耙齿式残膜回收机自动脱膜机构优化设计

针对耙齿式残膜回收机脱膜难、效率低的问题,运用Box-Behnken的中心组合试验方法对残膜回收机脱膜机构的工作参数进行了试验研究,以刮板角度、刮板安装位置、刮板长度为影响因素,以初次脱膜率、缠膜率为试验指标进行3因素3水平的响应面试验;建立了响应面数学模型,分析了各影响因素对作业质量的影响,同时对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:初次脱膜率影响显著顺序依次为刮板角度、刮板安装位置、刮板长度;缠膜率影响显著顺序依次为刮板角度、刮板长度、刮板安装位置;最优工作参数组合为刮板角度为70°、刮板安装位置为95mm、刮板长度为480mm,对应的初次脱膜率和缠膜率为94.7%、1.29%,且各性能指标和理论优化值相对误差均小于5%。研究结果可为耙齿式残膜回收机脱膜机构的结构完善和作业参数优化提供依据。     

杆齿式残膜回收机的设计与试验

针对目前国内残膜回收机具存在拾膜、卸膜机构复杂且可靠性低的问题,设计了杆齿式残膜回收机。介绍了杆齿式残膜回收机的工作原理,对关键部件进行了设计分析,确定了拾膜机构、卸膜机构及起膜装置的关键设计参数。以机具行进速度、拾膜杆齿线速度与机具行进速度比、拾膜杆齿入土深度为影响因素,利用土槽台架试验系统,进行了三因素三水平响应面试验,并通过Design-Expert数据处理软件对拾膜率进行优化分析。结果表明:当机具行进速度为1.2m/s、速比为1.0、杆齿入土深度为55mm时,拾膜率和卸膜率达到最优。     

链齿式残膜回收机设计与试验研究

针对现有链齿式残膜回收机捡膜效果不好、回收效率不高的问题,设计一种可实现田间松土、捡膜、残膜输送以及自动卸膜的新型链齿式残膜回收机。介绍新型链齿式回收机的结构及工作原理,分析捡膜机构齿尖的运动轨迹以及主要技术参数,通过理论计算,弹齿的最大入土深度为100 mm,弹齿的入土倾角为18°～25°。设计卸膜机构的结构,将刮膜板端部向后折弯,经试验,刮膜板弯曲角度θ为155°～170°、刮膜板缝隙的开口角度为20°～25°时,卸膜效果最佳。样机试验结果表明:当输膜板倾角为55°、轮速比为2.5、回收机作业速度为5 km/h时,残膜回收率为89.5%,满足残膜回收机的设计要求。     

纸筒式膜土两级分离回收机设计与试验

针对东北地区现有地膜回收机膜土分离难、回收后杂乱等问题,研制了一种新型纸筒式膜土两级分离回收机。介绍了纸筒式膜土两级分离回收机的结构及工作原理,对主要部件进行了阐述与计算。以机组前进速度、输送带长度、输送带倾斜角为影响因素,利用土槽试验台进行了3因素3水平回归正交试验,并采用Design-Expert8.0.6软件对膜土分离率进行优化分析,得出了机组前进速度、输送带长度、输送带倾斜角3个因素对膜土分离率影响的主次关系。     

残膜回收机卸膜装置设计与试验

针对现有残膜回收机在作业过程中无法自动卸膜问题,研制了一种新型卸膜装置,提高了机具的作业效率。文中对卸膜装置进行了二因素三水平正交试验,并对试验数据进行优化分析,得出提高脱膜率的最佳参数。     

农田残膜捡拾机试验研究

选用1FMJSC-80型农田残膜捡拾机,对厚度分别为0.008mm和0.013mm的普通地膜进行田间残膜回收试验,测定残膜捡拾率及缠绕率,对比分析试验数据,得出不同厚度对残膜回收的影响程度。同时,进行了地膜田间监测,测定残膜自然风化率,了解不同时间段内0.008mm、0.013mm普通地膜和可降解地膜的可降解程度,分析得到3种厚度地膜降解程度随时间变化的趋势。通过田间试验,检验1FMJSC-80型农田残膜捡拾机、1FMJ-1000型耙齿式田间残膜捡拾机、横向搂齿式农田残膜回收机及指盘式农田残膜搂集机的田间残膜回收能力,并对比分析4种机型残膜回收效率及优缺点。     

网链式残膜回收机膜土输分机构参数试验优化

膜土输送与分离是网链式残膜回收机的关键环节,本文以残膜回带率、膜土比为试验指标,根据对膜土输送与分离产生影响的条件,采用Box-Benhnken中心组合试验法对网链式残膜回收机膜土输分机构关键参数进行试验优化。结果表明:网链线速度、拐点夹角、网孔单元格面积对残膜回收有较大影响,各因素对回带率影响显著顺序为网链拐点夹角>网孔单元格面积>网链线速度;对膜土比影响显著顺序为网链线速度>网孔单元格面积>网链拐点夹角。田间试验采用优化结果参数取网链线速度2.2 m/s、拐点夹角113°、网孔单元格面积31 cm~2,此时回带率为1.85%,膜土比为5.49,与理论优化值对比误差小于5%。研究结果为铲链式挖掘收获机及网链式残膜回收机的研发和改进提供参考。     

网链式残膜回收机膜土输分机构优化与对比试验

1MSWL-165型网链式残膜回收机具有作业幅宽大、效率高等特点,在垄作沙土地区有良好的应用前景。膜土输送与分离是网链式残膜回收机的关键环节,笔者在前期研究的基础上,优化网链结构为三拐点式二级网链结构。对残膜回带机理分析可知,三拐点式二级网链结构可有效减少残膜回带。对土块沿第一级网链抛出后减速距离进行计算,结果表明:较直线型二级网链结构,减速距离降低226mm。对抖土辊抖土频率进行计算,计算结果为9.55Hz。对1MSWL-165型网链式残膜回收机及其改进型进行田间试验,以拾膜率、回带率、膜土比为作业指标,结果表明:改进型残膜回收机残膜回带降低,拾膜率、膜土比有效增加。通过两种机型对比试验分析,可为网链式残膜回收机的改进和优化提供思路。     

弹齿式残膜回收机捡拾装置改进设计与试验

针对弹齿式残膜回收机捡拾装置与地面接触不充分造成残膜回收率低的问题,通过增设起膜部件,重置拾膜弹齿排布,改进了残膜捡拾装置结构。通过对田间覆膜特点和残膜在起膜杆齿上移动条件进行分析,确定了起膜杆齿入土角范围及排布方式。对拾膜弹齿进行运动学和动力学分析,确定了其在残膜捡拾过程中的运动方程和运动轨迹,并确定了残膜不漏挑的条件。依照Box-Benhnken试验设计原理,以机具前进速度、起膜杆齿入土角、输膜链耙转速为试验因素,以残膜回收率和残膜含杂率为响应值,通过回归分析和响应面分析,建立了机具前进速度、起膜杆齿入土角、输膜链耙转速与残膜回收率和残膜含杂率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明：各因素对残膜回收率的影响由大到小为：起膜杆齿入土角、机具前进速度、输膜链耙转速;各因素对残膜含杂率的影响由大到小为：输膜链耙转速、起膜杆齿入土角、机具前进速度。应用Design-Expert软件的寻优功能对回归方程进行优化求解,结果表明：当机具前进速度为5.21km/h、起膜杆齿入土角为30.8°和输膜链耙转速为236r/min时,残膜回收率最大值为91.4%,残膜含杂率最小值为3.21%,田间验证试验表明该参数下残膜回收率为91.2%,残膜含杂率为3.1%,理论值和试验值误差小于3%。     

CMQ-300型残膜清除机设计与试验

为解决我国残膜回收设备能耗高、效率低和作业单一等问题，设计了多功能残膜清除机。通过研究配套动力、卷弯耙齿排列方式、悬挂参数，以及起膜铲防过载安全保护装置等设计方案，确定该机最优试制工艺方案和参数组合。为验证设备性能，进行田间试验，结果表明，残膜清除机可通过一次作业实现松土起膜、搂膜、集膜和卸膜等工序，作业效率2.33 hm2/h，不打乱土层，拾净率达80%以上。调整工作部件即可实现播前苗床整地，作业后土壤细碎平整。该残膜清除机具备脱膜率高、功能多样化、生产成本低和作业效率高等特点，是一种新型农机装备。      

1MSF-2型立秆式地膜回收机的设计及试验研究

为解决秋收后棉田的地膜回收率低、适应性差、人工卸膜效率低及强度大等技术问题,研制了一种具有自动对行、起膜边、动态仿形搂膜及自动卸膜等功能的立秆式地膜回收机。田间试验结果表明:该机搂膜齿入土角度在20°~30°、搂膜齿安装间距为70mm、作业平均作业速度为7.4km/h的情况下,地膜回收率为90.2%,生产效率可达到5hm~2/h,各指标均达到设计要求。     

钉齿滚筒式残膜回收机关键部件的设计与研究

地膜覆盖技术的广泛推广与应用极大地促进了我国农业现代化的发展,但残留在土地中的地膜在自然条件下极难降解,给农业可持续发展带来巨大危害。为此,针对目前残膜回收机回收率难以达标的问题,设计了一种钉齿式残膜回收机,介绍了残膜回收机的总体结构参数及工作原理,重点对钉齿滚筒进行运动学分析,推导得出钉齿滚筒的运动学方程及不漏捡残膜所满足的参数条件。同时,运用ADAMS对钉齿滚筒的钉齿运动轨迹仿真,得出了滚筒转速、机具行进速度及钉齿周向相邻角度对残膜回收机工作效果的影响。     

锯齿滚扎式残膜回收机设计与试验

针对于现有残膜回收机回收残膜含杂率较高的问题,设计一种一次性完成扎膜、集膜以及土壤平整作业的锯齿滚扎式残膜回收机。介绍残膜回收机的结构和工作原理,确定残膜回收机的主要作业参数,对扎膜机构进行运动学和动力学分析;确定扎膜机构的锯齿顶尖在作业时的运动轨迹以及运动方程,并确定扎膜机构不漏扎的条件;以残膜回收机作业速度v_1、扎膜机构辊筒转速n以及扎膜机构扎膜盘轴向间距l为试验因素,开展残膜回收机扎膜机构的扎膜率试验,试验结果表明,当扎膜机构辊筒转速为60 r/min、扎膜盘轴向间距为50 mm、残膜回收机作业速度为5 km/h时,残膜回收率为93.3%,满足残膜回收机的设计要求。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机优化设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业中存在起膜单体仿形能力差、易堵塞、根茬易被挑起及卸膜难等问题,对机具的起膜装置、卷膜装置及卷膜装置的传动方案进行优化设计。起膜装置由8个仿形起膜单体、滑块、导轨及调压弹簧组成,起膜单体能够随地形上下仿形,解决了根茬被挑起、堵塞及冲击振动问题。卷膜装置由主从动锥型卷膜辊、辅助卷膜齿和联动卸膜转臂组成。其中,卷膜辊应用了摩擦传动恒线速度机理,保证卷膜松紧程度均匀;辅助卷膜齿采用快速插接机构插接在主从动锥型动卷膜辊上,实现残膜高效缠绕;主从动卷膜辊设计为锥型结构,便于脱膜;联动卸膜转臂能够保证主从动锥型卷膜辊近似直线分开,使卸膜较为便捷。通过分析偏心伸缩弹齿的运动,确定了弹齿周向分布4个。以残膜回收率、缠膜率和含杂率为评价指标,采用正交试验得出样机最优工作参数为:前进速度3 km/h、偏心伸缩弹齿挑膜滚筒转速60 r/min、卷膜辊转速90 r/min。以最优工作参数进行了田间试验验证,结果表明,作业机残膜回收率为89.46%,缠膜率为1.93%,含杂率为25.53%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求。     

推送式旋齿起膜机构设计与试验

针对现有残膜回收机起膜机构易堵塞、脱膜难等问题,设计一种推送式旋齿起膜机构,该机构可同时完成起膜及辅助上膜工作。设计平行四杆结构、旋齿结构、排列方式及间距;构建旋齿运动轨迹方程,分析相邻旋齿轨迹,检验不漏膜条件,确定影响起膜性能的主要因素;分析旋齿与输送装置作用下膜土混合物的受力情况,确定影响残膜捡拾性能的主要因素为机具作业速度、旋齿起膜机构转速、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离、竖直距离,根据工作条件确定因素取值范围。设计四因素五水平试验,探究机具作业速度、旋齿起膜机构转速、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离、竖直距离对残膜捡拾率的影响规律。开展田间试验,利用Design Expert软件对试验结果进行参数优化分析,并以最优参数组合,进行田间试验验证。试验结果表明,当机具作业速度为1.43 m/s、旋齿起膜机构转速为60.5 r/min、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离为308.24 mm、竖直距离为91.22 mm时,预测残膜捡拾率为91.8%,实际残膜捡拾率为91.2%,满足残膜回收机具作业要求。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机改进设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业过程中存在起膜齿仿形效果差、易拥堵,以及卷膜辊集膜、卸膜性能不理想等问题,对该机具的仿形弹齿部分和卷膜装置部分进行了改进设计。整个仿形弹齿由多个单铰接起膜齿和凸轮轴组成,每个单铰接起膜齿在凸轮轴的作用下可以实现单独仿形,且能完成相邻两起膜齿在空间上的间歇运动,以解决起膜装置局部仿形能力差、壅土及相互搂膜干涉问题;卷膜装置由主、从动滚筒及变径卷膜辊组成,其中,改进设计的变径卷膜辊依靠手动拉杆和内置弹簧实现外轮廓直径可变,优化后的活动叶片通过内外齿的啮合使其在打开与闭合状态下都能保证其外轮廓为“封闭”的圆柱体,从动滚筒外围加装了人字形输送齿,使得卷膜装置整体在工作时运转更加平稳,变径卷膜辊与主、从动滚筒可以始终保持接触,避免了因摩擦力突变引起的变径卷膜辊在主、从动滚筒上方停滞不转动的现象。通过分析偏心拨齿滚筒的搂集、抛送和脱落过程,确定了偏心拨齿滚筒的最小转速为164.92r/min。结合正交试验,以地膜回收率、缠膜率和含土率为评价指标,应用综合评分法得出作业机工作时各显著性参数对其各指标的综合性能影响主次顺序为：机具前进速度、反向刮膜板转速、偏心拨齿滚筒转速、凸轮轴转速。田间试验表明,在机具作业3.km/h、输送辊转速140.4r/min、凸轮轴转速130.6r/min、偏心拨齿滚筒转速为183.6r/min、反向刮膜板轴转速为120.8r/min时,残膜回收率为90.26%,缠膜率为1.94%,含土率为25.41%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求,为残膜回收机具的设计提供了参考依据。     

行星架式伸缩杆齿拾膜机构的改进设计及试验

为了克服伸缩杆齿式拾膜机构结构复杂的缺点,对其进行了改进设计,并对杆齿拾膜轨迹进行了理论和仿真分析。同时,通过土槽台架试验系统对影响机构拾膜性能的机具行进速度、拾膜杆齿末端挑膜线速度与机具行进速度比和杆齿入土角度3个主要因素进行了正交试验。试验结果表明:当机具行进速度为0.9m/s、拾膜杆齿末端挑膜线速度与机具行进速度比为1.2、杆齿入土角度为55°时,拾膜率较高。     

自走式马铃薯捡拾装袋机设计与试验

针对马铃薯分段收获中,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高的问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾装袋机。该自走式马铃薯捡拾装袋机能一次性完成马铃薯捡拾、薯土分离、除秧和装袋的工作。阐述了自走式马铃薯捡拾装袋机整体结构,并对捡拾装置、升运链装置、三级输送链装置、分拣台以及卸料装置等关键部件进行详细设计;运用DEM-MBD耦合的方法对马铃薯在两级输送链交接处的运动过程及受力情况进行分析;运用Box-Behnken试验方法,以漏薯率和伤薯率为评价指标,以整机前进速度、捡拾装置输送链线速度、升运链线速度、三级输送链线速度为试验因素,对该机工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制响应面,并得出该机最优工作参数。田间试验表明：当前进速度为0.70m/s、捡拾装置输送链线速度为1.10m/s、升运链线速度为1.20m/s、三级输送链线速度为1.30m/s时,漏薯率为2.82%,伤薯率为3.61%,满足马铃薯捡拾收获作业要求。