随动式残膜回收螺旋清杂装置设计与试验

针对目前残膜回收含杂率高的问题,根据随动式残膜回收秸秆粉碎联合作业机工作原理,提出了一种螺旋清杂装置。阐述了该装置的结构组成和工作原理,对其关键部件双向螺旋输送器进行了分析和参数设计。利用EDEM软件建立了棉秆-土壤-螺旋清杂装置的三维离散元模型,模拟仿真了棉秆和土壤混合颗粒的清理输送过程,以螺旋清杂装置结构参数螺距系数、螺旋叶片直径和出料口间隙为试验因素,以平均颗粒速度、平均纵向颗粒速度、质量流率及旋转轴总力矩为试验指标进行正交仿真试验,分析了3个试验因素对各项指标影响的显著性及主次顺序,试验结果显示螺旋清杂装置最优参数组合为:螺距200 mm,螺旋叶片直径200 mm,出料口直径220 mm。在该参数组合下制作螺旋清杂装置,与随动式残膜回收秸秆粉碎联合作业机进行装配,并进行了性能试验,结果显示清杂装置清理棉秆、土壤等杂质效果符合设计要求,回收残膜平均膜杂分离率为89. 51%。     

气吸式残膜回收机集膜装置改进设计与试验

针对残膜回收机回收后的残膜含杂率高难以利用的问题,改进设计一种兼具膜杂分离和残膜收集功能的集膜装置。对残膜与杂质在气流场中的运动规律进行分析,探明物料运动轨迹的影响因素。以离心风机转速、隔板到输膜入口距离、隔板高度为试验因素,以含杂率为试验指标进行田间试验,结果表明各因素对含杂率的影响由大到小为：隔板距离、离心风机转速、隔板高度。利用Design Expert软件响应曲面图,进行综合影响效应分析,得出离心风机转速1 974 r/min,隔板距离767 mm,隔板高度723 mm,在此参数条件下含杂率为6.97%。研究结果可为残膜回收设备研发提供依据。     

链排式残膜回收机拾膜清杂装置设计与试验

针对目前大多数秋后残膜回收机械在作业过程中出现的拾取地膜含杂率高、回收率低及难以二次利用等问题,设计了链排式残膜回收拾膜清杂装置。对机具的整机结构、工作原理和主要技术指标进行了介绍,并对其关键部件拾膜清杂装置进行了设计,通过理论计算和运动分析,确定了捡拾钉齿的结构尺寸和排列间距;分析了地膜被捡拾的受力情况,得出了地膜所受拉力小于其纵向断裂力的结论;对清杂装置的螺旋输送器进行设计分析,确定了螺旋输送器的叶片直径、螺距及排杂口大小;对装置的田间作业性能进行了测试验证,结果表明:机具以4.5km/h进行收膜作业时,残膜回收率为89.97%,膜秆分离率为90.17%。     

锯齿滚扎式残膜回收机设计与试验

针对于现有残膜回收机回收残膜含杂率较高的问题,设计一种一次性完成扎膜、集膜以及土壤平整作业的锯齿滚扎式残膜回收机。介绍残膜回收机的结构和工作原理,确定残膜回收机的主要作业参数,对扎膜机构进行运动学和动力学分析;确定扎膜机构的锯齿顶尖在作业时的运动轨迹以及运动方程,并确定扎膜机构不漏扎的条件;以残膜回收机作业速度v_1、扎膜机构辊筒转速n以及扎膜机构扎膜盘轴向间距l为试验因素,开展残膜回收机扎膜机构的扎膜率试验,试验结果表明,当扎膜机构辊筒转速为60 r/min、扎膜盘轴向间距为50 mm、残膜回收机作业速度为5 km/h时,残膜回收率为93.3%,满足残膜回收机的设计要求。     

耙齿式残膜回收机自动脱膜机构优化设计

针对耙齿式残膜回收机脱膜难、效率低的问题,运用Box-Behnken的中心组合试验方法对残膜回收机脱膜机构的工作参数进行了试验研究,以刮板角度、刮板安装位置、刮板长度为影响因素,以初次脱膜率、缠膜率为试验指标进行3因素3水平的响应面试验;建立了响应面数学模型,分析了各影响因素对作业质量的影响,同时对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:初次脱膜率影响显著顺序依次为刮板角度、刮板安装位置、刮板长度;缠膜率影响显著顺序依次为刮板角度、刮板长度、刮板安装位置;最优工作参数组合为刮板角度为70°、刮板安装位置为95mm、刮板长度为480mm,对应的初次脱膜率和缠膜率为94.7%、1.29%,且各性能指标和理论优化值相对误差均小于5%。研究结果可为耙齿式残膜回收机脱膜机构的结构完善和作业参数优化提供依据。     

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%。     

铲筛式残膜回收机膜土分离技术研究

对基于铲筛式残膜回收机的膜土分离技术展开针对性研究,设计多级膜土分离装置,以期从安装碎土装置、增大筛程、安装导土装置、调整后筛筛面倾角等4个方面增强机具的膜土分离效果。运用上述装置对1MCS 100型残膜回收机进行了结构优化,振动筛采用间距为15mm的锯齿筛,最小筛程1 300mm,振幅48mm,振频3.7 Hz。锯齿筛的锯齿条齿宽18mm,齿高5mm,锯齿条厚度1.5mm。碎土辊长920mm、外径170mm、内径150mm。后筛倾角为10°,导土装置与筛面最小间距为30mm。以残膜回收率和膜土比为评价指标,对优化前和优化后的机具进行田间作业对比试验。试验结果显示:优化前机具的残膜回收率平均值和膜土比平均值分别83.87%和0.14,优化后分别为85.72%和0.5。试验表明:优化后机具的残膜回收率略有提高,膜土比显著增大。因此,对残膜回收机进行的结构优化有效,多级膜土分离装置能够显著改善膜土分离效果。不仅对膜土分离研究提供参考,同时也有益于减少农业污染。     

双筛体驱振式膜土分离与输送装置设计与试验

为减少铲筛式残膜回收机在工作中的振动,设计双筛体驱振式膜土分离与输送装置。采用DH5902动态测试系统对双筛面残膜回收机的振动参数进行满载田间作业测试,实验结果表明振动频率在3～5.5Hz变化时,机架左右方向振动测量值范围为4.2～5.4m/s2,在设备可承受振动范围内,减振效果明显。为实现有效逐级输膜,确定偏心轮驱动轴转速范围为260～330r/min,通过单因素试验确定筛面形式为锯齿筛,为提高残膜回收率和膜土比,选取机具前进速度、逐膜筛振动频率、逐膜筛振幅、锯齿间距作为试验因素,运用响应曲面法并在Design-Expert软件中分析各因素对残膜回收指标的影响效应,各因素影响残膜回收率的主次顺序为锯齿间距机具前进速度逐膜筛振幅逐膜筛振动频率;各因素影响膜土比强弱次序为锯齿间距机具前进速度逐膜筛振动频率逐膜筛振幅。运用Design-Expert的寻优功能得到最优参数组合为机具前进速度0.735m/s,逐膜筛振幅62mm,逐膜筛振动频率260次/min,锯齿间距12.02mm,机构设计时将获得的参数修正并进行试验验证,最终结果表明残膜回收率为90.26%,膜土比为1.46,较好地满足了残膜回收质量要求。该研究不仅为残膜回收市场提供了一款急需的实用机具,亦为残膜回收机械创新研发或优化提升提供了理论依据和参考借鉴。     

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。     

统收式采棉机清选装置试验研究

为提高统收式采棉机清选装置的分选性能,针对棉花含杂率较高、损失率较大等问题,设计了一种统收式采棉机清选装置。首先,阐述了该机的整体结构和工作原理;然后,根据理论分析及前期试验确定以喂入量、钉齿滚筒转速转速、栅条间距为试验因素,棉花含杂率与损失率为目标值,利用SPSS数据处理软件对其目标值进行极差和方差分析。结果表明:较优参数组合为喂入量1.80kg/s、钉齿滚筒转速300r/min、栅条间距10mm,影响含杂率和损失率的显著顺序分别为钉齿滚筒转速>栅条间距>喂入量、栅条间距>钉齿滚筒转速>喂入量。试验验证结果表明:棉花含杂率和损失率试验验证平均值分别为5.30%、2.17%,符合农艺要求。试验结果可为统收式采棉机清选装置的设计提供理论依据。     

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。     

棉田残膜回收机械研究现状及发展趋势

棉花地膜覆盖栽培技术提高了水分的利用率和棉花的产量,随着地膜的连年使用,棉田残膜含量不断增加,已造成严重的“白色污染”,影响棉花的种植和产量。PE地膜被替代前,机械化回收是解决残膜污染的必要手段。通过对残膜回收机械的起膜装置、拾膜装置、脱膜装置、集膜装置、清杂装置等方面介绍残膜回收机械的研究现状和特点。分析棉田残膜回收机械的应用情况,存在耕层残膜回收率低、膜杂分离效率低、作业部件适应性不强、作业质量不稳定等问题,针对残膜、秸秆、土壤的特性和生产实际,提出研发全耕层地膜回收机具、改进膜杂分离装置、创新作业部件仿形技术、提高智能监控水平的研发方向。     

半喂入花生联合收获机去石清选装置设计与试验

目前我国现存的半喂入花生联合收获机无法有效清选土壤板结严重或石块、泥块过多的地块。为解决该问题,设计一种总长1 683 mm,宽550 mm,高1 010 mm,由双层筛及传动装置组成的去石清选装置。根据测量的花生及石块、泥块的物理尺寸,花生品种选取等因素,对去石清选装置进行正交试验,确定该装置的网孔形状为方形,筛网安装角度为13°,筛体运动频率设定4.0 Hz,筛体前后行程为16 mm。通过优方案试验,得出该清选装置的含杂率为3.82%,损失率为1.28%。为进一步确定装置可靠性,将该装置与传统清选装置进行田间对比试验。试验结果表明:传统清选装置的含杂率为13.17%,损失率为1.96%,而该清选装置的含杂率为3.47%,损失率为1.21%,除杂率是传统清选装置的4倍左右,损失率减少0.75%。该装置可以为半喂入花生联合收获机面对土壤板结严重或石块、泥块过多地块时的清选指标提供参考。     

设施膜上移栽机栽植机构设计与试验

针对设施蔬菜穴盘苗移栽机膜上作业效果不好、稳定性较差等问题,设计一种八杆栽植机构,建立八杆栽植机构的数学模型并进行仿真分析与效果验证。使用Adams动力仿真软件,对八杆栽植机构的虚拟样机在取投苗效率为120株/min,栽植深度为60 mm,株距为200 mm、300 mm、450 mm时进行仿真分析,仿真分析结果表明:膜面连接长度满足蔬菜移栽机行业标准。按蔬菜移栽机膜面穴口开孔合格率中膜面连接长度测定方法对八杆栽植机构样机进行试验测试,试验结果表明:样机株距设置为200 mm、300 mm、450 mm时,膜面连接长度平均值为141 mm、237 mm、368 mm,与仿真结果误差分别为8.5%、6%、6.1%。     

两垄四行花生联合收获机横向输送装置的设计与试验

为解决目前两垄四行花生联合收获机中清选装置重复设置的问题,设计了一种横向输送装置,用以实现花生果在夹持输送工序后的汇集,进而落入同一清选装置完成荚果与杂质的分离,达到节省资源降低功耗的目的。该装置主要由联轴器、轴、轴承座、链轮、链条、刮板、栅条底板和机具护罩等组成。同时,通过试验与分析确定了输送装置刮板的最优结构参数:刮板高度42mm,刮板安装角度70°,刮板长度650mm。优化后的输送装置作业效果明显提高。     

基于EDEM的糖厂原料蔗滚筒除杂装置研究

切段甘蔗收获技术是我国甘蔗收获机械化的主推技术,入厂原料蔗含杂率较高,特别是机收原料蔗泥土含量较大,使糖厂产生抵触,影响机械化收获技术的推广。针对上述问题,设计了一种糖厂原料蔗滚筒除杂装置,并对所设计的滚筒除杂装置进行EDEM试验仿真。为了研究滚筒除杂装置的结构参数和作业参数对除杂率及质量流率的影响,采用3因素3水平正交试验对滚筒除杂装置进行除杂仿真。正交试验结果极差分析得出,影响除杂率指标的因素主次顺序为:除杂滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。影响蔗段质量流率指标的因素水平主次顺序为:滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1600 mm。正交试验结果方差分析表明,对试验指标除杂率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,螺旋输送导板螺距显著;对试验指标质量流率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,输送导板螺距不显著。通过平衡分析得出,滚筒设计的最优参数组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。     

胡麻脱粒物料分离清选作业机参数优化与试验

为进一步提升胡麻脱粒物料分离清选作业机的工作性能,采用数值模拟仿真试验方法分析确定获得的单因素参数,以喂料装置振幅、物料层调节厚度和吸杂风机转速为自变量,以籽粒含杂率和清选损失率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与籽粒含杂率和清选损失率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明:3个因素对籽粒含杂率影响的主次顺序为吸杂风机转速、喂料装置振幅和物料层调节厚度,对清选损失率影响的主次顺序为吸杂风机转速、物料层调节厚度和喂料装置振幅;作业机最佳工作参数为:喂料装置振幅16.5 mm、物料层调节厚度7.0 mm、吸杂风机转速1 775 r/min(即对应的吸杂风机转速变频频率为59.2 Hz)。验证试验表明,籽粒含杂率和清选损失率均值分别为7.86%和1.58%,说明在最优工作参数下作业机能够降低胡麻脱粒物料在机械化分离清选过程中的含杂与损失程度。