棉秆燃料化利用关键技术及设备的研究分析

棉秆是重要的可再生资源,其利用潜力大、应用范围广,可产生巨大的经济效益和生态效益,符合国家新的能源产业政策,但目前棉秆的"燃料化"利用率仍然偏低。重点分析棉秆燃料化利用现状、关键技术、设备以及存在的问题,提出对应的解决措施,为推动棉秆的综合利用提供技术支持。     

中国棉杆压捆收获技术与装备现状

棉杆压捆收获作为一种重要的棉杆收获方式,不仅便于棉杆的储存和运输,还能提高棉杆的收获效率。阐述了发展棉杆压捆收获技术与装备的意义,对国内棉杆压捆收获技术与装备进行了分析与探讨,并对目前该领域的研究特点和发展趋势进行了总结和展望,提出了适合中国国情的棉杆压捆收获对策。     

基于响应面法的棉秆压捆试验研究

针对棉秆压缩打捆密度低、压缩打捆装备可靠性差等问题,采用设计的棉秆压捆试验平台,将棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量和压缩活塞压缩频率作为试验因素,以压缩活塞端面压力、压缩室压力和棉秆压捆密度作为试验性能指标进行棉秆压缩打捆单因素和中心组合试验,建立各试验因素和试验性能指标之间的回归方程,确定各试验因素对性能指标的影响规律,并进行优化计算,对优化结果进行试验验证。结果表明:棉秆压缩打捆的最优组合为棉秆含水率30%,棉秆切断长度25 cm,棉秆喂入量2.15 kg/s,压缩活塞压缩频率110次/min,压缩活塞端面压力13.84 kN,压缩室压力3.36 kN,棉秆打捆密度145.83 kg/m~3,为棉秆压缩打捆机械的设计提供理论指导。     

棉田地膜回收打捆机关键部件的优化设计与试验

为提高棉田地膜回收率和打捆密度,采用理论和仿真分析相结合的方法,优化了棉田地膜回收打捆机的工作流程和关键部件的参数。优化后的棉田地膜回收打捆机增加曲柄摇杆输膜机构,捡拾滚筒转速为55 r/min,捡膜齿的长度为0.19 m,刷膜辊转速为37 r/min,圆捆打捆机钢辊转速为358 r/min,滚筒圆周上均布的捡膜齿排数为4排。进行了对比试验,试验结果表明:优化后的棉田地膜回收打捆机的地膜回收率提高7.5%,回收损失率降低43.5%,打捆密度提高17.9%。     

压捆试验平台及其测试系统的设计与试验

为研究在开式压缩过程中,棉秆物理特征参数(棉秆含水率、棉秆切断长度)和压捆机构的工艺参数(棉秆喂入量、压缩活塞频率)与棉秆压捆时的功率消耗、压缩活塞拉压力、压缩室压力和压捆密度的关系,设计了一种基于侧喂入打捆机的压捆试验平台及其测试系统。通过对打捆机的改造,在主轴处添加扭矩传感器、曲柄滑块机构的连杆处添加拉压传感器、压缩室处添加压力传感器,使其能够一次性实时检测棉秆在开式压缩过程中打捆机主要零部件的运动学及动力学参数,并通过数据采集系统将试验数据以Excel表格和波形图的形式保存下来。分别进行单因素和多因素正交试验,单因素试验结果表明:棉秆切断长度为25cm、喂入量为3.5kg/s、压缩频率为90Hz、含水率为30%时,压捆功率消耗、压缩活塞拉压力和压缩室压力相对较小,且压捆密度相对较大。多因素正交试验结果表明:各因素对压缩活塞拉压力和压缩室压力影响最大的是棉秆切断长度,其次为含水率,喂入量和压缩频率对其的影响差不多;各因素对压捆密度影响程度从大到小依次为含水率、棉秆切断长度、压缩频率、喂入量,且当含水率为30%、喂入量为2.5kg/s、压缩频率为90Hz、棉秆切断长度为20cm时,棉秆压捆密度最好。     

自走式棉秆联合收获打捆机改进设计与试验

为提高棉秆回收率、压缩打捆效率和打捆质量,根据自走式棉秆联合收获打捆机的田间作业条件和棉秆的力学特性,采用理论、仿真和试验分析相结合的方法,对关键部件滚筒式铡切机构、拨禾轮、螺旋输送辊和曲柄滑块压缩机构进行了改进。改进后的自走式棉秆联合收获打捆机的滚筒式铡切机构转速为120 r/min,拨禾轮转速为36 r/min,螺旋输送辊转速为178 r/min,滚筒式铡切机构转速为120 r/min,曲柄滑块压缩机构压缩频率为110次/min,拨禾轮圆周上均布的拨禾板数量为8个。同时进行改进前后的对比试验。试验结果表明:改进后的自走式棉秆联合收获打捆机的棉秆回收率提高6.6%,压缩打捆效率提高43.4%,打捆密度提高14.7%,成捆率提高10.1%,规则草捆率提高4.7%。     

农作物秸秆打捆机关键部件分析

为提高农作物秸秆的打捆质量、农作物打捆机的稳定性和可靠性,采用理论分析和仿真分析相结合的方法,对农作物秸秆打捆机的关键部件进行了运动学、静力学和动力学仿真分析.其中,对弹齿和曲柄滑块压缩机构进行了力学性能分析,对拔叉和弹齿进行了运动学分析.分析结果表明,农作物秸秆打捆机关键部件符合压缩打捆的要求.     

黄河三角洲棉花生产全程机械化关键技术

黄河三角洲棉花生产的根本出路在于全程机械化，全程机械化包括品种选育、土地耕整、精密播种、中耕施肥、植保化控、化学脱落叶催熟、机械采收、棉秆处理、残膜回收、棉花清理加工等多个环节。经过近几年的示范推广，黄河三角洲棉花生产全程机械化水平有了很大提高，但在机械化进程中仍面临着许多薄弱环节的制约，例如棉花打顶、残膜回收、机采棉加工点建设等，还需要加强研究及大力推广。     

滚筒式棉秆铡切机构的设计与试验

设计一种适用于棉秆等硬质茎秆,配套打捆机作业的滚筒式铡切机构。该机构采用先破碎后铡切的滚筒式刀组和安装于机架上的定刀配合作业将棉秆切断。滚筒式刀组采用破碎板与铡切刀在圆周上交错布置的方式,实现对棉秆先破碎后铡切的作业,减轻铡切刀的磨损,降低铡切作业功耗。根据棉秆特性,确定关键部件的参数,并运用SolidWorks Simulation软件对铡切刀进行静强度校核和对滚筒式铡切机构进行模态分析,研究铡切刀的应力、应变分布和滚筒式铡切机构的固有频率和振型。结果表明:铡切刀最大应力和最大变形均发生在螺栓孔处,分别为234.6×106 N/m2和7.521×10-4 mm,铡切刀材料选用65Mn钢材,可满足性能要求;滚筒式铡切机构的最低阶固有频率为53.675Hz,高于其工作激励频率6.5 Hz,不会形成共振。对该机构的主要性能进行试验,结果表明:当铡切滚筒以185r/min旋转时,棉秆的铡切长度合格率为95.31%,消耗功率约30kW。     

基于Adams的棉田残茬废膜收集打捆机分析

地膜残留已经成为影响黄河三角洲棉区可持续发展的一个主要因素,而现有的残膜回收机具大多存在适应性差、结构复杂和不能够起根茬等问题。针对上述实际情况,提出了一种结构简单、能够将残膜和根茬一起回收并打捆的棉田残茬废膜收集打捆机,并对其进行了理论分析。同时,应用Adams对其主要部件残茬废膜清理齿辊和刷膜轮进行了运动学和动力学仿真分析,得出残茬废膜清理齿辊和刷膜轮的理论齿数比和转速比,并得出了残茬废膜清理齿辊上的齿和地面的碰撞力与转速和牵引拖拉机行进速度的关系。