拨轮式膜秆分离机的设计

在棉田的残膜回收过程中,棉秆容易跟残膜发生缠绕,对残膜回收率造成一定影响。因此,棉秆的清理对残膜回收工作的顺利进行非常重要。本文设计一种膜秆分离机构,该机构主要由提辊、拨秆轮、抛秆轮等部分组成。工作时,提辊如图旋切将棉秆从根部铲断,同时将地膜翻出地表便于残膜回收,棉秆在拨秆轮和抛秆轮的共同作用下被抛送至机架后方的拖斗中,达到膜秆分离的作业效果。该机构可以完成膜秆分离任务,为残膜的高效回收创造条件。     

棉秆拉拔阻力的研究

为研究收获期的棉秆根部直径和土壤硬度对棉秆拉拔阻力的影响,为棉秆拔秆收获机械的设计和使用提供参考依据,在山东省无棣县棉花生产全程机械化示范基地进行了棉秆拔秆试验,采集了棉秆拉拔阻力、根部直径和土壤硬度的数据。试验结果表明:在较长时间跨度里,棉秆的拉拔阻力变化很大,呈先增大后减小的趋势。已采集的6批次数据中,第2批次(2014.12.26)棉秆拉拔阻力最大,单株棉秆最大拉拔阻力为1031.6N,平均拉拔阻力为679.0N;第6批次(2015.03.21)棉秆拉拔阻力最小,单株棉秆最大拉拔阻力达到471.1N,平均拉拔阻力为340.76N。对采集的数据进行的回归分析表明:同批次的棉秆拉拔阻力与棉秆根部直径成正相关关系,直线回归关系不显著;同批次的棉秆拉拔阻力土壤硬度成正相关关系,直线回归关系不显著。     

机收棉田残膜混合物粉碎揉丝装置设计与试验

针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题,设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置,利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性。该装置主要由粉碎装置、输送装置和揉丝装置等组成,通过对残膜混合物粉碎、揉丝装置作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证残膜混合物粉碎揉丝装置的作业性能,以粉碎辊转速、揉丝辊转速与揉丝辊间隙作为试验因素,残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率、棉秆揉丝率为试验指标进行三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对残膜混合物粉碎揉丝装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响残膜破碎合格率和棉秆粉碎长度合格率的因素大小顺序为粉碎辊转速、揉丝辊间隙、揉丝辊转速;影响棉秆揉丝率的因素大小顺序为揉丝辊间隙、揉丝辊转速、粉碎辊转速。优化后最优工作参数组合为：粉碎辊转速13.0 r/min、揉丝辊转速60.0 r/min、揉丝间隙1.6 mm。以此参数组合进行试验,得到残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率和棉秆揉丝率平均值分别为90...     

棉花秸秆剪切打捆收获机的设计与优化分析

设计了一种棉花秸秆剪切打捆收获机,可实现对田间棉秆进行导向、剪切、拨秆、切断、输送及打捆回收作业。利用SolidWorks软件对棉花秸秆剪切打捆收获机进行整机建模,并对关键部件剪切动刀和摇臂连杆进行了静力学分析。结果表明:动刀在正常工作下的最大等效应力为286MPa,最大形变为0.4mm,低于刀具材料的最大屈服强度;偏心摇臂在正常工作下的最大等效应力为0.027MPa,最大形变为0.000073mm,远低于摇臂连杆材料的最大屈服强度,可以保证机器的合理性与适用性。研究结果可为机具进一步优化设计提供理论参考,对棉秆收获研究和棉秆资源化利用具有积极意义。     

科研动态

棉花拔秆清膜旋耕机由新疆昌吉回族自治州农机推广站历时3年自行研发生产出了4M BQ X-1.5(3.0)型棉花拔秆清膜旋耕机,并获得国家专利(专利号:200310125493)。该机主要是针对目前棉花种植过程中棉秆以及残膜的回收而研制的一种先进适用的多用途机具。它除了具有一般旋耕机的旋耕整地功用以外,通过换装传动链条、拔秆刀滚以及搂耙等工作部件可将棉花秸秆连根拔起,不留残茬,同时利用搂耙把拔起的棉秆和翻起的地膜收集成堆。为保证棉秆被连根拔起而不被切断,该机在拔秆刀滚的设计上选用了一定的转速和转向;为防止棉秆拔起后造成机具堵塞,机具…     

碱处理水稻秆对成型工艺的影响分析

以水稻秆颗粒为原料,通过NaOH处理制成生物质成型燃料的粘结剂,采用三因子二次正交旋转试验设计,研究NaOH质量分数、碱处理温度和碱处理时间对成型燃料剪切粘结强度的影响.利用SPSS13.0的回归分析方法以及Matlab 7.1的响应面分析法,建立并分析了3个因子对剪切粘结强度影响的数学模型.结果表明,所得回归方程显著,拟合情况良好;3个因子对剪切粘结强度的影响大小依次为:碱处理温度、NaOH质量分数、碱处理时间;最佳碱处理温度为95℃,NaOH质量分数为1.5%,碱处理时间为17 h,剪切粘结强度达到2.608 MPa.     

夹持辊式棉秆拔取装置设计与试验

针对现有棉秆收获机械拔断率、漏拔率高,作业时需对行等问题,设计了一种夹持辊式棉秆拔取装置。该装置主要由棉秆拔取机构、棉秆输送机构组成,通过对棉秆拔取机构作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证棉秆拔取装置工作的可靠性与作业性能,以机具前进速度、上拔秆辊转速、机具前进速度与拨秆轮线速度比值(简称速比)作为试验因素,棉秆拔断率、漏拔率为试验指标进行了三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对棉秆拔取装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响棉秆拔断率的因素主次顺序为上拔秆辊转速、机具前进速度、速比;影响棉秆漏拔率的因素主次顺序为速比、机具前进速度、上拔秆辊转速。优化后的工作参数为：机具前进速度0.60 m/s、上拔秆辊转速46 r/min、速比0.50,以此参数组合进行田间试验,得到棉秆拔断率为3.68%,漏拔率为5.19%,与理论优化值相对误差不超过5%,研究结果可为棉秆拔取装置的设计提供参考。     

棉秆拔除相关技术研究现状

棉秆拔除是棉秆收获的关键技术和首道工序,研究棉秆拔除技术对棉秆资源化利用具有重要意义。棉秆拔除效果与棉秆、土壤的物理特性参数以及拔秆机构的结构形式、工作参数密切相关。当前缺乏合适的棉秆拔除机械,制约了棉秆资源的收集和利用。本文从棉秆力学特性、棉秆拉拔阻力以及拔秆机构三个方面对现有棉秆拔除相关技术研究现状进行梳理分析,并对其发展前景和研究方向进行展望,建议开展系统性研究,为棉秆拔除机构的设计与应用提供理论依据。     

场地膜秆分离装置的结构优化

为达到有效分离地膜的目的,研究场地膜秆分离装置内流场的压力分布和速度分布,获得适合场地膜秆分离装置的结构,为场地膜秆分离装置的结构设计和优化提供了比较重要的理论依据。建立场地膜秆分离装置初始模型,采用Ansys的Fluent模块对其腔体内流场压力分布和速度分布进行了数值模拟,对比分析所得的结果,得出腔体长度为5m、腔体形状为长方体、送风口形状为正方形时为合理结构,此时腔体流场的压力分布总体均匀,下落粗棉秆和细棉秆的范围相对较大,有利于地膜分离。     

棉秆起拔力关键因素的研究与试验

棉秆起拔力的研究为设计棉花拔秆收获机械提供了一个重要参数依据。对棉秆起拔力的影响因素主要有棉秆直径、土壤含水率及起拔角度等因素。试验地点在新疆库尔勒尉犁县的试验田中进行,棉秆品种为新陆早45号,以棉秆直径和土壤含水率为影响因素进行单因素试验。分别在土壤含水率为25.3%、21.2%、15.8%,起拔角度为30°、45°、60°,起拔线速度为114.9、153.4、192.1mm/s条件下,进行三因素的试验组合。试验结果表明:随棉秆直径变大,棉秆起拔力呈上升趋势。组合试验结果显示:起拔角度对棉秆起拔力影响最为显著,土壤含水率比棉秆的起拔线速度影响显著;试验范围内的最佳起拔角度为30°,最佳含水率为25.3%,最佳起拔线速度为192.1mm/s。试验研究结果可以为棉秆机械收获机构的设计提供参考,也可作为棉秆力学研究的试验装置。     

碱处理水稻秆对成型工艺的影响分

以水稻秆颗粒为原料,通过NaOH处理制成生物质成型燃料的粘结剂,采用三因子二次正交旋转试验设计,研究NaOH质量分数、碱处理温度和碱处理时间对成型燃料剪切粘结强度的影响。利用SPSS13.0的回归分析方法以及Matlab 7.1的响应面分析法,建立并分析了3个因子对剪切粘结强度影响的数学模型。结果表明,所得回归方程显著,拟合情况良好;3个因子对剪切粘结强度的影响大小依次为：碱处理温度、NaOH质量分数、碱处理时间;最佳碱处理温度为95℃,NaOH质量分数为1.5%,碱处理时间为17h,剪切粘结强度达到     

高良姜须根剪切力学特性试验研究

当前高良姜挖掘收获和须根切除主要依靠人工作业,为提高生产效率、降低生产成本,必须实现作业机械化。在须根机械化去除工艺的设计和设备的研发过程中,需要掌握高良姜须根的力学特性和物理参数,从而确定最佳工艺和最优工作部件参数。该文以成熟期高良姜须根为试验材料,利用TMS-PRO型质构仪,采用正交试验和统计分析,探索含水率、加载速率对高良姜须根剪切力学特性的影响。试验表明,含水率对高良姜须根剪切强度具有极显著影响,加载速率以及含水率与加载速度的交互作用对高良姜须根剪切强度无显著影响。试验条件下,高良姜须根剪切力范围为120.400～233.733 N,剪切强度范围为12.868～37.962 MPa。当含水率(73.04±3)%时,剪切强度均值为16.978 MPa,此时进行须根剪切去除最适宜。     

机收残膜混合物水洗清选装置的研究与试验

机械回收后的残膜与棉秆等杂质缠绕严重是导致其难以被回收利用的重要原因,将残膜分离是解决该问题的关键。为此,提出了机收残膜混合物水洗分离的方案并对其工作原理进行分析,确定了方案的可行性。通过单因素试验确定了影响显著的因素,并采用BBD试验法建立了分离率与显著因素物料破碎尺寸、水压和喷头角度的三元二次回归模型。对模型进行响应面分析寻优,得到分离装置最佳结构和工作参数。经过台架试验验证,其分离率达到75.8%,证明了模型的正确性,为后续的研究和改进提供了理论基础。     

场地膜秆分离装置的数值模拟研究

为了达到膜秆分离的目的,研究了场地膜秆分离装置内部流场的压力分布和速度分布,获得合适的膜秆分离装置的风选参数,建立了膜秆分离装置的三维计算流体力学的模型,采用Fluent软件对膜秆分离装置内部流场进行数值模拟分析,通过改变送风速度、送风上偏角度以及进料口的位置,研究其内部流场的压力、速度的分布及进料口位置的影响规律。结果表明:送风速度为16 m/s、送风角度上偏5°、进料口中心位置距离模型中心位置为340mm时较为合理。     

我国棉秆机械收获技术现状分析及对策研究

棉秆是一种重要的潜在农业生物质资源,其在农畜业、工业、能源、环保等领域有着十分广泛的用途。棉秆人工收获劳动强度大且生产率低,进行棉秆机械化收获相关技术研究,将为棉秆资源的综合利用提供条件。本文分析棉秆力学特性研究现状,提出后续研究中应对棉秆剪切、压缩过程中的变形规律进行综合分析,同时考虑实际拔秆作业中多个作用力的耦合机制;分析起拔收获阻力研究中尚存在的问题,为获取棉秆起拔阻力参数及其综合影响因素,需进一步开展多因素试验、仿真研究;针对目前棉秆机械收获技术的特点,将现有棉秆收获机分为对行式和不对行式两大类,分析两种类型收获机的收获原理、作业特点及各自存在的问题,得出从节能降耗、绿色发展的需求出发,应加强基于对行起拔技术的棉秆联合收获机的研发,并结合不同地区棉花种植特点,提出因地制宜开发适用棉秆收获装备的对策。     

北方烟草钵苗的物理及剪切力学特性研究

为进一步优化设计烟草钵苗移栽机的关键部件,通过对移栽期北方烟草钵苗的测定,利用数理统计方法分析移栽期烟草钵苗的物理特性,得出烟草钵苗主要物理特性指标值的变化区间及分布频率。通过剪切试验对移栽期烟草钵苗茎秆的不同部位剪切载荷、抗剪强度及剪切功耗进行测试分析,得出烟草钵苗茎秆剪切部位对剪切破坏载荷及剪切功耗均存在显著影响(α=0.05),在距烟草钵苗钵体表面5~10mm处剪切破坏载荷和剪切功耗最大,抗剪强度均值为(1.10±0.12)MPa,试验可为北方烟草钵苗移栽部件的设计提供科学依据。     

棉秆起拔力关键因素的研究及试验

棉秆起拔力是设计棉秆拔秆收获机械的一个重要指标参数。为了研究收获期的棉秆高度、棉秆直径、土壤含水率、土壤坚实度等因素对棉秆起拔力的影响,在新疆农垦科学院的试验田进行了棉秆起拔力的测试试验,采集了其中5块试验田棉秆起拔力、棉秆直径、土壤坚实度、土壤含水率和棉秆高度的数据。试验结果表明:在已测得5块试验田的数据中,第3组棉秆起拔力最大,单株棉秆最大起拔力为821.1 N,平均起拔力为534.49N;第2块试验田的棉秆起拔力最小,单株棉秆最大起拔力为7 2 6.1 N,棉秆平均起拔力为473.62 N。对已获取的5块试验田数据做的回归分析表明:同一块试验田的棉秆起拔力与棉秆直径成正相关关系;土壤含水率越高,起拔力越小;土壤紧实度越大,起拔力越大;棉秆高度与棉秆直径成正比。     

齿盘式多行拔棉秆装置拔秆过程分析与参数优化

为解决拔棉秆机漏拔、拔断、拔净率低等问题,基于电液控制技术设计了齿盘式多行拔棉秆台架并开展试验研究。采用ADAMS软件进行齿盘式拔棉秆装置运动仿真分析进而揭示拔秆机理;利用试验台架的调速比模式和调转速模式,通过单因素和多因素试验研究齿盘圆周线速度、拖拉机前进速度及齿盘圆周线速度与拖拉机前进速度之比(以下简称速比)对棉秆拔净率、拔断率和漏拔率的影响。试验结果表明,调速比和调转速2种模式的齿盘式多行拔棉秆台架满足设计要求,可开展多种条件下拔棉秆试验研究;齿盘对棉秆起拔力大小、方向及夹持时间影响拔秆效果,棉秆被夹持时间小于起拔时间易导致棉秆断裂,一定程度上增大齿盘圆周线速度有助于减少漏拔;速比、齿盘圆周线速度对棉秆拔净率、漏拔率和拔断率均有极显著影响,其中速比是影响棉秆拔净率最关键因素;速比最佳范围为0. 55～0. 80,齿盘圆周线速度最佳范围为0. 24～1. 10 m/s;齿盘倾角为6°、拖拉机前进速度为0. 85 m/s、速比0. 75时,棉秆拔净率最高,为93. 89%,满足设计要求,此时拔断率为4. 43%,漏拔率为1. 68%。     

皮带夹持式拔棉秆装置设计与试验

为提高棉秆起拔率,实现棉秆的整株拔取,设计了一种皮带夹持式拔棉秆装置,主要由前悬挂装置、分禾器、起拔输送装置以及液压系统构成。机具关键部位为起拔输送装置,作业时通过皮带夹持将棉秆拔出,随后输送皮带将拔起的棉秆输送至机具一侧,并有序地铺放在地表上。在单因素试验基础上,以前进速度、主动轮转速、拔秆高度为影响因素,以棉秆拔断率和漏拔率为试验指标,开展三因素三水平正交试验。试验结果表明：较优工作参数组合为主动轮转速250r/min、拔秆高度80mm、前进速度2km/h,在此工作参数组合下,棉秆拔断率为3.83%,棉秆漏拔率为5.93%,满足拔秆作业要求。研究结果可为后续棉秆收获机的研究提供参考。     

棉秆剪切力学特性的研究

以新疆棉花主要种植品种新陆早的秸秆作为试验材料,10mm/min的加载速度,在万能试验机上对收获期的棉秆进行剪切力学特性试验。试验结果表明:棉秆根部、中部、顶部的平均峰值切割力范围分别为3.16~3.55kN、1.82~2.08kN、0.70~0.88kN;影响棉秆破坏载荷的关键因素为棉秆直径;棉秆破坏载荷随含水率增加先减小后增大,含水率在17%时破坏载荷最小,由此可以确定此时进行棉秆收获或粉碎还田最适宜。