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。     

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。     

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。     

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%。     

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。      

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。     

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。     

圆盘扎辊式残膜回收机的设计

针对边膜回收较难的问题,设计了一种圆盘扎辊式残膜回收机。阐述了该机具的工作原理和设计方案,并对圆盘扎辊式残膜回收机具中圆盘和拾膜杆齿等主要部件进行了设计,确定了拾膜杆齿的排列方式和运动轨迹方程。对机具进行试验表明,该机具的净回收率为80%以上。     

弹齿式残膜回收机参数优化及试验

针对国内外残膜严重污染环境、残膜回收机捡拾率不高及卸膜存在问题,设计了一种弹齿式残膜回收机装置,并阐述了其整体结构和工作原理。根据理论分析及前期试验确定结果,以机器前进速度、卸膜轴与挑膜轴的速度比、挑膜弹齿入土深度为试验因素,残膜捡拾率与卸膜率为目标值,利用Design-expert数据处理软件对其目标值进行响应面优化分析,其影响目标值的显著顺序为:机器前进速度卸膜轴与挑膜轴的速度比挑膜弹齿入土深度。试验验证结果表明:当机器前进速度v=1.60m/s、卸膜轴与挑膜轴的速度比u=4.3、挑膜弹齿入土深度h=36.00mm时,残膜捡拾率为88.2%,卸膜率为92.5%,试验值与优化结果的相对误差分别为1.57%、1.80%,均小于5%。试验结果可为残膜回收捡拾机械的设计提供理论依据。     

帆布带式马铃薯挖掘-残膜回收联合作业机设计与试验

为解决西北旱区大面积推广马铃薯大垄双行覆膜栽培模式所造成的田间残膜污染问题,设计了帆布带式马铃薯挖掘-残膜回收联合作业机,实现了马铃薯挖掘收获与残膜回收的一体化作业。通过对样机防缠绕装置、帆布带式送膜装置及浮动卷膜装置关键工作参数进行计算分析,确定影响联合回收机残膜回收率的相关试验因素及其取值范围。依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了作业机前进速度、卷膜驱动辊转速、输膜轴转速和输膜板倾角与残膜回收率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:4个因素对残膜回收率影响的主次顺序为:卷膜驱动辊转速、作业机前进速度、输膜轴转速和输膜板倾角;联合回收机最佳工作参数为:作业机前进速度0.72 m/s、卷膜驱动辊转速303 r/min、输膜轴转速499 r/min、输膜板倾角29°。验证试验表明,联合回收机残膜回收率均值为92.1%,较优化前有明显提升;同时在此工作参数条件下,作业机明薯率为96.6%、伤薯率为2.2%,各项作业指标均达到国家和行业标准要求。     

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。     

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。     

机采棉残地膜电磁分离规律研究

针对机采棉中残地膜含量较高、清除效果不佳的现实问题,通过单因素试验研究了电场极板电压、磁场电流、机采棉飞入速度对机采棉残地膜电磁作用下机采棉清杂率的影响,得到电场极板电压、磁场电流强度及机采棉飞入速度对清杂率影响显著及棉花与残地膜的分离规律。以清杂率为判定指标,利用三因素三水平的判定分新方法,得出了3个影响因素的最佳优化参数,并建立了棉花与残地膜分离规律模型。试验结果表明:最佳优化参数组合为电场极板电压为30k V、磁场电流强度为10A、机采棉飞入速度为12m/s,验证了棉花与残地膜分离规律模型的有效性,此时机采棉清杂率为95%,效果良好。本研究可为机采棉残地膜电磁清杂提供有价值的参考。     

马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机设计与试验

针对大面积推广大垄双行覆膜马铃薯栽培模式所造成的田间残膜污染问题,设计了马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机,一次作业可同步实现薯块挖掘铺条与残膜回收。通过对样机关键作业部件进行设计选型,确定了阶梯挖掘铲、土薯抖动升运装置及浮动式气力卷膜装置结构及作业参数,分析了浮动式气力卷膜装置作业过程,得出确保该装置不产生残膜滞留堵塞、拉断及打滑现象的必要条件,对地轮田间行走产生不滑动的滚动条件进行了分析计算,并完成了样机相关作业性能试验。田间试验结果表明,当联合作业机作业速度为1.8~2.0 km/h时,残膜回收率为91.6%,明薯率为96.8%,伤薯率为2.3%,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。     

抛膜链齿输送式残膜回收机设计与试验

新疆棉田残膜污染问题严重,机械回收残膜是目前主要的回收方式。现有残膜回收机普遍采用弹齿或伸缩杆齿式起膜装置,回收过程中容易出现残膜缠绕工作部件、卸膜难等问题,影响起膜和卸膜效果。为此,借鉴现有机型的优点,通过刨膜辊刀起膜、抛膜辊刀抛送原理,设计一种起膜抛送、链齿输送、自动脱膜的抛膜链齿输送式残膜回收机。该机具主要由起膜装置、输送装置、脱膜装置、传动系统和集膜箱等组成。残膜通过抛送起膜,配合链齿输送,实现残膜与土块分离,保证了起膜的可靠性;利用自动脱膜和刮板式脱膜机构完成卸膜,解决了残膜缠绕、卸膜难的问题。田间试验结果表明:当作业速度为4~7 km/h时,残膜回收率均值为90.6%,机具作业效率均值为0.84 hm~2/h,残膜含杂率均值为3.971%,当作业速度较快时,提高了作业效率,但回收率降低,含杂率增大。当作业速度为5 km/h时,回收率均值为91.8%,作业效率均值为0.733 hm~2/h,含杂率均值为2.605%,为较适宜的作业速度。该机具运行可靠,起膜与脱膜效果较好,可用于新疆棉田残膜回收。     

1MSF-2型立秆式地膜回收机的研制

针对秋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,在整体仿形搂膜机基础上,设计研制了一种具有单体动态仿形搂膜、自动卸膜、起边膜和株间断膜等功能的1MSF-2立秆式地膜回收机。介绍了其总体结构和工作原理,分析确定了该机悬挂机架、双立轴四杆仿形机构、双排弹齿搂膜机构、液力式转轴卸膜机构、仿形护禾板,以及起膜边机构等关键部件的结构及参数,并进行了田间性能试验。试验结果表明:该机在平均作业速度为7.4km/h的情况下,平均地膜回收率为88.1%,平均生产效率可达到5hm2/h,各指标均达到设计要求。该机能实现单行独立仿形残膜回收作业,适应机采棉种植模式下秋后棉田立秆回收残膜的农艺技术要求。