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。     

膜土分离与输送装置的设计及试验研究

膜土分离与输送装置是残膜回收机的重要工作部件,主要完成膜土分离和残膜输送等作业.设计一种膜土分离与输送装置,说明其设计要求与基本结构,通过试验研究该装置的几何参数和工作参数在不同组合时对装置性能的影响,并确定最优水平组合为圆盘直径105 mm、圆盘转速420 r/min、装置倾角40°.该膜土分离与输送装置结构简单,加工制造方便,工作性能良好.     

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。     

推送式旋齿起膜机构设计与试验

针对现有残膜回收机起膜机构易堵塞、脱膜难等问题,设计一种推送式旋齿起膜机构,该机构可同时完成起膜及辅助上膜工作。设计平行四杆结构、旋齿结构、排列方式及间距;构建旋齿运动轨迹方程,分析相邻旋齿轨迹,检验不漏膜条件,确定影响起膜性能的主要因素;分析旋齿与输送装置作用下膜土混合物的受力情况,确定影响残膜捡拾性能的主要因素为机具作业速度、旋齿起膜机构转速、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离、竖直距离,根据工作条件确定因素取值范围。设计四因素五水平试验,探究机具作业速度、旋齿起膜机构转速、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离、竖直距离对残膜捡拾率的影响规律。开展田间试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行参数优化分析,并以最优参数组合,进行田间试验验证。试验结果表明,当机具作业速度为1.43 m/s、旋齿起膜机构转速为60.5 r/min、挂膜输送带与旋齿起膜机构水平距离为308.24 mm、竖直距离为91.22 mm时,预测残膜捡拾率为91.8%,实际残膜捡拾率为91.2%,满足残膜回收机具作业要求。     

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。     

链齿式残膜回收机膜土分离装置的设计及试验研究

膜土分离装置作为机构工作过程中的重要环节,在残膜回收的过程中膜土分离装置是不可缺少的,其主要完成土和膜的分离并对回收的残膜进行输送。为此,研究设计一种膜土分离装置并介绍了其设计要求与基本结构,通过试验研究确定了该装置的各个重要参数,通过正交试验确定参数的不同组合对膜土分离装置性能的影响。试验结果表明:当膜土分离装置的转速为540r/min、膜土分离装置的角度为35°、抛送速度为1.5m/s时,该装置的膜土分离率最佳。该膜土分离装置结构设计简单,制作加工方便,工作稳定性良好。     

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。     

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。     

网链式残膜回收机膜土输分机构参数试验优化

膜土输送与分离是网链式残膜回收机的关键环节,本文以残膜回带率、膜土比为试验指标,根据对膜土输送与分离产生影响的条件,采用Box-Benhnken中心组合试验法对网链式残膜回收机膜土输分机构关键参数进行试验优化。结果表明:网链线速度、拐点夹角、网孔单元格面积对残膜回收有较大影响,各因素对回带率影响显著顺序为网链拐点夹角>网孔单元格面积>网链线速度;对膜土比影响显著顺序为网链线速度>网孔单元格面积>网链拐点夹角。田间试验采用优化结果参数取网链线速度2.2 m/s、拐点夹角113°、网孔单元格面积31 cm~2,此时回带率为1.85%,膜土比为5.49,与理论优化值对比误差小于5%。研究结果为铲链式挖掘收获机及网链式残膜回收机的研发和改进提供参考。     

玉米地残膜回收机的原理改进及试验分析

针对气吸式玉米残膜回收机工作效率低、起膜过程中壅土量大和机具结构复杂等问题,对气吸式残膜回收机的起膜铲、吸膜装置、筛土链组部件进行了原理改进和结构优化,接着对改进和优化后的残膜回收机的起膜铲进行了有限元分析,分析的结果满足机具工作稳定性的要求;同时,对改进和优化的机具进行样机制作和田间试验。分析试验结果得出:该机表层残膜回收率能够达到91%以上,符合国标中对残地膜回收机具的要求。     

钉刺式残膜回收机脱膜装置的设计及试验研究

脱膜装置是残膜回收机的重要组成部分,其工作效果的好坏对机具整体性能影响很大。针对现有脱膜装置存在工作不可靠、脱不干净等问题,通过对国内外残膜回收机脱膜装置的研究和借鉴,设计一种毛刷式顺向脱膜装置。通过分析该装置脱膜机理,采用正交试验建立脱膜效率与脱膜装置转速及毛刷长度的关系。经过试验对比分析,确定毛刷式顺向脱膜装置的结构尺寸及工作参数。其脱膜效率约为96.5%,高于整体叶片式和独立叶片式脱模装置的脱膜效率,达到了脱膜装置的作业要求。     

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%。     

1MS-Ⅱ型地膜回收机起膜铲动力性能试验分析

对起膜铲在工作中所受土壤阻力进行试验研究。根据起膜铲需要完成松土起膜、翻起根茬、膜土分离等几项作业的要求，寻求影响土壤阻力的因素，通过试验建立起膜铲几何参数和工作参数与其所受土壤阻力之间的函数关系，通过Matlab最优化方法确定出最佳参数，进行改进设计。试验结果表明，改进后的起膜铲改善了残膜回收机的牵引性能，且有较好的膜土分离、切除根茬的效果。     

旱地全膜双垄沟残膜捡拾机的设计

针对我国西北旱地全膜双垄沟残膜捡拾机仿形能力差、拾净率低的问题,设计了一种旱地全膜双垄沟滚筒式残膜捡拾机。同时,阐述了整机结构及工作原理,并通过机构分析和计算确定了关键部件工作参数,旨在为残膜回收提供一种新的机具。     

卷辊式耕层残膜回收机设计与试验

针对耕层残膜老化严重、力学性能差,残膜与土壤混合造成耕层残膜回收拾净率低、含土量高等问题,提出了一种旋耕起抛膜土混合物、弹齿顺向旋转捡膜、逆向旋转卸膜的主动回收方法。设计了卷辊式耕层残膜回收机的整体方案,实现了起膜、卷辊正转捡膜、反转卸膜、集膜的功能。对起膜装置、捡膜装置、正反转机构及卸膜装置等关键作业部件进行设计与参数计算,获得在弹齿机械力作用下,将混合物内的残膜有效钩、挑分离出来的临界条件。运用ANSYS和SPH(Smoothed particle hydrodynamics)耦合方法,构建弹齿捡拾残膜过程的数值模拟计算模型,获得捡膜过程中残膜所受的最大应力及变形,分析了弹齿捡拾残膜的有效性。样机验证试验表明,当起膜刀转速为213.75 r/min、捡拾滚筒转速为43.75 r/min、卷辊正转捡膜转速为131.27 r/min、卷辊反转卸膜转速为167.86 r/min、卸膜轮转速为43 r/min时,卷辊式耕层残膜回收机表层拾净率为82.6%,深层拾净率为71.1%,试验结果符合国家与行业标准的要求,能够从膜土混合物中有效回收耕层残膜。     

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。     

滚筒式残膜回收机机架强度分析与试验

针对4JSM-2.1型牵引式棉花秸秆还田及残膜回收联合作业机残膜清理滚筒部分田间作业时核心工作参数不匹配、可靠性差等问题,为防止作业过程中机架与外界激励产生共振所带来的结构破坏,利用有限元软件进行了模态分析。结果表明:机架的6阶固有频率范围与外激频率范围不在同一区间内,避免了共振的发生。为研究机架结构的合理性及确定后期联合作业机的结构优化参数与主要工作参数,根据前期试验研究,确定机具行进速度、拖拉机后输出轴转速、限位螺栓高度为影响机具性能的主要因子,残膜捡拾率为试验指标,采取的方法为三因素三水平正交试验,分析各因素对机具捡拾率性能指标的影响,得出各因素影响的显著性与主次顺序,选出组合最优的水平,确定最优试验参数。研究结果可为残膜回收机的工作参数选择与结构优化提供理论基础和技术参考。     

残膜回收机起膜铲设计与试验

起膜作业是残膜回收的重要环节,针对现有残膜回收机起膜装置存在可靠性低、起膜率低的问题,设计了一种滑刀式起膜装置。通过对起膜铲起膜机理进行分析,确定了导曲面参数方程和主要结构参数。以起膜铲间距、机具作业速度、入土角为试验因素,以起膜率为响应值,利用Design Expert 8.0.2软件进行回归分析和响应面分析,得出各因素对起膜率的影响由大到小为：入土角、起膜铲间距、机具作业速度;建立了起膜率与入土角、起膜铲间距和机具作业速度的三元二次回归模型。采用非线性优化计算方法,对起膜铲的结构参数和工作参数进行优化计算。结果表明：当起膜铲间距为220mm,作业速度为1.0m/s,入土角为30°时,起膜率理论最大值为93.8%,验证试验表明该参数下的起膜率为91.3%,理论值与试验值误差为2.5%,验证了回归模型的正确性。     

国内残膜回收机脱膜装置的研究现状

介绍了残膜在农业生产中危害及机械化回收残膜的优势,论述了我国残膜回收机的分类和特点,并指出脱膜装置作为残膜回收机核心部件的重要性。针对国内残膜回收机的研究现状,介绍几种不同结构形式的脱膜装置,并对其在实际作业中所存在的问题进行了分析,总结优缺点,为以后残膜回收机脱膜装置的机构参数优化提供参考。     

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%。