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采摘頭是采棉機工作的關鍵部件，采收棉花時首先利用摘錠自身的鉤齒將棉花鉤住，然后高速旋轉將棉花纏繞在摘錠上，隨著采棉滾筒旋轉將棉花從棉株中拽出。摘錠退出采棉室后，采棉滾筒與高速反向旋轉的脫棉盤相遇，脫棉盤從摘錠上將棉花反方向脫下，脫下的棉花經輸棉管道送入集棉箱。
摘錠的動力傳輸依靠摘錠座管的錐齒輪傳動系統，由于摘錠自身的高速旋轉和采摘滾筒的旋轉產生振動，導致錐齒輪嚙合間隙變大，造成摘錠之間發生干涉，使其壽命大大降低，摘錠座管作為主要受力部件，其動力依靠摘錠座管的傳動軸傳遞，主要受來自摘錠端末錐齒輪的接觸應力。此外對摘錠座管傳動軸的結構設計不合理或材料選擇不合適都可能導致其強度不足，造成采摘頭結構不穩定，進而影響采棉質量。作用在采摘頭上來自外界的各種激振力也是影響采摘頭正常作業的主要原因，可能導致摘錠座管內部元件比如傳動軸、搖臂、錐齒輪等發生形變或者摩擦損傷，也會使棉花采摘效果和質量大大降低。
產生激振力的原因主要有以下幾個方面：1)來自采棉機外部作業環境產生的激勵。2)在采棉機工作時采摘頭仿形機構與地面接觸產生的激勵。3)機器在工作過程中產生的嚙合激勵，如錐齒輪之間連接、變速箱齒輪的嚙合、皮帶與帶輪的連接等。4)在行進過程中發動機產生的簡諧激勵。在采棉機工作過程中摘錠座管傳動軸的某一階固有頻率與激振力的激振頻率接近或者相等時就會發生共振。共振將使摘錠座管傳動軸在工作過程中產生共振載荷進而造成較大的位置偏移，最終影響采棉機運行可靠性和棉花采收的質量。
為了使摘錠座管傳動軸在工作中能夠保持足夠的強度和穩定性，本文運用ANSYS WorkBench對摘錠座管傳動軸進行了靜力有限元分析，得到摘錠座管傳動軸在工作過程中的形變情況和應力大小。為了使摘錠座管傳動軸在工作中能夠保持良好的動態特性，進而對其進行了模態分析，通過ANSYS軟件運行、求解得到摘錠座管傳動軸的固有頻率、總振幅和主振型模態特性參數，可以預測傳動軸在各頻段內受到各種振源作用下實際振動響應情況，為后期結構改進與優化提供依據和參考。
每一個采棉機采摘頭由18根摘錠座管圍繞立柱組成，中間立柱通過齒輪將動力傳輸給摘錠座管，采摘頭結構如圖1所示。
摘錠座管結構比較復雜，其結構由摘錠座管傳動軸、摘錠總成、搖臂、支撐套、套筒襯套等部件組成，其傳動軸上有18個(或者20個)銷孔，孔依靠圓卡銷與錐齒輪連接，摘錠座管的錐齒輪再與摘錠的錐齒輪連接將其動力傳輸給摘錠，進而采摘棉花。摘錠座管傳動系統三維造型如圖2 所示，其內部的傳動關系三維造型如圖3所示。
每根摘錠座管上有18根摘錠，依靠傳動軸上嵌套的錐齒輪與摘錠連接，正常工作時傳動軸受力比較復雜，受力如圖4所示，依靠傳動軸上的錐齒輪傳遞動力，將摘錠座管傳動軸簡化為Φ1=18mm、長度L=760mm的圓軸，其上面分布著18個間隔40mm的孔與錐齒輪配合，水平摘錠的直徑Φ2=12mm，假設采摘棉花所需要的采摘力F=1500N·m，則每一根摘錠所產生的力矩M為：
M=F·Φ2=18N·m
則單位長度上的圓軸扭矩：
T=Ma/L=18×18÷0.76=450N·m(2)
式中：a表示孔的個數。
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