南疆机采棉静电清杂工况下清杂效果与杂质体系电能分布规律相关关系研究

The region of southern Xinjiang is high-quality cotton producing areas in China,the mode cotton-harvested machine plucking is the main mode of production,the machine picking cotton area accounts for 90% of the total area,but there are composition complex and high content of impurities in machine picking cotton,that make the cotton quality decreasing obviously.This project is to machine picking cotton as the research object,Using electrostatic way to removal of impurities of machine picking cotton,But the problem of the correlation between the effect of removal of impurities and the distribution of electric energy of system of impurities is not solved, according to this,this project focus on the following work:1.study on the physical characteristic parameters of system of impurities,set up the characteristic equation of system of impurities;2.study on the distribution of electric energy of system of impurities,establish the distribution of electric energy model of system of impurities;3.study on the minimum stress of each impurity separation,establish the correlation model of between the effect of removal of impurities and the distribution of electric energy of system of impurities;And put forward the control strategy of improving the effect of removal of impurities of machine picking cotton,give the derogation measures in the process of machine picking cotton.

新疆南部地区是我国优质棉花的主产区，采棉机采摘是南疆地区棉花收获的主要生产方式，占总面积的90%，但机采棉中杂质成分复杂、含量高，致使棉花品质明显下降。本项目以农一师垦区机采棉为研究对象，采用静电方式对机采棉进行清杂，但是机采棉杂质体系电能分布规律与清杂效果之间的相关关系问题还未解决，据此，本项目重点开展如下工作：1、研究机采棉杂质体系物理特性参数，建立机采棉杂质体系特征方程；2、研究杂质体系的电能分布特征和变化规律，建立机采棉的杂质体系电能分布规律模型；3、研究棉花与各杂质分离的最小应力，建立机采棉清杂效果与电能分布规律之间的相关关系模型；并以此提出提高机采棉清杂效果的控制策略，给出加工过程中的减损措施。

新疆棉区作为中国最大的棉区，棉花种植面积逐年增加；新疆南部地区作为长绒棉生产基地，棉花生产已经成为该地区的支柱性产业，近年来，随着农业机械化的迅猛发展，机械采收面积所占比重越来越大，但机采棉杂质含量高、杂质体系复杂、不宜清除致使棉花品质明显下降，对棉农的收益影响巨大。针对这一现实问题，本项目研究过程中，通过调研结合理论推导，掌握了机采棉杂质体系的物理特性和电学特性，以及机采棉清杂现状；研究了不同品种、不同杂质含量的机采棉清杂情况；利用分形理论和聚类分析对机采棉杂质体系进行了分析；利用CFD对机采棉与杂质分离运动进行了数值模拟，确定了机采棉和杂质体系的电能分布、机采棉与杂质分离的最小静电力；开发了机采棉静电清杂装置；通过调控影响机采棉清杂效率的因素参数，建立了机采棉清杂节能控制系统模型；通过现场试验，验证了模型的有效性，并对模型进行了完善；分析了静电场工况下机采棉杂质体系与机采棉清杂效果的相关关系，建立了相应的相关关系模型；试验结果表明：施加电场力后，当机采棉的飞入电场区的速度为6m/s，机采棉中残地膜分离的条件是棉瓣受到的电场力小于0.019N，且残地膜受到的电场力须大于0.29N；机采棉除杂输送装置在机采棉除杂输送过程中，保证清杂效果的前提下，通过节能控制系统，调节输送量与输送速度之间的匹配输送运行，可有效地降低功耗，相比与等时恒速输送，节能效率普遍在34%左右。并提出了机采棉清杂效果的优控策略，为机采棉清杂研究提供一个参考。