1、新疆农机化圆园23 年第 4 期doi:10.13620/ki.issn1007-7782.2023.04.009中图分类号:S237文献标识码院A0 引言采棉机又分为棉花选收机和棉花统收机两种，市场上目前使用的主要是棉花选收机。根据棉花采摘原理以及采摘头的结构不同棉花选收机又分为自走式水平摘锭采棉机和自走式垂直摘锭采棉机1。由于水平摘锭式采棉机作业效率较高、采净率较高（约 96%）、含杂率较低（约为 10%左右），目前在市场上占据主导地位2。另外按采收棉花的预处理不同，分为箱式采棉机和打包采棉机，箱式机是直接采收后的棉花在棉箱里面暂时储存不做处理，到指定地点卸下采收的棉花，打包采棉机是采收后
2、在棉箱内暂存，再经过排棉系统输棉、打包系统压实棉花及包装包裹膜后到指定地点卸下圆捆棉包的形式。由于棉花采收作业环境恶劣，粉尘与棉絮容易堵塞散热器表面，造成高温影响采棉机的整机性能稳定性3。为解决散热器散热不良的问题，开展以下测试分析。1 测试试验研究1.1 设备介绍测试样机为三行自走式圆捆棉花打包机；发动机布置采用横置式，即发动机曲轴与设备轴向垂直；发动机前端轮系直接驱动液压换向风扇冷却并清洁散热器；液压换向风扇工作时空气流动轨迹：（1）吸风散热模式：外界自然风寅散热器前端风口寅散热器寅风扇寅发动机机舱四周寅外界；（2）吹风除尘模式：外界自然风寅机舱四周风口寅发动机机舱寅风扇寅散热器寅散热器前
3、端风口寅外界。1.2 测试方法介绍采用两种测试方法，第一种在整机右侧散热器表面用吹纸板方式视觉判断风力大小，第二种采用测风仪器读取风力数据。1.3 分析影响换向风扇风力大小的因素文章编号院1007-7782渊2023冤04-0031-04发动机风扇对采棉机散热器冷却效果的研究梁定义，蔡永晖，刘钧天，薛玉景，章 燕，赵 倩，摆瑾焱（新疆钵施然智能农机股份有限公司，新疆 乌苏 833300）摘 要院在采棉机上配套使用的发动机散热风扇一般都是定向吸风风扇，但是由于采棉机等收获机械作业环境粉尘和飘絮物多，整机运转一段时间后就会由于吸风风扇的吸力使散热器外罩吸附大量杂质，造成散热器外罩堵塞，散热器散热不
4、良，出现液压系统油温升高、发动机冷却系统出现高温的现象，本文研究一项可以换向的风扇，通过对换向风扇风力大小因素进行测试分析，当外侧出现吸附杂质时可通过调整风扇角度来由吸风变为吹风，达到清理散热器表面吸附物的目的。关键词院换向风扇；发动机；散热量；风力；风扇转速Study on the cooling effect of engine fan on radiator ofcotton harvesterLiang Dingyi,Cai Yonghui,Liu Juntian,Xue Yujing,Zhang Yan,Zhao Qian,Pai Jinyan(Xinjiang Boshiran I
5、ntelligentAgriculturalMachinery Co.Ltd,Wusu 833300,Xinjiang,China)Abstract:The engine cooling fan used on the cotton picker is generally a directional suction fan.However,due to the largeamount of dust and floating flocs in the operating environment of harvesting machinery,after the whole machine ru
6、ns for aperiod of time,the suction fan will make the radiator cover absorb large number of impurities,resulting in the blockage of theradiator cover,poor heat dissipation of the radiator,high oil temperature in the hydraulic system,and high temperature in theengine cooling system,This article studie
7、s a reversible fan.By testing and analyzing the factors affecting the wind power of thereversing fan,when adsorbed impurities appear on the outside,the fan angle can be adjusted to change from suction to blowing,achieving the goal of cleaning the surface of the radiator for adsorbed substances.Key w
8、ords:commutatingfan;engine;heatdissipation;windpower;fanspeed修回日期院2023-07-15窑 棉花机械化 窑31援援新疆农机化圆园23 年第 4 期吹风风力弱2.风扇总成3.散热器总成4.机舱风道风扇换向角度是否不达标1.发动机风扇驱动机舱总体是否有变化风扇换向动液压压力是否超标风扇转速是否失速风扇安装是否一致风扇速比是否变化机舱风口护板是否有差异机舱内部是否有变化散热器结构是否有差异散热器散热片密度是否有差异散热器大小是否有差异通过分析可能失效的原因得出如下影响因素。图1 影响换向风扇风力大小的因素1.3.1 发动机风扇驱动测试（
9、实验室测试）试验目的：为了验证发动机匹配不同空调压缩机对正向风扇以及反向风扇转速的影响。实验设备：襄阳发动机试验台架、附带 Cummins 空调压缩机的 L9 发动机、Boshiran 自备空调压缩机及其轮系、750 mm 直径换向风扇-正向锁定吸风风扇、750 mm 直径换向风扇-反向锁定吹风风扇。试验条件：匹配两种不同空调压缩机时，应保证两种状态下的发动机转速相同、风扇的型号和安装方式相同、风扇垫块相同以及风扇的速比相同。试验数据如表 1。试验结论：通过更换不同的空调压缩机测得四种转速下的数据，可以得出相同条件下发动机匹配不同空调压缩机时在容许公差范围内对风扇转速的转速无影响。1.3.2
10、风扇总成问题测试试验目的：为了测试换向风扇角度对吹风风向的影响及测试风扇与散热器的距离对吹风风量的影响。试验设备：25毅换向风扇、30毅换向风扇；厚度分别为30.5 mm、36.5 mm、41.5 mm、44.5 mm、46.5 mm 的风扇垫块；散热器、Cummins L9 发动机、纸板、测风仪器等。为确保试验的准确性，在验证换向风扇角度对吹风风向的影响时应保证风扇的垫块厚度相同以及发动机的转速相同；同理验证换向风扇距散热器的距离对吹风风量的影响时应保证换向风扇的角度一致；并且风扇液压系统工作压力必须在 3.56 MPa 范围内。经过测试记录试验风扇吹起纸片的高度数据（表 2）。为了验证纸片
11、高度视觉数据的准确性，现将散热器表面均匀划分为 72 点格，即竖向 9 格，横向 8 格，使用测风仪器分别测量 72 点格的风量、风速，通过对比数据验证 1.3.2 的测评结果是否准确（表 3）。通过观察不同角度的换向风扇吹起纸板的高度，以及通过测风仪器测量出的数据可以得出反吹风扇角度越大时，吹风的风量越大，风速也越快；同理，在相同风扇角度下，通过增加垫块改变反吹风扇与散热2023/1/52023/1/52023/1/52023/1/52023/1/62023/1/62023/1/62023/1/6测试时间发动机转速（r/min）1 8001 9002 0002 1001 8001 9002
12、0002 100风扇转速（正向风扇+cummins空调压缩机）（r/min）1 9602 0632 2722 2771 9702 0762 1852 292风扇转速（反向风扇+Boshiran空调压缩机）（r/min）1 9692 0772 1832 2921 9702 0782 1862 2932%滑移转速（r/min）1 9442 0522 1602 2681 9442 0522 1602 268风扇无滑移转速（r/min）1 9802 0902 2002 3101 9802 0902 2002 310表 1 发动机匹配不同空调压缩机对正向风扇以及反向风扇转速的影响1234567风扇角度（
13、）25303030303030风扇垫块厚度（mm）原（36.5）消减 6消减 6不变加厚 10加厚 10加厚 5加厚 8反向叶片漏出（mm）28282212121714水箱前移动（mm）000前移 200000吹风提升，中间吹高 30mm，不满意试验终止，扇叶反转与减震器干涉吹风提升中间吹高 55mm，吹风力不够强，不满意吹风能力提升，中间风力较弱，不满意吹风能力提升较大，中间吹高 120mm，效果最佳，吹风能力强于2021 款；吸风能力与 2021 款相当。吹风风力提升，中间风力不足。不满意吹风强劲，中间位置纸板高度可达 100mm，但是吸风量低于方案 5，不选择表 2 视觉观察纸板吹起高度
14、来判断不同情况下对风向的影响方案测评结果窑 棉花机械化 窑32援援新疆农机化圆园23 年第 4 期表 3 吸风风速风量对比c.（垫块加厚 0 mm，25风扇）风量（m3/h）（4.7 翅片）d.（垫块加厚 10mm，30风扇）风速（m/s）（66 号，白色加厚，4.7 翅片）点 26.27.57.57.28.18.69.15.88.068点 36.67.87.88.08.08.88.49.49.574.3点 45.47.38.07.37.58.29.48.98.670.6点 55.77.57.37.07.38.18.48.75.065.0点 66.07.37.16.97.08.28.77.68
15、.867.6点 76.57.67.36.97.18.98.78.58.570.0点 85.27.87.67.46.49.79.84.06.063.9点 16.45.57.67.88.18.18.48.26.466.5ABCDEFGHV点 21752112162042262422571642261 921点 31882202202252262472362602682 090点 41532062262052132322662512431 995点 51622112071972072302362481501 848点 61742072001961972332472152481 917点 718321
16、62061952022522482392391 980点 11801612162192242292382321801 879点 81462202142091802752761181701 808平均风速7.581 94总流量15 438a.（垫块加厚 0 mm，25风扇）风量（m3/h）（4.7 翅片）b.（垫块加厚 0 mm，30风扇）风量（m3/h）（4.7 翅片）点 22182662692071791922332411801 985点 3214242161187150161216163461 570点 41072312181711631531982391901 670点 51722111
17、741551841782162841381 712点 62112441681892162481822573162 031点 72102262342152252522703183202 270点 82642613022761612892422502682 313点 12162282482381412302793152072 102ABCDEFGHV点 22182662692071791922332411801 985点 3214242161187150161216163461 570点 41072312181711631531982391901 670点 51722111741551841782
18、162841381 712点 62112441681892162481822573162 031点 72102262342152252522703183202 270点 12162282482381412302793152072 102点 82642613022761612892422502682 313平均风速7.687总流量15653（下转第 37 页）器的距离，来改变反吹风扇的吹风风量、风速，在垫块加厚 10 mm 时吹风能力提升较大，可以得出风扇越靠近散热器风量越大、风速越快。因此得出的结论为反吹时风扇越靠近散热器风量越大，反吹风扇角度越大，风量也越大。1.3.3 验证散热器总成及外围
19、料件的影响分析试验目的：为了验证散热器外部除尘装置以及散热器散热片密度对反吹风扇的吹风风量的影响。试验设备：2 台带有不同除尘装置的散热器、测风仪器、三行自走式圆捆棉花打包机。为了试验的准确性，应保证散热器总成翅片密度几何尺寸、发动机转速以及反吹风扇距离散热器的距离一致。试验时通过更换不同的散热器总成外部除尘装置，使用的散热器散热片距离分别是 5 mm 和 2.5 mm，对两台散热器分别进行测试，通过观察吹纸板的运动状态判断散热器外侧风量变化。试验结果表明，在风量足够且散热器厚度相同的情况下散热器翅片的距离对散热器通风的影响不显著。1.3.4 机舱风道的影响试验目的：通过改变散热器内部的阻挡面
20、积和外部阻挡面积来验证机舱风道对换向风扇的吹风能力。试验设备：不同配置的三行自走式圆捆棉花打包机、纸板。试验时应保证发动机的转速一致。通过增加发动机舱遮挡物来使阻挡散热器散热面积上的投影面积由 0窑 棉花机械化 窑33援援新疆农机化圆园23 年第 4 期增加到 1/4 时，将风量进行对比。在散热器外侧吹风时纸板由吹起 20 cm变为 5 cm，说明遮挡内部散热器表面对反吹风有影响，遮挡的面积越大，风力越小。当使用相同投影面积 1/4 的遮挡物距离散热器由 500 mm到 2 000 mm时，发现在散热器外侧吹风时纸板由吹起5 cm变为 20 cm，说明距离散热器越远的遮挡物对散热器的通风量影响
21、越小，反之距离越近，影响越大。2 结果与分析通过以上试验研究，证明在采棉机上使用可换向的反风风扇时，风扇角度越大，反吹时风量越大，散热越好；并且风扇叶面距离散热器越近，反吹风量也会越大，在使用换向风扇时，散热器内侧空旷没有阻挡物，有足够的进气量，会对风扇散热风量有增大作用，换向风扇使用效果更好。参考文献院1 杨东山袁刘华.我国大中型采棉机及采棉头技术分析J.拖拉机与农用运输车袁2013袁40渊02冤院8-12.2 叶红.2022年采棉机市场或将逆势前行J.当代农机袁2022渊07冤院22-24.3 高爱弟袁郭健.4MZ-5A采棉机发动机冷却系统的改进J.新疆农机化袁2015渊02冤院8-9.m
22、m，试验前滴灌带均已被抽出，棉秆留茬高度为6080mm。动力机具为福田雷沃M904-D型拖拉机，机具作业速度为5.6km/h，试验过程如图7。试验结果表明残膜捡拾率91.12%，回收膜卷含膜率为52.75%，含秆率为8.53%。4 结论（1）针对新疆农田残膜污染问题，基于农业收获机械中的杆条式升运分离结构设计了旋齿式残膜回收机残膜捡拾输送机构挂膜输送带。（2）根据棉田作业条件、地膜及杂质物料特性及前期田间试验确定挂膜输送带主要参数，包括杆条间距、挂膜齿结构及分布、输送带线速度、输送带长度和安装倾角。（3）进行田间试验，试验测得残膜捡拾率为91.12%，含膜率为52.75%，含秆率为8.53%，
23、满足残膜回收作业要求。参考文献院1 胡灿袁王旭峰袁陈学庚袁等.新疆农田残膜污染现状及防控策略J.农业工程学报袁2019袁35渊24冤院223-234.2 赵岩袁陈学庚袁温浩军袁等.农田残膜污染治理技术研究现状与展望J.农业机械学报袁2017袁48渊6冤院1-14.3 温浩军袁牛琪袁纪超.地膜机械化技术现状及分析J.中国农业大学学报袁2017袁22渊3冤院145-153.4 冯斌袁王学农袁陈发.残膜回收技术与机具的发展J.新疆农机化袁2003渊4冤院58-59.5 胡灿袁王旭峰袁王士国袁等.新疆干旱区农田塑料残膜对膜下滴灌棉花生长和产量的影响J.农业工程技术袁2020袁40渊18冤院88.6 吴
24、凤全袁林涛袁王静袁等.不同残膜量对棉田土壤水盐运移的影响J.棉花学报袁2018袁30渊5冤院395-405.7 祁虹袁赵贵元袁王燕袁等.我国棉田残膜污染危害与治理措施研究进展J.棉花学报袁2021袁33渊2冤院169-179.8 严昌荣袁梅旭荣袁何文清袁等.农用地膜残留污染的现状与防治J.农业工程学报袁2006渊11冤院269-272.9 程方平袁庹洪章袁易文裕袁等.棉田残膜回收机械研究现状及发展趋势J.中国农机化学报袁2023袁44渊2冤院200-207.10 杨程袁张佳喜袁郭俊先袁等.残留地膜回收技术与装备的研究现状J.新疆农机化袁2016袁179渊5冤院15-19.11 杨希晨袁刘炳袁龚军.残膜回收机的研究现状及存在问题J.新疆农机化袁2006渊5冤院15-17.12 严伟袁胡志超袁周新星袁等.残膜回收机拾膜机构研究现状及展望J.农机化研究袁2016袁38渊10冤院258-262袁268.13 吕金庆袁孙贺袁兑瀚袁等.马铃薯收获机升运杆条配置形式的研究与试验C/中国作物学会马铃薯专业委员会.马铃薯产业与脱贫攻坚渊2018冤.哈尔滨地图出版社袁2018院296-303.14 杨松梅袁颜利民袁莫毅松袁等.随动式残膜回收机捡拾装置设计与试验J.农业机械学报袁2018袁49渊12冤院109-115袁164.（上接第 33 页）窑 残膜回收机械化 窑图7 田间试验37援援
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