【摘 要】
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新疆是我国最大的棉花产区和商品棉基地,棉花作为新疆地区的一种重要经济作物具有极其重要的战略地位。采棉机作为一种大型棉花收获设备,因其低廉的棉花采摘成本和高效的棉花采摘效率,被广泛应用于我国新疆地区棉花收获过程。摘锭作为采棉机的关键核心零部件,其性能好坏直接决定了采棉机田间采棉质量和采棉效率;同时,摘锭也是采棉机消耗最多的易损件,田间作业过程摘锭钩齿易出现磨损失效的问题。针对采棉作业过程摘锭钩齿易发
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新疆是我国最大的棉花产区和商品棉基地,棉花作为新疆地区的一种重要经济作物具有极其重要的战略地位。采棉机作为一种大型棉花收获设备,因其低廉的棉花采摘成本和高效的棉花采摘效率,被广泛应用于我国新疆地区棉花收获过程。摘锭作为采棉机的关键核心零部件,其性能好坏直接决定了采棉机田间采棉质量和采棉效率;同时,摘锭也是采棉机消耗最多的易损件,田间作业过程摘锭钩齿易出现磨损失效的问题。针对采棉作业过程摘锭钩齿易发生磨损失效而对钩齿磨损失效机理认识不清的问题。本文以现有采棉机摘锭为研究对象,在阐述摘锭采棉作业机理的基础上,结合理论分析与有限元仿真分析,进行摘锭采棉及与棉秆碰撞过程的力学行为分析,通过摘锭镀层性能测试与田间试验,开展摘锭磨损失效机理研究,对比分析不同种类摘锭、不同安装位置钩齿磨损失效变化规律,表征钩齿磨损失效显微形貌,分析钩齿磨损失效原因,揭示田间采棉作业过程摘锭钩齿磨损失效机理。研究为进一步完善摘锭的磨损失效机理,指导摘锭表面高耐磨镀层的构筑,实现高耐磨性采棉机摘锭的国产化提供参考依据。主要研究内容如下:（1）采棉作业过程摘锭的力学行为与仿真分析。分析了摘锭采棉作业机理,确定了摘锭磨损易发生位置,开展了摘锭采棉力学分析及与棉秆碰撞力学分析,建立了摘锭仿真模型,结合有限元仿真分析与碰撞仿真分析,揭示了摘锭采棉及与棉秆碰撞过程的应力和应变分布规律,探明了采棉作业过程摘锭钩齿易发生失效的危险部位及摘锭与棉秆易发生碰撞区域。（2）摘锭田间试验方案与镀层性能测试及磨损表征方法。为探究造成摘锭钩齿磨损失效原因及摘锭钩齿磨损失效演变过程,试验选用不同种类摘锭进行田间试验,获取了不同安装高度位置田间试验摘锭样本,制定了摘锭镀层表截面显微形貌、硬度、结合力、物相结构、元素成分及耐腐蚀性的测试方案与田间试验摘锭样本磨损表征方法。（3）摘锭表面镀层性能的测试与分析。为探究镀层性能对摘锭田间作业耐磨性的影响,研究结合摘锭结构参数,确定了摘锭样本的制作与表征方法,采用扫描电子显微镜、显微硬度仪、涂层结合力测试仪、X射线衍射仪、能谱仪及电化学工作站等仪器,对比分析了摘锭镀层的表截面显微形貌、硬度、结合力、物相结构、元素成分及耐腐蚀性。结果为不同种类摘锭田间作业磨损失效变化分析提供参考依据。（4）摘锭钩齿磨损失效机理的试验研究。表征了田间试验摘锭样本磨损失效变化,提取了摘锭钩齿的磨损面积与磨损宽度,描述了摘锭钩齿的磨损变化规律,对比了不同种类摘锭、不同安装高度位置处钩齿磨损失效变化,表征了摘锭钩齿磨损失效形貌,分析了钩齿磨损失效原因,揭示了田间采棉作业过程摘锭钩齿磨损失效机理,得出了摘锭钩齿的磨损主要是磨粒磨损、疲劳磨损及氧化磨损共同作用下造成的结果。
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