸棉通道以一定的速度由喂棉口進入清雜系統，滾筒在旋轉的過程中會對棉花進行擊打，使之疏松，在棉花運動的過程中，依附在棉花上的雜質會與格條柵產生摩擦，在滾筒離心力、棉雜重力、摩擦力和風機負壓風的作用下，使雜質和棉花分離。雜質在重力和風力的作用下，通過出雜絞輪排出清雜系統，除雜后的棉花在滾筒的帶動下由出棉絞輪排出清雜系統，至此完成棉花和雜質的最終分離。釘齒滾筒在外力的驅動下逆時針旋轉，對棉花進行擊打，再結合周圍的部件實現棉花與雜質的分離;格條柵具有清選和分離雜質的作用，在清雜的過程中，棉花隨著滾筒的轉動而運動，并與格條柵摩擦，雜質沿著格條柵的間隙下落，進入集雜箱;絞輪主要是為了防止棉花或者雜質在出口產生堵塞情況，采用絞輪裝置，使得棉花或者雜質順利地離開清雜系統;閉風器能夠隔絕系統內部與外界氣壓，保證清雜系統內的負壓狀態，更好地清理棉花以及排出雜質。

2釘齒滾筒與棉花的運動學特性分析

釘齒滾筒是清雜系統的重要部件，通過對清雜過程中釘齒滾筒與棉花的運動狀態進行模擬，得到精確的滾筒轉速與棉花的運動特性，可以達到更好的清雜效果，用于指導實際生產。

2．1運動學特性分析

2．1．1載荷大小對釘齒滾筒運動學特性的影響分別設定釘齒滾筒的轉速以及棉花進入喂棉口速度為額定值，運用ADAMS軟件，設置棉花施加給釘齒滾筒的載荷分別為20，40，80，120N，對4種工作情況進行模擬，可以得到釘齒滾筒的運動學特性分析。對比以上情況，由圖6分析可知:當施加給滾筒的載荷越大時，釘齒滾筒的擾動越劇烈。

2．1．2釘齒滾筒轉速對棉花運動的影響設定棉花進入喂棉口的速度以及棉花施加給釘齒滾的載荷一致，分別設置釘齒滾筒的轉速為60，100，200，400r/min，利用ADAMS軟件對棉花運動情況進行模擬。對比以上情況，由圖7分析可知:當釘齒滾筒的轉速不斷增大時，棉花的運動情況越來越劇烈;當滾筒轉速為200～400r/min時，棉花與雜質的分離效果較為理想。實驗表明，當釘齒滾筒轉速為350r/min時，清雜效果最佳。

3結論

1)結合實際情況，選擇了較為合理的除雜方式，對除雜原理進行了分析比較。2)確定了清雜系統的總體設計結構，對關鍵的零部件進行三維建模，明確了各主要部件的功能。3)運用ADAMS軟件，對不同載荷以及不同轉速的情況下，釘齒滾筒以及棉花的運動情況分別進行了模擬分析，探究了載荷以及轉速對清雜系統工作情況的影響，結果表明:在載荷越大的情況下，釘齒滾筒的擾動越劇烈;當釘齒滾筒的轉速為200～400r/min時，清雜效果最為理想。

作者：陳宏 王維新 董長燕 單位：石河子大學機械電氣工程學院