旋转脱膜式残膜回收机的设计与试验

【目的】针对弹齿式残膜回收机残膜回收作业后自动脱膜困难的问题,设计一种旋转脱膜式残膜回收机具。【方法】采用田间试验确定了搂膜弹齿的最佳入土角范围、曲率半径和排布方式,通过理论研究设计残膜回收机的脱膜机构,用正交试验方法对残膜回收率的影响因素进行优化,以残膜回收率最高为优化目标确定最优参数组合,并对修正后的最优参数组合进行试验验证。【结果】综合田间试验数据,得出搂膜弹齿最佳入土角为18°～35°,主弹齿直径10 mm,副弹齿直径5 mm,3排搂膜弹齿交错排布;正交优化试验表明,各因素对残膜回收率影响的表现为作业深度作业速度搂膜弹齿曲率半径,当作业速度为7 km/h、主搂膜弹齿曲率半径190 mm、副搂膜弹齿曲率半径160 mm、作业深度50 mm时,对应的残膜回收率最高;验证试验表明,在该参数组合条件下残膜回收率为84.86%,与预测的残膜回收率(85.56%)十分接近。【结论】设计的旋转脱膜式残膜回收机收膜效果好、脱膜率高、制造成本低、调整使用便捷。     

搂膜弹齿式夹持装置的残地膜拉伸试验

【目的】设计一种模拟搂膜作业状态下的弹齿式夹持装置,通过残地膜力学性能拉伸试验,对影响立秆搂膜机残膜回收作业效果的残膜力学性能指标(残地膜最大载荷、断裂延伸率)与残地膜破损程度、残膜回收作业速度之间的关系进行探究.【方法】以残膜破损情况、拉伸速度作为试验影响因素,以最大载荷、断裂延伸率作为试验指标,进行二因素三水平的正交试验,运用minitab数据分析软件,对残地膜力学性能拉伸试验所得试验数据进行统计与分析.【结果】试验结果表明,随着拉伸试验速度的增大,残地膜的断裂延伸率增大,残地膜破损程度与最大载荷之间表征出正相关性.【结论】其残地膜力学性能的研究为立秆搂膜机具的设计及其工作参数的探究提供了理论参考依据.     

残膜捡拾清理压缩机具的设计与试验

【目的】有效解决残膜回收作业中,集条残膜因大风天气产生的二次污染,以及人工作业劳动强度大的问题,设计了一种适用于机械化集条残膜捡拾清理压缩作业机.【方法】首先阐述了该机的结构特点、工作原理以及关键部件设计过程,然后通过正交试验法对影响残膜回收率的各因素进行正交优化试验,并选出最优组合.【结果】试验显示,当机具前进速度为6km/h,捡拾杆齿转速为120r/min,脱膜叶片宽度为200mm时,残膜回收率最高,能达到91.1%.影响残膜回收率的主次因素依次为捡拾滚筒转速、脱膜皮带宽度、机具前进速度.【结论】该机具作业性能稳定可靠,残膜回收率达到设计要求.     

齿带式残膜捡拾机构的设计与试验

【目的】针对钉齿链板式残膜捡拾机构在土壤坚实度较大条件下,链板与辊筒发生打滑的现象,探索将皮带应用于残膜回收机捡拾机构避免此类问题的可行性,设计了一种新型齿带式残膜回收机的捡拾机构,该机构主要由齿带、齿带辊及刮泥装置组成.【方法】首先对齿带、捡拾钉齿、齿带辊的设计及排布参数进行了说明,然后基于Box-benhnken中心组合试验原理,进行田间试验,研究机具前进速度、钉齿入土深度以及上齿带辊转速对残膜回收效果的影响,并对试验结果进行优化,得出工作参数最优组合.【结果】当机具前进速度为5.5 km/h,钉齿入土深度为30 mm,上齿带辊转速为100 r/min时,残膜回收率为90.3%.【结论】该齿带式残膜捡拾机构可以有效捡拾残膜,符合设计标准,能够满足使用要求.     

夹持输送式棉花拔秆机的设计与试验

【目的】为完成棉秆整株拔取,解决漏拔率、拔断率高等问题,实现棉秆循环利用,针对新疆机采棉种模式,设计了一种夹持输送式棉花拔秆机.【方法】以前进速度、拔秆角度、主动轮转速为影响因素,漏拔率和拔断率作为评价指标开展三因素三水平二次回归试验.通过田间试验找出最优结构与工作参数组合.【结果】优化后的最优工作参数组合为前进速度为2.0 km/h,拔秆角度为38.99°,主动轮转速281.24 r/min.通过大田试验得知,当机具前进速度为2.0 km/h、拔秆角度为40°、主动轮转速为280 r/min时,棉秆的拔断率为8.14%,棉秆漏拔率为8.02%.【结论】该夹持输送式棉花拔秆机拔断率低、漏拔率,理论值与试验值吻合较好,相对误差小于5%,参数优化模型合理.符合设计标准.     

农田残膜机械回收膜土分离装置设计与试验

在我国南方农田残膜回收作业过程中,因土壤粘性强导致残膜夹带土壤多,残膜极易缠绕在机具上,影响机具正常工作。针对该问题设计了一种膜土分离装置,该装置主要由挑膜弹齿、滚筒和凸轮压板机构组成,可在挑膜过程中去除膜上表层土壤并在送膜过程中去除膜下土壤,通过试验分析得到影响膜土分离的主要因素为机具前进速度、挑膜转速和滚筒安装倾角。确定以上述三个因素为试验因素,以含土率和缠膜率为响应值,进行三因素三水平响应面试验。利用Desige-Expert软件建立各因素与缠膜率、含土率的回归模型,分析各因素对回收效率的影响,结果表明,各因素对含土率的显著性顺序为：机具前进速度＞挑膜转速＞滚筒安装倾角;对缠膜率的显著性顺序为：滚筒安装倾角＞挑膜转速＞机具前进速度;同时,对试验因素进行优化,得到因素的最佳组合为：机具前进速度为1.12 m·s^-1 ,挑膜转速为92.00 r·min-1,滚筒安装倾角为17.00°,此时的含土率为13.00%,缠膜率为1.70%。通过土槽模拟试验,设置上述最佳工作参数组合,得到含土率为13.45%,缠膜率为1.78%,验证结果与模型优化结果相对误差都小于5%。该膜土分离装置可以解决南方粘性土壤膜土分离困难、残膜率高的问题,为后续膜土分离装置及残膜回收机的设计与优化提供参考。     

1JH-3.0型宽幅秸秆粉碎还田机的研制

针对现有的秸秆粉碎还田机工作幅宽小及作业质量不高的问题,研究开发了一种宽幅秸秆粉碎还田机,对影响秸秆切碎长度和留茬高度的各因素进行了正交试验。结果表明:机具前进速度对秸秆切碎长度影响极显著,甩刀轴转速和离地间隙对秸秆切碎长度影响显著;机具前进速度、甩刀轴转速和离地间隙对留茬高度影响都极显著,其中甩刀轴转速对留茬高度影响最大。鉴定试验结果表明:机具的作业速度为6.9 km/h,棉秆粉碎长度126.8 mm,残茬高度76.3 mm,主要技术指标达到了标准要求。     

棉花秋后残膜回收与茎秆粉碎联合作业机设计

为了治理新疆地区棉花铺膜种植产生大量的残膜污染问题,设计一种棉花秋后残膜回收与茎秆粉碎联合作业机。该机主要由棉秸秆粉碎还田装置、残膜捡拾回收装置和集膜卸膜装置3个部分组成,可以一次完成残膜收膜和棉秆粉碎还田两道工序。介绍4SJ 2.0残膜回收与茎秆粉碎联合作业机的基本结构和工作原理。田间试验表明：当机具作业速度为5.5 km/h,茎秆粉碎甩刀转速为1 700 r/min,残膜捡拾滚筒转速为110 r/min,残膜输送叶轮转速为220 r/min时,作业效果最理想。     

弹齿链耙式残膜回收机链耙装置的设计与试验

为深入研究弹齿链耙式残膜回收机链耙装置作业过程中不同工作参数对机具运行和作业质量的影响,利用EDEM 2019.1软件建立弹齿与土壤相互作用的三维离散元模型,模拟弹齿收膜过程中所受作用力的变化情况,验证此工况下作业的可靠性,发现其不会因塑性变形而失效,弹齿能够顺利作业。用Python 3软件绘制不同速比下的弹齿尖运动轨迹,发现运动轨迹为摆线。采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法,建立链耙角速度、机具行驶速度、弹齿入土深度与残膜捡拾率和含杂率之间的数学模型,寻求残膜回收机的最优作业参数组合,并进行田间验证试验。结果表明,优化的作业参数为链耙角速度14.73 rad·s^-1,机具行驶速度9.7 km·h^-1,弹齿入土深度74.75 mm。在此条件下开展田间验证试验,残膜捡拾率为92.8%,含杂率为63.6%,可满足残膜回收机的作业要求。     

4SZ-3.0型收膜整地联合作业机的设计与试验

针对残膜对耕地造成严重的污染和危害问题,研究开发了一种适用于机械化回收残膜的收膜整地联合作业机,阐述了该机的结构特点及工作原理,并对影响残膜回收率和作业小时生产率的各因素进行了正交优化试验.结果表明:残膜回收率受捡膜滚筒转速影响最大,受机具前进速度和残膜输送叶轮转速影响较小;机具作业小时生产率受机具前进速度影响最大,受残膜输送叶轮转速和捡膜滚筒转速影响较小.当机具前进速度6km/h,捡膜滚筒转速110 r/min,残膜输送叶轮转速200 r/min时,当年残膜回收率为88％,作业小时生产率达到1.2 hm2/h.     

玉米高地隙自走式喷杆喷雾机的试验研究

【目的】探求一种新型玉米高地隙自走式喷杆喷雾机的施药效果.【方法】以药液附着率为指标,以机具前进速度,动力输出轴转速和种植模式为因素,采用L9(34)正交试验设计,并对各因素的参数进行了优化研究.【结果】药液附着率受机具前进速度影响最大,受动力输出轴转速和种植模式影响较小.各因素对药液附着率影响程度为:机具前进速度>动力输出轴转速>种植模式.【结论】在机具前进速度1km/h,动力输出轴转速1 000r/min,种植模式为(500+500)mm的条件下,机具作业时药液附着率达到68.3%.     

旱地全膜双垄沟残膜回收机关键作业参数试验分析

为提高弹齿式旱地全膜双垄沟残膜回收机的拾净率,以起膜齿齿数、起膜齿入土深度、搂膜耙齿齿径和齿数为试验因素,拾净率为试验指标,进行单因素试验;在单因素试验基础上,选取对拾净率影响显著的因素——起膜齿齿数、起膜齿入土深度、搂膜耙齿齿径进行三因素三水平正交试验,并对试验数据进行极差分析,以确定残膜回收机最佳工作性能参数。正交试验结果表明,起膜齿齿数为4个,起膜齿入土深度为50 mm,前、中、后搂膜耙齿齿径分别为10、8和6 mm时,拾净率最高,为93.6%。重复试验结果表明:该机残膜拾净率为93.4%,远高于75%的标准,能满足残膜回收作业质量要求。     

摆动型水田株间除草装置设计与试验

针对水田株间除草装置伤苗率高、除草率低等问题,设计一种摆动型水田株间除草装置。阐述该装置的整体结构与工作原理,对其关键部件——偏心轮机构和除草弹齿进行理论分析与结构设计,结合弹齿往复开合运动与水稻种植农艺,分析除草弹齿运动过程与避苗系统工作机理。运用ADAMS软件,以机具前进速度和偏心轮转速为试验因素、覆盖率和入侵率为评价指标,采用2因素5水平二次回归正交旋转组合试验方法进行虚拟仿真试验。仿真结果表明:机具前进速度与偏心轮转速对覆盖率和入侵率有极显著(P<0.01)影响,机具前进速度为除草装置工作性能的主要影响因素,当机具前进速度为266.12 mm·s^-1、偏心轮转速为3.97 r·s^-1时,除草装置作业性能最优,覆盖率为85.70%,入侵率为5.62%。田间试验结果表明:当机具前进速度为270 mm·s^-1、偏心轮转速为4 r·s^-1时,除草装置的除草率为82.5%,伤苗率为5.1%,与仿真试验结果大体一致,所设计的除草装置能够满足水田株间除草农艺要求。     

水稻灭茬机扶茬机构设计与试验

【目的】解决水稻灭茬机作业时,驱动轮容易将高留茬压倒,引起轮辙处倒茬多,导致水稻秸秆粉碎效果不理想的问题。【方法】研发了一种具有扶禾功能的水稻灭茬机,利用固接于扶茬轮轴上的"L"型扶指,采用扶茬轮轴和粉碎轮轴双侧带轮分流传动方式,实现前置扶茬系统与后置粉碎系统配合作业,使水稻秸秆倒伏的留茬被扶起后立即喂入粉碎室。采用正交设计试验验证灭茬机的田间性能。【结果】水稻灭茬机的前进速度、扶辊转速和扶指宽度均对水稻秸秆粉碎率有显著影响。田间试验的结果表明,机具工作参数的最佳组合为前进速度5.38 km·h~(–1)、扶辊转速160 r·min~(–1)和扶指宽度50 mm,该组合的水稻秸秆粉碎效果最好,粉碎率达到92.52%。【结论】该扶茬机结构简单,对水稻秸秆的扶茬粉碎效果好,在实际生产中能够提升高留茬稻秆的粉碎效率。     

新疆机械化回收破解残膜困局

正新疆是我国农田地膜覆盖栽培重点区域,每年地膜应用面积超过5500万亩,地膜使用量接近30万吨。新疆地区研制的农田残膜回收机械现已近百种,但仍不能完全解决聚乙烯地膜的回收问题。残膜机械回收存有以下几个核心问题:一是回收率偏低,使用最广泛的立杆搂膜机具回收率只能达到50%左右;二是含杂率高,回收的残膜与土壤、秸秆等混在一起,资源化利用困难;三是回收机械使用可靠性差,关键工作部件受力     

棉秆切碎还田装置的设计与试验

为南方小面积田块棉秆切碎还田机设计了棉秆切碎还田装置。该装置由切割装置、扶秆装置、除茬装置组成,棉秆由扶秆装置喂入,从上至下依次被切断、除茬。将该装置挂接在土槽试验机上,对影响棉秆切割长度合格率、功耗和除茬率的主要因素,即机具前进速度、锯盘转速和导向槽口宽度进行了单因素试验和回归正交试验。结果表明:影响合格率与除茬率的因素大小依次为机具前进速度、锯盘转速、导向槽口宽度;影响功耗的因素大小依次是锯盘转速、机具前进速度、导向槽口宽度。利用规划求解进行参数优化,在棉杆长度合格率与除茬率分别不低于85%和90%的情况下,锯盘转速为860 r/min,机具前进速度为0.65 m/s,导向槽口宽度为60 mm时,功耗为5.91 k W。     

旱地全膜双垄沟残膜回收机的试验研究

针对西北旱地全膜双垄沟残膜回收机回收率低的问题,采用正交试验法对残膜回收机的起膜齿齿数、搂膜耙齿齿径、起膜齿入土深度进行研究,并对试验结果进行方差分析,优化了关键部件参数,确定了残膜回收机最佳工作性能参数.即起膜齿齿数为4个,前、中、后搂膜耙齿齿径组合为10-8-6mm,起膜齿入土深度为50mm.重复试验结果表明:回收机残膜回收率为93.4%75%,很好地满足了残膜回收的农艺要求.     

马铃薯挖掘与残膜回收一体机的改进设计与试验

针对现有马铃薯挖掘与残膜回收一体机田间试验中存在的搂模装置对马铃薯表皮造成擦伤,地膜回收率低及易产生撕膜等问题,对该机具的地膜回收部分进行改进设计。马铃薯挖掘部分仍采用成熟机型4U-83型马铃薯收获机,残膜回收部分采用送膜装置和滚筒式卷膜装置。通过计算确定了土薯分离装置、送膜装置及卷膜装置的各关键参数,并确定了压膜轮、送膜装置与卷膜装置的具体安装位置。田间试验表明:该机具掘薯、输运顺畅,土薯分离效果明显,残膜能被卷膜辊连续的卷起,卸膜方便可靠,明薯率为97.2%,伤薯率3.7%,损失率4.2%,残膜回收率90.1%,达到了马铃薯机械化收获与残膜回收的相关技术规范设计要求。     

水田株间立式除草装置除草机理与试验研究

为提高水田机械除草作业质量,以株间立式除草装置为研究载体,阐述主要结构及工作原理,分析压埋式除草机理,建立除草运动学与动力学模型。为提高除草部件作业性能,确定最佳工作参数,以除草弹齿旋转速度、机具前进速度及弹齿入土深度为试验因素,株间除草率及伤苗率为试验指标进行二次回归正交旋转组合设计试验,分析不同工作参数下除草性能规律,运用Design-Expert 6.0.10软件处理试验数据,建立因素与指标间数学模型以进一步优化。结果表明,除草弹齿旋转速度69.3 r·min~(-1),机具前进速度0.44 m·s~(-1),弹齿入土深度38 mm时,机具除草性能质量最优,除草率81.5%,伤苗率4.6%,满足机械除草农艺要求。     

油棕果果核、果肉分离技术研究

【目的】优化油棕果果核分离机,提高棕榈油压榨出油率。【方法】以油棕果果核分离机为研究对象,分析作业时间、处理量和刀轴转速3个因素对油棕果果肉分离率的影响,以最优方案提取果肉进行纯果肉压榨与果核、果肉混合压榨对比试验。【结果】作业时间、处理量和刀轴转速对油棕果果肉分离率的影响各有不同,其极差值分别为1.64、2.45、1.15,说明处理量影响最大,其次是作业时间,刀轴转速影响较小。根据试验数据分析得出当作业时间8 min、处理量21 kg、刀轴转速250 r/min时分离效果相对最好。通过压榨提油试验,果核、果肉混合压榨提油得到的出油率为22%～27%,纯果肉压榨提油得到的出油率为35%～40%。【结论】合理的作业时间、处理量和刀轴转速配合,有利于提高油棕果果肉分离率,分离后的纯果肉压榨提油出油率明显提高。