4MSB-300型背负式采棉机的改进

李红斌，郑 炫，何艳红（.新疆科神农业装备科技开发股份有限公司，新疆　石河子　83000；.新疆农垦科学院 机械装备研究所）

4MSB-300型背负式采棉机的改进

李红斌1，郑 炫2，何艳红1
（1.新疆科神农业装备科技开发股份有限公司，新疆石河子832000；2.新疆农垦科学院 机械装备研究所）

针对目前背负式采棉机存在的连接方式不合理，造成田间转弯困难，卸棉箱的开门机构需要人工进行开启、锁紧，浪费劳力等问题，对其结构进行改进，并进行了试验，达到改进效果。

采棉机背负式改进

近几年人工采摘棉花成本逐年提高，棉花机械化采摘越来越受欢迎，因此科神公司研发了4MSB-300新型梳齿背负式采棉机。该采棉机结构简单，只需配套中型马力拖拉机即可作业，采摘不受种植模式影响，通过这几年的田间试验、反馈、改进，经兵团检验检测中心检验：该机作业性能良好，采净率96.5%，含杂率15.1%，符合棉花收获机国家标准［1］，但是该机型还存在作业效率低，性能不稳定，整体结构有待优化等问题，试验中比较突出的问题是挂接方式不合理，转弯困难；卸棉箱的开门机构需要人工开启、锁紧，浪费劳力等。

1　问题提出

4MSB-300型梳齿式采棉机采头与拖拉机前端安装的配重铁机头的螺纹孔连接，属于一体连接；清理箱前伸出的两悬臂通过圆柱销挂接在拖拉机左右后桥上；装载棉花的卸棉箱又挂接在清理箱后面，整个采棉机属于三段连接，连接后的总长度在13 m左右。如果转弯半径过小，有可能造成清理箱的带轮挤在清理箱牵引架上或者清理箱挤在卸棉箱上，容易形成三角形闭环，直接影响中间段的转动功能，因此中间段是改造的重点。

对于卸棉箱的开门机构每次需要人工完成，是不符合全程机械化要求的，属于结构设计缺陷，必须进行全新设计。

2　改进设计

方案一：将清理箱固定在拖拉机后方，卸棉箱挂接在清理箱后，采头固定在拖拉机前方，整体属于两体连接。由于清理箱重，必须设计固定架，而固定架和风机都固定在拖拉机上，占用空间大，因此需另外设计固定架，造成了安装、拆卸麻烦，所以该方案未采纳。方案二：将风机与拖拉机三点悬挂，清理箱与卸棉箱采用整合设计，即采用一个大架一套地轮，整体属于两体连接。该方案相对简单，最终确定采用此方案，2015年春制造了样机（图1、图2）。

卸棉箱的开门机构参考公司研发的自走式采棉机的开门机构，以及矿用自卸汽车四种后开门机构［2］，其特点是开门主动机构，关门靠自身重量完成，而采棉机的厢门面积大，结构轻，关门撞击又出现回弹，影响锁紧机构的同步锁紧，必须采用主动开门，主动关门机构，通过研究采用曲柄连杆机构将门的开启、关闭动作固定化，减少回弹，方便实现锁紧功能。

图1　背负式采棉机改造前

图2　背负式采棉机改造后

2.1风机系统

风机机架与拖拉机三点悬挂连接属于成熟技术，在样机做好后进行大角度转动测试时，却发现吹棉软管出现问题，原因是由于连接距离过长，距离转动中心较远，大角度转动后，被延伸拉长，出现下吹棉伸缩软管一头被掰掉。原先风机是多功能双管路风机，既要实现吸棉作业，又要实现吹棉作业，而吹棉软管刚好在转动区内。通过技术讨论决定将风机功能单元分离，将吹棉风机和吹棉管路后移，即双管路风机变单管路风机，后面单另增加一个风机进行吹棉作业。风机系统结构改造如图3、图4所示。

2.2清理箱与卸棉箱的整合

原先清理箱挂接在拖拉机后桥大梁上，清理箱装有转向万向轮，在拖拉机转弯时，拖拉机后轮着地，摩擦力很大，后面牵引的清理箱重，其地轮摩擦力大，清理箱前面与拖拉机又属于一体连接，所以转弯时负荷很重，转弯困难。改进设计后将清理箱与卸棉箱固定在一个大机架上，采用了一组地轮支撑，前端悬挂销活连接挂接在风机架上，方便了转弯。

样机在工厂空载移动测试中，发现地轮前端偏重严重，重量都压在风机架上。设计时只考虑了作业装满棉花前后要达到平衡，没有考虑到空载及公路运输时的状况，空载运输时速度快，颠簸较大，危险性高。综合考虑，将整个重心向后偏移，使空载时，前端稍重，重心依然压在拖拉机端，而满棉花后，虽然重心在后面的卸棉箱上，但是由于前端拖拉机的自重，再加上作业速度慢，安全也没有问题。经过对样机地轮位置的重新变换，再进行移动运输测试，机架前后重量均衡，达到了技改效果。

图3　风机系统改造前

图4　风机系统改造后

2.3卸棉箱开门机构的改造

图5　棉箱开门机构改造前

图6　棉箱开门机构改造后

原先的卸棉箱的开门机构是在棉箱升举时通过钢丝绳拉动，打开棉箱后面的厢门板，关门时靠厢门板的自身重量关闭，考虑到钢丝绳都是弹性连接，为防止在作业过程中门意外打开出现漏花现象，设计了锁紧机构。而门的锁紧机构必须由人来打开和锁紧，增加了劳动量，而且繁琐。因此参考采棉机集棉厢厢门启闭机构设计了曲柄连杆机构［3］，其中锁紧机构在自走式采棉机已经使用，效果好，可直接采用。采用曲柄连杆全新设计的卸棉箱开门机构开关门位置固定准确，方便同步锁紧，已经申报专利。

3　试验情况

2015年10月改造后的采棉机在141团3连进行田间采收试验，重点是对改进后的结构进行负荷测试，结果如下：

3.1风机系统

（1）运转平稳，机架强度足够；

（2）吸棉管道通畅，没有卡塞现象；

（3）田间转弯过程中，传动轴没有别死现象；

改造前清理箱与拖拉机属于死连接一体化设计，没有转弯问题，这次重点测试了在工作转速较高、重负荷、极限角度下传动轴的运转情况，经过多次转弯试验，没有发现问题。

3.2清理箱、卸棉箱系统

（1）清理箱与卸棉箱的一体化设计，减少了一组地轮的支撑，前后部件更加紧凑。

（2）行走平稳，一体机架没有出现断裂现象，强度足够。

（3）吹棉管道通畅，没有卡塞现象。

（4）田间转弯过程中，转弯灵活。

3.3卸棉箱开门机构

开门机构进行了田间反复试验，试验过程中开门、关门过程连贯、流畅，没有死点位置，达到了自动开门、关门的目的，同时为下面的锁紧机构提供了准确的开关位置和时间，方便锁紧。

4　结论

经空载、负荷试验测试，改装的三点悬挂风机和清理箱与卸棉箱整体设计，转弯灵活，机具运转平稳；开关门机构灵活实用，其他作业参数不受影响，符合原设计要求，达到了改进的目的，为机具的整体结构优化又推进了一步。

［1］康建明，温浩军，王士国等.4MCS-3000型梳齿式棉花联合收获机的设计与试验［J］.中国农机学报，2014（1）：145～151.

［2］邹彬，聂尚波，王秀丽.矿用自卸汽车四种后开门机构［J］.矿用汽车，2009（4）：12～14

［3］秦朝民 陈学庚 温浩军等.采棉机集棉厢厢门启闭机构设计［J］.新疆农机化，2012（6）：22～23.

Improvement of 4MSB-300 backpack cotton picker

LI Hong-bin1，ZHENG Xuan2，HE Yan-hong1
（1.Xinjiang Keshen agricultural equipment science and technology development Co.，Ltd，Shihezi，832000，Xinjiang，China.2. Mechanical equipment research institut，Xinjiang academy of agricultural reclamation.）

The present type of backpack cotton picker hasmany defectsand existing problemssuch asunreasonable link mode and so on，these defectsresult in difficulties in turning around in field and waste of labour force when opening and locking the opening mechanism of cotton unloading trunk.Aim at these problems，researchers have improved the structure of these mechinery and carried on related experiments and tests，the results indicted that，through the improvement，each index and function ofthe backpack cotton picker have both met the requirments.

Cotton picker；Backpack；Improvement

1007-7782（2015）06-0018-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.06.007

S225.911

A

2015-12-19

“：十二五”国家科技支撑计划项目（2011BAF07B02）