CN113994812A - 一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，属于棉花采收机械技术领域。摘锭是采棉机的关键核心部件，但摘锭也是一种易磨损的工件。本发明在摘锭电镀之前，通过电解的方法将摘锭钩齿前、后齿尖和主齿刃等尖锐部位钝化，可避免前、后齿尖和主齿刃等部位因形状突变造成的应力集中现象，降低崩齿的概率；可将主齿刃与棉杆之间的线接触变为面接触，降低因主齿刃与棉杆线接触而引起镀层脱落现象的发生，提高摘锭的耐磨性能；可提高摘锭尖锐部位的电镀性能以及基体与镀层的结合性能。通过电解的方法钝化摘锭钩齿成本低廉，易实现批量化生产。本发明可有效提高摘锭的耐磨性能，减少摘锭更换次数，提高采棉机作业效率，提升经济效益。

Description

一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭

技术领域

本发明属于棉花采收机械技术领域，特别是涉及一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭。

背景技术

棉花作为一种重要的经济作物，受到了世界各国政府的高度重视。随着科技的发展，农业生产也逐步趋向于机械化，水平摘锭式采棉机作为主要的棉花收获机械，在我国主要棉区应用广泛，对于降低我国棉花的收获成本、提高经济效益具有重要作用。

摘锭作为采棉机的关键核心部件，其性能的好坏直接决定了采棉机工作性能的好坏；摘锭是一种易磨损的工件，价格高昂、用量大，并且摘锭表面镀层含有大量的铬、镍等重金属元素，如果更换下来的废弃摘锭不能很好的处理，还会造成严重的环境污染问题。

对于现有摘锭，钩齿前齿尖等尖锐部位表面形状突变易产生应力集中现象，导致摘锭钩齿齿尖镀层容易脱落甚至导致崩齿现象的出现；在摘锭的电镀过程中，由于存在“尖端放电”效应，摘锭钩齿前齿尖容易吸引大量的电荷，容易导致钩齿最尖锐的前齿尖部位形成一个“瘤”状结构，由于镀层含有大量的铬元素，硬度高、脆性大，该“瘤”状结构易剥落，暴露出基体，从而加速齿尖部位的磨损；摘锭在工作过程中，钩齿主齿刃会与棉杆产生触碰，可以将其视为主齿刃与棉杆之间的一种线接触，这种线接触易造成主齿刃和齿尖部位镀层的脱落；并且电镀之前的摘锭基体表面会存在氧化物和加工过程中遗留的毛刺，使得摘锭基体与镀层的结合性能降低，导致摘锭镀层易脱落。失去镀层保护的齿尖部位磨损速度会大大加快，最终导致摘锭失效，摘锭在磨损失效以后，其对棉花的采摘效果大幅下降，大量的棉花无法被顺利采摘下来，从而影响采棉机的作业质量，增加棉花收获过程中的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，以解决上述背景技术中所提到的采棉机摘锭钩齿镀层易脱落的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：为实现上述目的，本发明提出了一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，包括：支撑部分、传动部分和采摘部分；支撑部分，一个圆柱形杆，支撑传动部分与采摘部分；传动部分，由一个锥齿轮构成，连接在支撑部分的左侧，驱动摘锭转动；采摘部分，其形状为圆锥状，从左往右其截面半径逐渐减小，并且沿其母线方向均匀设置有3列齿槽，齿槽一侧为基面、另一侧为前齿面，在每列齿槽前齿面的一侧均设置有1列钩齿，每列钩齿的数量为12个。

进一步地，所述钩齿由主齿刃、外锥齿面、前外齿刃、前侧齿面、前齿尖、前副齿刃、前齿面、后副齿刃、后齿尖、后侧齿面、齿平面和后外齿刃组成。

进一步地，所述前齿尖设置在前齿面、前侧齿面和外锥齿面的交界点处；所述后齿尖设置在前齿面、后侧齿面和外锥齿面的交界点处；所述主齿刃设置在前齿面和外锥齿面的交界线处；所述前副齿刃设置在前齿面和前侧齿面的交界线处；所述后副齿刃设置在前齿面和后侧齿面的交界线处；所述后外齿刃设置在后侧齿面和外锥齿面的交界线处；所述前外齿刃设置在前侧齿面和外锥齿面的交界线处。

进一步地，所述主齿刃经过钝化处理，将锋利的刃部钝化为一个曲面，可以有效避免因表面形状突变造成的应力集中现象；并且，可以将主齿刃与棉杆等较硬接触物之间的线接触转变为面接触，有效降低摘锭主齿刃的磨损速度。

进一步地，所述前齿尖经过钝化处理，将尖锐的部位钝化为一个曲面，可以有效避免因表面形状突变造成的应力集中现象，一定程度上能降低摘锭崩齿现象的发生，并减缓前齿尖的磨损速度。

进一步地，所述后齿尖经过钝化处理，将尖锐的部位钝化为一个曲面，可以降低摘锭在脱棉过程中后齿尖的磨损速度。

进一步地，所述前齿尖、主齿刃和后齿尖的钝化是通过电解原理完成的，摘锭可分为基体和镀层两部分，在基体加工完成但还未进行电镀的时候，将摘锭的采摘部分浸入3%-6%浓度的硫酸或者硝酸电解液中，摘锭与电压为24V的直流电源的正极相连，电源的负极与浸入酸性电解液中的钢板相连，电解5-20分钟，通过控制电解时间可得到不同钝化程度的摘锭；在电解的过程中由于“尖端放电”效应，越是尖锐的地方越容易吸引大量电荷，会被先消耗掉，因此，摘锭的前齿尖、主齿刃、后齿尖等部位容易被先消耗掉，从而钝化倒圆；目前摘锭基体多采用20Gr或者20GrMnTi，加工出来的摘锭基体表面会存在毛刺，并且其表面易被氧化，基体表面的氧化层、污渍和毛刺会降低摘锭镀层质量，通过该方法可以去除电镀之前的摘锭基体表面存在的氧化物、污渍以及加工过程中遗留的毛刺，可以提镀层与基体的结合能力。

进一步地，所述前齿面与外锥齿面在主齿刃处的切线的夹角为齿尖角，其大小为30°-70°。

进一步地，所述前齿面与基面的夹角为齿倾角，其大小为50°-70°。

进一步地，所述齿平面与后侧齿面的交线与摘锭轴线的夹角为齿偏角，其大小为50°-70°。

进一步地，所述齿平面与后侧齿面的夹角为后倾角，其大小为120°-150°。

进一步地，所述齿平面与前侧齿面的夹角为侧倾角，其大小为60°-89°。

进一步地，根据齿尖角、齿倾角、齿偏角、后倾角、侧倾角的角度关系可知，前齿面和前侧齿面分别向内和向前倾斜，导致前齿尖的尖锐程度大于主齿刃和后齿尖，因此，所述前齿尖比主齿刃和后齿尖的钝化程度大。前外齿刃、前副齿刃、后副齿刃、后外齿刃等部位也会出现相应程度的钝化现象，但相比前齿尖、主齿刃、后齿尖，其钝化程度比较微小。

与现有技术相比，本发明具有以下益效果。

本发明通过在电镀前对摘锭钩齿进行电解处理，将摘锭钩齿前齿尖、主齿刃和后齿尖钝化，能避免钩齿前齿尖以及主齿刃的应力集中现象，降低崩齿现象的发生；前齿尖“瘤”状镀层结构易脱落，通过钝化前齿尖能有效减少“瘤”状镀层结构的出现，提高摘锭的耐磨性能，降低摘锭前齿尖磨损速度；通过钝化主齿刃能避免主齿刃与棉杆之间的线接触，将其转化成主齿刃与棉杆之间的面接触，主齿刃和和外锥齿面的镀层将不易脱落，从而提高摘锭的耐磨性。本发明通过电解原理将摘锭钩齿进行钝化处理，能去除电镀之前的摘锭基体表面存在的氧化物、污渍以及加工过程中遗留的毛刺，摘锭在电镀前进行钝化处理，能提升表面镀层质量。

本发明所述的利用电解原理钝化摘锭钩齿的方法成本低廉，可批量化生产；本发明可有效减少摘锭更换次数，提高采棉机作业效率，提升经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是本发明所述摘锭在Ⅰ处的局部放大图。

图3是本发明所述采摘部分在A处的剖视图。

图4是本发明的正视图。

图5是本发明所述摘锭在Ⅱ处的局部放大图。

图6是本发明所述摘锭沿B方向的投影图。

图7是实施例2所述的两种摘锭钩齿磨损面积与采棉机作业面积的关系图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：1-传动部分、2-支撑部分、3-钩齿、4-齿槽、5-采摘部分、6-主齿刃、7-外锥齿面、8-前外齿刃、9-前侧齿面、10-前齿尖、11-前副齿刃、12-基面、13-前齿面、14-后副齿刃、15-后齿尖、16-后侧齿面、17-齿平面、18-后外齿刃、α-齿尖角、β-齿倾角、γ-齿偏角、θ-后倾角、λ-侧倾角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-6，一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，包括：支撑部分2、传动部分1和采摘部分5；支撑部分2，为一个圆柱形杆，支撑传动部分1与采摘部分3；传动部分1，由一个锥齿轮构成，连接在支撑部分2的左侧，驱动摘锭转动；采摘部分5，其形状为圆锥状，从左往右横截半径逐渐减小，并且沿其母线方向均匀设置有3列齿槽4，齿槽4一侧为基面12、另一侧为前齿面13，在每列齿槽的前齿面13一侧均设置有1列钩齿3，每列所述钩齿3的数量为12个。钩齿3由主齿刃6、外锥齿面7、前外齿刃8、前侧齿面9、齿尖10、前副齿刃11、前齿面13、后副齿刃14、后齿尖15、后侧齿面16、齿平面17和后外齿刃18组成。前齿尖10设置在前齿面13、前侧齿面9和外锥齿面7的交界点处；后齿尖15设置在前齿面13、后侧齿面16和外锥齿面7的交界点处；主齿刃6设置在前齿面13和外锥齿面7的交界线处；前副齿刃11设置在前齿面13和前侧齿面9的交界线处；后副齿刃14设置在前齿面13和后侧齿面16的交界线处；后外齿刃18设置在后侧齿面16和外锥齿面7的交界线处；前外齿刃8设置在前侧齿面9和外锥齿面7的交界线处。主齿刃6经过钝化处理，将锋利的刃部钝化为一个曲面，可以有效避免因表面形状突变造成的应力集中现象；并且，可以将主齿刃6与棉杆等较硬接触物的线接触转变为面接触，有效降低摘锭主齿刃6的磨损速度。前齿尖10经过钝化处理，将尖锐的部位钝化为一个曲面，可以有效避免因表面形状突变造成的应力集中现象，一定程度上能降低摘锭崩齿以及前齿尖10的磨损速度。后齿尖15经过钝化处理，将尖锐的部位为一个曲面，可以降低摘锭在脱棉过程中后齿尖15的磨损速度。前齿尖10、主齿刃6和后齿尖15的钝化处理是通过电解原理完成的，摘锭可分为基体和镀层两部分，在基体加工完成但还未进行电镀的时候，将摘锭的采摘部分15浸入3%-6%浓度的硫酸或者硝酸电解液中，摘锭与电压为24V的直流电源的正极相连，电源的负极与浸入酸性电解液中的钢板相连，电解5-20分钟，通过控制电解时间可得到不同钝化程度的摘锭；在电解的过程中由于“尖端放电”效应，越是尖锐的地方越容易吸引大量电荷，会被先消耗掉，因此，摘锭的前齿尖10、主齿刃6、后齿尖15等部位容易被先消耗掉，从而钝化倒圆；目前摘锭基体多采用20Gr或者20GrMnTi，加工出来的摘锭基体表面会存在毛刺，并且其表面易被氧化，基体表面的氧化层、污渍和毛刺会降低摘锭镀层质量，通过该方法可以去除电镀之前的摘锭基体表面存在的氧化物、污渍以及加工过程中遗留的毛刺，可以提升镀层与基体的结合能力。前齿面13与外锥齿面7在主齿刃6处的切线的夹角为齿尖角α，其大小为30°-70°；所述前齿面13与基面12的夹角为齿倾角β，其大小为50°-70°；所述齿平面17与后侧齿面16的交线与摘锭轴线的夹角为齿偏角γ，其大小为50°-70°；所述齿平面17与后侧齿面16的夹角为后倾角θ，其大小为120°-150°；所述齿平面17与前侧齿面9的夹角为侧倾角λ，其大小为60°-89°。根据齿尖角α、齿倾角β、齿偏角γ、后倾角θ、侧倾角λ的角度关系可知，前齿面13和前侧齿面9分别向内和向前倾斜，前齿尖10的尖锐程度大于主齿刃6和后齿尖15，因此，前齿尖10比主齿刃6和后齿尖15的钝化程度大。前外齿刃8、前副齿刃11、后副齿刃14、后外齿刃18等部位也会出现相应程度的钝化现象，但相比前齿尖10、主齿刃6、后齿尖15，其钝化程度比较微小。

本实施例的一个具体应用为：工作时，通过外部动力源驱动传动部分1的锥齿轮转动，以带动支撑部分2和采摘部分5转动；工作时，钩齿3在采摘区接触到棉花时，其前齿尖10和主齿刃6刺入棉花纤维，由于摘锭本身的高速旋转，在钩齿3钩挂住棉花时，依靠自转将棉花从铃壳中扯出，缠绕在采摘部分5的锥形表面上，再经过脱棉盘的作用将摘锭上缠绕的棉花“脱下”，进而将棉花传送至收集处。

实施例2

本实施例为本发明所述的钩齿经过钝化处理的摘锭与钩齿未经过钝化处理的摘锭之间的耐磨性能对比试验。两种摘锭的加工工艺和电镀等工艺均一致，区别在于一种摘锭钩齿经过钝化处理，另一种摘锭钩齿未经过钝化处理。本试验所用到的上述两种摘锭均被安装在同一台箱式采棉机（型号为7660）上，在采棉机作业面积达到150公顷、300公顷、450公顷、600公顷时，在采棉机上获取摘锭样本。利用扫描电子显微镜表征两种摘锭样本的表面形貌，并利用图像处理的方法提取摘锭钩齿磨损区域的面积。图7反映了摘锭钩齿磨损面积与采棉机作业面积图的关系，并且从图7可以看出采棉机作业面积达到600公顷时钩齿未经过钝化处理的摘锭与钩齿经过钝化处理的摘锭磨损区域。通过对比不同作业面积时两种摘锭的磨损面积可知，本发明在现有技术的基础上增强了摘锭的耐磨性能，延长了摘锭的寿命。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。

Claims (8)

1.一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，包括：

支撑部分（2），一个圆柱形杆，支撑传动部分（1）与采摘部分（5）；

传动部分（1），由一个锥齿轮构成，连接在支撑部分（2）的左侧，驱动摘锭转动；

采摘部分（5），其形状为圆锥状，从左往右其截面半径逐渐减小，并且沿其母线方向均匀设置有3列齿槽（4），齿槽（4）一侧为基面（12）、另一侧为前齿面（13），在每列齿槽（4）的前齿面（13）一侧均设置有1列钩齿（3），每列钩齿（3）的数量为12个。

2.根据权利要求1所述的一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，所述钩齿（3）由主齿刃（6）、外锥齿面（7）、前外齿刃（8）、前侧齿面（9）、前齿尖（10）、前副齿刃（11）、前齿面（13）、后副齿刃（14）、后齿尖（15）、后侧齿面（16）、齿平面（17）和后外齿刃（18）组成；所述前齿尖（10）设置在前齿面（13）、前侧齿面（9）和外锥齿面（7）的交界点处；所述后齿尖（15）设置在前齿面（13）、后侧齿面（16）和外锥齿面（7）的交界点处；所述主齿刃（6）设置在前齿面（13）和外锥齿面（7）的交界线处；所述前副齿刃（11）设置在前齿面（13）和前侧齿面（9）的交界线处；所述后副齿刃（14）设置在前齿面（13）和后侧齿面（16）的交界线处；所述后外齿刃（18）设置在后侧齿面（16）和外锥齿面（7）的交界线处；所述前外齿刃（8）设置在前侧齿面（9）和外锥齿面（7）的交界线处。

3.根据权利要求2所述的一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，所述主齿刃（6）经过钝化处理，将锋利的刃部钝化为一个曲面，可以有效避免因表面形状突变造成的应力集中现象；并且，可以将主齿刃（6）与棉杆等较硬接触物的线接触转变为面接触，有效降低主齿刃（6）的磨损速度。

4.根据权利要求2所述的一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，所述前齿尖（10）经过钝化处理，将尖锐的部位钝化为一个曲面，可以有效避免因表面形状突变造成的应力集中现象，一定程度上能降低摘锭崩齿现象的发生，并减缓前齿尖（10）的磨损速度。

5.根据权利要求2所述的一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，所述后齿尖（15）经过钝化处理，将尖锐的部位钝化为一个曲面，可以降低摘锭在脱棉过程中后齿尖（15）的磨损速度。

6.根据权利要求1-5所述的一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，所述前齿尖（10）、主齿刃（6）和后齿尖（15）的钝化处理是通过电解原理完成的，摘锭可分为基体和镀层两部分，在基体加工完成但还未进行电镀的时候，将摘锭的采摘部分（5）浸入3%-6%浓度的硫酸或者硝酸电解液中，摘锭与电压为24V的直流电源的正极相连，电源的负极与浸入酸性电解液中的钢板相连，电解5-20分钟，通过控制电解时间可得到不同钝化程度的摘锭；在电解的过程中由于“尖端放电”效应，越是尖锐的地方越容易吸引大量电荷，会被先消耗掉，因此，摘锭的前齿尖（10）、主齿刃（6）、后齿尖（15）等部位容易被先消耗掉，从而钝化倒圆；目前摘锭基体多采用20Gr或者20GrMnTi，加工出来的摘锭基体表面会存在毛刺，并且其表面易被氧化，基体表面的氧化层、污渍和毛刺会降低摘锭镀层质量，通过该方法可以去除电镀之前的摘锭基体表面存在的氧化物、污渍以及加工过程中遗留的毛刺，可以提升镀层与基体的结合能力。

7.根据权利要求1-6所述的一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，所述前齿面（13）与外锥齿面（7）在主齿刃（6）处的切线的夹角为齿尖角（α），其大小为30°-70°；所述前齿面（13）与基面（12）的夹角为齿倾角（β），其大小为50°-70°；所述齿平面（17）与后侧齿面（16）的交线与摘锭轴线的夹角为齿偏角（γ），其大小为50°-70°；所述齿平面（17）与后侧齿面（16）的夹角为后倾角（θ），其大小为120°-150°；所述齿平面（17）与前侧齿面（9）的夹角为侧倾角（λ），其大小为60°-89°。

8.根据权利要求1-7所述的一种钩齿经过钝化处理的采棉机摘锭，其特征在于，根据齿尖角（α）、齿倾角（β）、齿偏角（γ）、后倾角（θ）、侧倾角（λ）的角度大小关系可知，前齿面（13）和前侧齿面（9）分别向内和向前倾斜，前齿尖（10）的尖锐程度大于主齿刃（6）和后齿尖（15），因此，前齿尖（10）比主齿刃（6）和后齿尖（15）的钝化程度大；前外齿刃（8）、前副齿刃（11）、后副齿刃（14）、后外齿刃（18）等部位也会出现相应程度的钝化现象，但相比前齿尖（10）、主齿刃（6）、后齿尖（15），其钝化程度比较微小。

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