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%。     

气吸式残膜回收除杂一体机试验研究

针对现有残膜回收机捡拾率低且回收后的残膜中含有大量碎土块、秸杆等杂质的问题,通过增设割膜装置、吸膜除杂装置、集膜装置,研制了一种气吸式残膜回收除杂一体机。本文以前进速度、弹齿链转速和风机转速为试验因素,以残膜的捡拾率为试验指标进行实地试验,结果表明各试验因素对残膜捡拾率的影响由大到小为:弹齿链转速>前进速度>风机转速。通过正交试验极差分析和方差分析得出,当前进速度为5 km/h,弹齿链转速为225 r/min,风机转速为1900 r/min时,残膜的捡拾率为91.6%,残膜含杂率为10.5%。研究结果可为残膜回收设备研发提供理论依据。     

指盘式残膜回收机捡拾机构设计

为了解决秋后地膜难回收的问题,在国内外残膜回收机具的基础上,设计了一种指盘式残膜回收机。阐述了该机总体结构及工作原理,并对弹齿式捡拾机构进行分析,得出机具不同前进速度下弹齿式捡拾机构的输膜轨迹。对弹齿式捡拾机构进行正交试验,结果表明,当捡拾机构转速为80 rmin、机具行进速度为0.8 ms、弹齿入土深度为20 mm时,弹齿式捡拾机构可以达到较优作业效果。      

基于摆线运动的残膜捡拾机构设计与试验

为解决现有残膜捡拾机构捡拾效果不理想、单次捡拾率低、结构复杂和故障率高等问题，设计了挑膜齿做摆线运动的残膜捡拾机构。通过机构分析和田间试验，确定残膜回收机的作业速度为4～7km/h,捡拾机构转速为60r/min,挑膜齿的入土深度为100mm,周向挑膜齿数为4根，夹角呈90°,总共34齿，轴向齿距为150mm。当转动速度为60r/min时，工作部件工作状态最佳。研究结果可为今后残膜回收机捡拾机构的改进设计、性能提升提供参考。     

链齿式残膜回收与驱动耙联合作业机的设计研究

针对于传统残膜回收机功能单一、田地作业次多的问题,设计了一种驱动耙与残膜回收联合作业机,并建立了作业机的三维模型。介绍了该作业机的主要结构及工作原理,分析了挑模机构挑膜弹齿的运动轨迹;通过理论计算得出挑模机构的轮转速比λ为4～6范围最佳,挑膜弹齿的最佳入土角度为45.2°;对膜土分离板的结构进行设计与分析,得出膜土分离板与水平面的最佳倾角为40～45°。试验表明:当作业机前进速度1.5m/s、挑模机构的轮转速比λ为5时,弹齿入土深度选取10～11cm,挑模机构的挑膜率达84%,符合设计要求。     

残膜回收机拾膜卸膜机构运动分析及实验

根据搂草机滑道弹齿机构设计了杆齿式残膜回收机,对机构运动进行了仿真分析和正交试验。运用仿真分析得出杆齿末端的运动轨迹和不同速比下杆齿末端的加速度曲线,并利用土槽台架试验系统,对影响机具拾膜率及卸膜率的行进速度、速比(机具行进速度与杆齿轴转动线速度比)、杆齿入土深度3个主要因素进行了正交试验。试验结果表明:速比的变化对机构拾膜率的影响程度大于机具行进速度和杆齿入土深度的变化,当机具行进速度为0.85m/s、速比为1.5、托膜铲入土深度为50mm时,杆齿式拾膜机构、卸膜机构的拾膜率和卸膜率均达到优水平。     

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。     

链齿式残膜回收机捡拾机构参数优化及试验

针对链齿式残膜回收机捡拾效率不高、工作性能一般等问题,设计了一台链齿式残膜回收机。首先,介绍了工作原理和结构设计;然后,运用Design-Expert8. 060软件,采用Box-Behnken试验方法,以捡拾转速、入土深度、捡拾齿周向间距、捡拾齿轴向间距为影响因素,以捡拾率为响应值,进行了四因素四水平的响应面试验及回归方差分析,分析各因素对链齿式残膜回收机捡拾装置的捡拾率的影响程度,并对各个因素进行优化。试验结果表明:影响捡拾率程度的大小依次为捡拾转速>捡拾齿轴向间距> C捡拾齿周向间距>入土深度;当捡拾转速91. 41r/min、入土深度143. 48mm、捡拾齿周向间距91. 49mm、捡拾齿轴向间距32. 31mm时,残膜的捡拾率达到91. 02%,相对误差较小。     

卷辊式耕层残膜回收机设计与试验

针对耕层残膜老化严重、力学性能差,残膜与土壤混合造成耕层残膜回收拾净率低、含土量高等问题,提出了一种旋耕起抛膜土混合物、弹齿顺向旋转捡膜、逆向旋转卸膜的主动回收方法。设计了卷辊式耕层残膜回收机的整体方案,实现了起膜、卷辊正转捡膜、反转卸膜、集膜的功能。对起膜装置、捡膜装置、正反转机构及卸膜装置等关键作业部件进行设计与参数计算,获得在弹齿机械力作用下,将混合物内的残膜有效钩、挑分离出来的临界条件。运用ANSYS和SPH(Smoothed particle hydrodynamics)耦合方法,构建弹齿捡拾残膜过程的数值模拟计算模型,获得捡膜过程中残膜所受的最大应力及变形,分析了弹齿捡拾残膜的有效性。样机验证试验表明,当起膜刀转速为213.75 r/min、捡拾滚筒转速为43.75 r/min、卷辊正转捡膜转速为131.27 r/min、卷辊反转卸膜转速为167.86 r/min、卸膜轮转速为43 r/min时,卷辊式耕层残膜回收机表层拾净率为82.6%,深层拾净率为71.1%,试验结果符合国家与行业标准的要求,能够从膜土混合物中有效回收耕层残膜。     

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。     

钉齿滚扎式残膜回收机捡拾机构的设计与试验

设计了一种钉齿滚扎式残膜回收机的拾膜机构,通过分析拾膜机构的运动轨迹得到了影响拾膜机构拾膜率的主要因素,并对机具的行进速度、拾膜钉齿的入土深度及拾膜机构与卸膜机构的传动比3个因素进行了正交试验。试验表明:钉齿入土深度对拾膜率具有显著的作用,机具行进速度对拾膜率具有极显著的影响;机具的最优工作参数为:机具前进速度为3.6km/h,钉齿入土深度为50mm,拾膜机构与卸膜机构的传动比为1∶3。     

铲齿组合式残膜捡拾装置设计与试验优化

针对新疆平作区棉花残膜回收机起膜、拾膜分步作业造成残膜回收率低、含杂率高的问题,提出了起膜、拾膜协同作业的思路,设计了一种铲齿组合式(同步起膜、拾膜)残膜回收装置。通过对起膜铲起膜机理进行分析,确定了起膜铲导曲面参数方程和主要结构参数;通过对捡拾滚筒拾膜过程运动及受力分析,确定了拾膜齿杆能够"扎"起残膜的必要条件。运用Design-Expert 8.0.6数据分析软件中心组合试验方法对组合式残膜捡拾装置的关键参数进行了试验,建立了起膜铲入土角、捡拾滚筒转速、机具前进速度与残膜回收率和含杂率的三元二次回归模型。采用非线性优化计算方法,对影响因素进行综合优化计算。试验结果表明:当起膜铲入土角为30°、拾膜滚筒转速为120 r/min、机具前进速度为1.0 m/s时,残膜回收率为90.3%,含杂率为4.1%,比起膜、拾膜分步作业条件下的残膜回收率提高了5.3个百分点,含杂率降低了4.8个百分点。试验指标均达到了国家和行业标准要求,试验结果满足设计要求。     

玉米苗期收膜机结构设计与试验

为解决玉米苗期收膜机卸膜工序复杂、困难的问题,设计出一种新型既捡拾又卸膜的机构,建立了玉米苗期收膜机的三维模型,并应用ADAMS软件进行虚拟样机的仿真,得到该机构的相对和绝对运动轨迹。对苗期地膜进行地膜力学特性试验,测出地膜的撕断力FΔ和延伸率δ,并通过对捡膜齿出土过程的力学分析找出捡膜齿对残膜水平作用力F与残膜捡拾滚筒最大角速度ω之间的关系。同时,以玉米苗期残膜捡拾机为研究对象,设计了玉米苗期残膜捡拾卸膜机构,选取机具的前进速度、入土角度、入土深度为影响因素,以地膜收净率和伤苗率为试验指标进行土槽模拟试验。结果表明:该机设计简单、合理,收膜效率高,能够满足预期的设计要求。     

自走式拾膜输送机构设计与试验

拾膜输送机构是残膜回收机具重要工作部件,其工作性能优劣对残膜回收机具影响较大。为了确定拾膜输送机构最佳工作参数,对其进行结构设计、受力及运动分析,并搭建试验台架。针对机具前进速度、杆齿入土深度、杆齿出土角度这3个影响拾膜率的参数进行了三因素三水平Box-Behnken试验,结果表明:三因素对拾膜率影响大小从大到小依次为机具前进速度、杆齿入土深度、杆齿出土角度,且当机具前进速度为0.97m/s、杆齿出土角度为28.03°、杆齿入土深度为98.41mm时拾膜率最优。     

残膜回收机弹齿式捡拾机构的设计及试验研究

捡拾机构是残膜回收机的重要工作部件,主要是完成对残膜的挖掘作业。为此,设计了一种弹齿式捡拾机构,确定了设计要求与基本结构,并对其进行运动学分析。为了寻找几何参数和工作参数在不同组合时对机构的影响,进行了试验研究。结果表明:最优水平组合为弹齿转速750r/min、弹齿入土深度80mm、出膜倾角3 5°。该弹齿式捡拾机构结构简单,加工制造方便,工作性能稳定。     

曲轴滚筒式捡膜机构设计与运动特性分析

为改善苗期残膜捡拾效果,在借鉴国内外残膜回收技术的基础上,设计苗期曲轴滚筒式捡膜机构,推动残膜机械化回收的进程。该残膜捡拾机构采用起膜铲松土、捡膜齿挑膜、卸膜辊将捡膜齿上的残膜刷至集膜箱中,便于集中处理残膜。对曲轴滚筒式捡膜机构进行设计,并分析捡膜机构的运动特性。通过分析得到残膜捡拾机能够正常工作的前进速度范围为2.6~3.8m/s,滚筒转动速度的合理运行值为30~50r/min。     

基于响应曲面法的带齿式马铃薯残膜回收装置参数优化及试验

针对我国现阶段马铃薯残膜回收机具工作可靠性差,性能不稳定,残膜捡拾率和生产效率低的现状,该文选取机具前进速度,主动轴转速,输送链轴转速为优化变量,将残膜捡拾率和伤薯率作为响应指标,基于响应曲面分析法,利用Design Expert软件采用BBD法设计三因素三水平试验,建立残膜捡拾率和伤薯率的回归数学模型并进行方差分析,得出影响残膜捡拾率和伤薯率的主要原因。田间试验表明,当非交错排列的挑膜齿的横向数量为4根,纵向间距为300 mm,长度为130 mm,机具前进速度为3 km/h,主动轴转速为90 r/min,输送链轴转速为180 r/min时,残膜捡拾率与伤薯率分别为90.29%和4.72%,均达到行业标准及技术规范的设计要求。     

基于SolidWorks的残膜清理滚筒的运动仿真

弧线往复式挑膜滚筒(后文简称"滚筒")是耕前残膜回收机械的典型机构。提出了一种基于SolidWorks及其Motion插件的滚筒运动仿真方法,对残膜回收机具的结构设计起到了指导作用。应用SolidWorks三维设计软件创建滚筒三维模型,运用软件集成的Motion插件对作业机具前进速度、滚筒的转速、挑膜齿尖空间运动曲线进行运动仿真,得出残膜回收机的相关工作参数。通过分析,讨论在同等深度和相同前进速度的前提下滚筒转速与残膜捡拾率的关系。运用SolidWorks滚筒的三维建模及运动仿真,验证滚筒结构设计的合理性,为SolidWorks及Motion插件在残膜回收机具设计中的应用提供参考。     

曲轴滚筒式苗期残膜捡拾机构的设计

地膜覆盖技术的广泛推广和应用,极大地推进了我国农业经济的发展,提高了农产品的产量和品质;但残留在土壤中的地膜在自然条件下极难降解,对农业的可持续发展造成巨大危害。为了回收田间残膜,通过对国内外残膜回收机的研究和借鉴,设计一种曲轴滚筒式残膜捡拾机。该残膜回收机工作时,松土铲松土,起膜铲辅助捡拾机构捡膜,卸膜辊卸膜并收集到回收箱,避免造成二次污染。田间试验表明,在动力由铁牛55提供、前进速度为3.6km/h时,捡拾率约为88%,卸膜率达95%,生产效率为0.6hm2/h。     

椭圆规挑膜捡拾机构的设计与参数优化

针对残膜回收作业中回收率低,含杂率高等问题设计一种挑膜分杂式残膜回收机,并设计一种可完成在入土前工作行程挑起较多的残膜,后工作行程分离秸秆等杂质的新型椭圆规式挑膜捡拾机构。通过理论分析和建立机构数学以及运动模型,调用Matlab遗传算法优化工具箱确定机构几何参数,运用Adams建立该几何参数下的机构模型并对回收作业进行仿真分析,得到较优的工作曲线;仿真表明,各项参数均满足残膜回收要求,当机具的前进速度为3.6 km/h,挑膜机构的旋转角速度为6.28 rad/s时,在圆周运动周期内的弧长值为2.308 45 m,增长率为12.27%,挑膜区域面积为2.04×10~6 mm~2,有效区域增长为33.34%;入土轨迹斜率偏差降低34.68%,出土轨迹斜率偏差降低4.09%,残膜回收率为90.3%。