张晋国 郑 超 赵 金 张瑞星 赵西哲 李峰涛

(1.河北农业大学机电工程学院， 保定 071001； 2.河北省棉花产业协同创新中心， 保定 071001；3.石家庄学院机电学院， 石家庄 050031； 4.河北双天机械制造有限公司， 定州 073000)

0 引言

棉花具有无限生长的习性，其顶端优势尤为明显，棉花顶端的无限生长将消耗果枝的营养，导致棉花产量降低[1-2]。因此需通过摘除顶心来提高产量。棉花打顶方式可分为：人工打顶、化学打顶和机械打顶[3-4]。人工打顶费时、费力，化学打顶和机械打顶可大幅度提高打顶效率，将逐渐取代人工打顶[5-8]。

研究发现，打顶时除切除顶尖外还需切除最高侧枝，虽然最高侧枝也会结桃，但结桃能力远低于下面的果枝[9]。相关学者设计了同时切除顶尖与最高侧枝的打顶机，但并未涉及自动对行问题[10-11]，再加上导航播种技术尚未完全普及，使人工对行播种行距不一，棉株偏行时打顶效果差[12-13]。为此，本文设计一款同时切除顶尖与最高侧枝的高地隙底盘棉花打顶机，并融入智能控制技术，设计自动对行装置，以期提高打顶机的作业质量。

1 总体设计

1.1 打顶刀仿形布置

为适应棉花全程机械化，机采棉品种果枝短不易缠绕，大多采用76 cm等行距单行种植，种植密度4.5株/m2以上，株距24～30 cm[14-16]。

对打顶时期机采棉品种实测，如图1所示，机采棉品种相对于手采棉品种，其最低侧枝距地面较高，平均高度可达23 cm，棉株底部主茎秆偏离中心线长度在0～15 cm。

若要切除顶尖和两侧最高侧枝，本文设计3片刀片同时工作，中间刀片切除顶尖，两侧刀片切除最高侧枝。……