贵州烟区残膜污染状况与治理技术分析

通过对以毕节烟区为代表的贵州烟区残膜状况调查,对所采集的3 120个数据进行重点分析。结果显示:每公顷烟地0~25cm土层深度内残膜平均总重量194.3kg,总张数490 600张;残膜主要集中于表面层及0~10cm土层内,平均重量占比92.2%,张数占比75.6%,残膜破损程度随土层深入而加重,不同地区残膜重量和数量差异最大分别为1.73倍和2.09倍,5年以上覆膜历史相较3年以下覆膜历史残膜重量和数量分别增加63%和230%,差异显著。最后根据残膜分布情况提出了残膜污染治理建议。     

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。     

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。     

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。     

南疆棉田残膜污染现状及防治途径

南疆是我国重要的产棉区,南疆地区近5年平均覆膜面积为1.326 78×106 hm2,棉田覆膜率为100%。随着覆膜面积的扩大、地膜使用量的增加,棉田残膜污染情况也越来越严重,大量残留在土壤中的地膜不仅影响棉花的正常生长发育,而且对农业生态环境也构成了巨大威胁。运用5点采样法对南疆各团场和县市覆膜超过10年以上的棉田进行数据采集,按照不同耕层以及不同面积分类统计。结果显示,南疆地区平均棉田地膜残留量为237.36 kg/hm2,棉田残膜在0～30 cm中均有分布,3个层次（地表、0～12 cm和12～30 cm）棉田地膜残留量分别占棉田地膜残留总量的8.33%、53.99%和37.68%;南疆地区各县市和各团场残膜污染有显著性差异,各县市棉田地膜残留量高于各团场,残膜主要以4～25 cm2大小存在于土壤中。南疆残膜污染情况处于上升的状态,主要与当地的耕作方式与管理方式有关。在此基础之上,针对南疆地区棉田残膜污染状况,从地膜的规范化生产、机械化回收以及无污染可降解地膜方面提出防治技术途径。      

基于SolidWorks的残膜捡拾滚筒3D设计及运动仿真

应用SolidWorks软件对残膜捡拾滚筒进行3D设计和装配,并运用COMSOS/Motion在滚筒不同的转速、捡拾齿组数及入土深度等参数下对滚筒进行了运动仿真,得出捡膜齿运动轨迹,初步寻找出了弧型捡膜齿满足要求的排列布置、滚筒转速和合理的入土深度等工作参数,为残膜回收机具的设计提供了理论依据.     

典型绿洲区长期膜下滴灌棉田残膜分布现状研究

【目的】优化管理农田地膜。【方法】于2016年9月在新疆典型绿洲区石河子121团对6块覆膜滴灌棉田(应用膜下滴灌年限分别为5、9、11、13、15和19 a)土壤进行取样,研究了样品中的残膜面积和残膜质量。【结果】6块棉田地膜残留密度分别为127.11、215.85、250.63、294.17、327.83和348.83 kg/hm~2,残膜密度以每年16.37 kg/hm~2的趋势递增;残膜主要集中分布在土壤0～15 cm土层内,且面积大于30 cm~2,随着覆膜年限的增加,逐渐下移到15 cm以下土层内,且这部分残膜逐渐碎裂并均匀分布在土壤20～30 cm土层。随着覆膜年限的增加,棉田土壤中残膜的数量和密度均呈逐年上升趋势,表层土壤中面积较大的残膜在耕作过程中逐年碎裂并向深层土壤下移且均匀分布;同时随着覆膜年限的增加,在35～40 cm深层土壤中面积和质量较小的残膜呈明显增多的趋势。【结论】新疆绿洲区棉田地膜残留远超国家标准限值,应采用厚度大于0.008 mm地膜,同时采取措施提高农田地膜回收率。     

新疆建设兵团地膜残留特点的研究

以新疆农八师地区作为研究区域,对当地地膜残留状况进行调查取样和分析统计,并对残膜的一些影响因素(如空间、质量、农业措施和种植模式)进行分析研究,以掌握残膜污染的状况。结果表明:新疆农八师地区的平均残膜量25.4g/m2,最高39.6 g/m2,最低18.0g/m2;残膜主要集中在0～30cm的土壤中,土壤越深,残膜越少;残膜量分布也呈现出显著的时空特点等;这些将为以后的残膜污染治理工作提供理论依据和数据支持。     

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%。     

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。     

耕作方式对大豆田土壤水分及容重的影响

为了研究寒地保护性耕作的可行性,本试验设置:留茬覆盖、留茬无覆盖和传统耕作3种大豆种植方式,通过测定土壤水分以及容重变化,分析耕作方式对大豆田土壤水分和容重的影响.结果表明:留茬覆盖对表层土壤有较为显著的保水效果,0～10cm土层土壤平均含水量留茬覆盖比留茬无覆盖和传统耕作分别相对高12.3%和10.6%,10～20cm土层和20～30cm土层的土壤含水量差异不明显;容重随土层深度的增加而增大,在0～10cm、10～20cm层次大豆生长期平均土壤容重留茬覆盖和留茬无覆盖差别不大;留茬覆盖比传统耕作分别大0.04g/cm3,0.07g/cm3;在20～30cm层次3种处理方式没有明显差别.     

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。     

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。     

弹齿链耙式播前残膜回收机的设计研究

随着地膜覆盖技术的推广应用,残膜带来的白色污染越来越严重。为了减轻污染,不影响播种、出苗,研究设计了新型弹齿链耙式播前残膜回收机。重点介绍了该机的总体结构、工作原理,以及捡拾链耙、弹齿、脱膜机构等关键部件的设计分析。田间试验表明:该机生产率为0.85hm2/h,残膜回收率为81%,满足残膜回收的技术要求,研究成果有利于解决残膜污染问题。     

集条残膜打包机捡拾清理装置设计与试验

针对机收集条残膜因其质地松散、含杂量高造成的转运困难和二次利用率低等问题,在测定分析集条残膜主要物理特性参数的基础上,设计了一种由清杂辊、偏心捡拾滚筒机构、脱膜机构等组成的集条残膜捡拾清理装置。清杂辊弹齿采用双头螺旋线"人"字形对称排列方式,通过动力学分析,确定清杂辊在运动轨迹为余摆线时的转速为86.3 r/min;利用Matlab软件优化了偏心捡拾滚筒的偏心连杆尺寸,通过性能试验优选滚筒转速为65 r/min、弹齿安装角度为45°;经力学分析和气力流场特性模拟获得残膜能被顺利脱下、抛离时,脱膜叶片端部的线速度最小值为1.485 m/s。整机田间试验表明:在机具前进速度为1.5 m/s时,表层残膜拾净率为90.96%,缠膜率为1.09%,清杂率为77.35%,整机工作效率为0.19 hm~2/h,满足田间作业使用要求。     

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。     

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%。     

链齿耙式耕层残膜回收机捡拾机构的设计

随着作物覆膜种植技术的逐年使用,土地中残膜残留污染越来越严重,机械化回收残膜势在必行。捡拾机构是残膜回收机关键部件,收膜效果受捡拾率影响最大。为此,针对现有残膜回收机捡拾机构捡拾效率低、耕层碎膜不易捡拾及捡拾部件可靠性差等问题,设计了一种链齿耙式残膜回收机捡拾机构。对该机构的设计方案及其工作原理进行阐述,对起膜铲、链齿耙及弹齿等主要零部件进行结构、尺寸及排布的设计优化。田间试验结果表明:该机构的残膜捡拾率大于90%,符合设计要求。     

随动式残膜回收机捡拾装置设计与试验

针对我国棉花覆膜种植模式所造成的大面积农田残膜污染问题,在实施耐候地膜新的国家标准基础上,基于耐候地膜在回收时的完整性,设计了一种可将膜面翻转而清除杂质的随动式残膜捡拾装置。通过测试耐候地膜的力学特性,计算捡拾时残膜的受力情况,表明捡拾时残膜的受力小于其平均纵向拉断力;对样机关键作业部件进行设计和分析,运用Matlab软件绘制捡拾钉齿端点在土壤中的运动轨迹,确定了捡拾钉齿长度及捡拾钉齿在链板上的排列尺寸;通过捡拾滚筒上链板间距与起膜率、清杂率关系的单因素试验,得到链板间距的最优值;对捡拾滚筒、捡拾钉齿装置运动过程的受力情况进行了分析计算,并对样机的作业性能进行了试验研究。田间试验结果表明,当随动式残膜回收机的前进速度为4.0~4.4km/h时,残膜回收率为89.54%,表明其捡拾装置满足田间作业要求。     

CMJD-1500型残膜捡拾打包机作业参数优化

针对CMJD-1500型残膜捡拾打包机在黄河三角洲地区推广作业时因捡拾、打包装置作业参数调整不当而导致残膜捡拾率、压包成型率较低的问题,采用六因素三水平Box-Behnken试验设计原理,建立了关键参数与残膜捡拾率、压包成型率之间的数学模型,确定了样机较优的作业参数组合(样机前进速度4km/h,清杂辊转速85r/min,偏心捡拾滚筒转速65r/min,大脱膜辊转速390r/min,膜包保压时间6s,压包作业压强7 MPa),并对最优作业参数间的交互作用进行了分析。田间试验表明:样机残膜捡拾率均值为94.67%,压包成型率均值为95.88%,符合国家标准规定的相关要求,可为黄河三角洲地区残膜捡拾打包装备的研发提供参考。