膜面清洁打捆自卸式残膜回收机的设计

针对甘肃省河西灌区玉米机械化收获作业后，部分秸秆残留附着在地面上，使得残膜难以回收且回收后含杂多，可利用价值低的问题，设计一种膜面清洁打捆自卸式残膜回收机。机具主要由悬挂装置、机架、传动装置、膜面清洁装置、起膜装置、捡拾喂入装置、打捆装置、卸膜装置和地轮组成，可同时完成膜面清洁、地膜捡拾与自动打捆卸膜作业。膜面清洁装置设计是在现有灭茬机构基础上，重新设计了灭茬甩刀的数量及在刀轴上的排列方式，并增加了秸秆输送搅龙，利用负压将切碎的秸秆输送到已作业地表；根据河西灌区的地形，对起膜铲的形状和入土倾角进行设计，取最佳入土倾角为23°；根据起膜铲的结构和排布，设计了偏心伸缩扒齿的排列方式；参照秸秆圆捆打捆机的设计，确定成捆室中转辊的数量为12根。田间试验结果表明:机具作业速度为1.39 m/s时，残膜拾净率为92.46%，含杂率2.15%，机具运行平稳，无故障出现，实现了膜土分离、膜杂分离，且地膜回收率高。     

齿带式残膜捡拾机构的设计与试验

【目的】针对钉齿链板式残膜捡拾机构在土壤坚实度较大条件下,链板与辊筒发生打滑的现象,探索将皮带应用于残膜回收机捡拾机构避免此类问题的可行性,设计了一种新型齿带式残膜回收机的捡拾机构,该机构主要由齿带、齿带辊及刮泥装置组成.【方法】首先对齿带、捡拾钉齿、齿带辊的设计及排布参数进行了说明,然后基于Box-benhnken中心组合试验原理,进行田间试验,研究机具前进速度、钉齿入土深度以及上齿带辊转速对残膜回收效果的影响,并对试验结果进行优化,得出工作参数最优组合.【结果】当机具前进速度为5.5 km/h,钉齿入土深度为30 mm,上齿带辊转速为100 r/min时,残膜回收率为90.3%.【结论】该齿带式残膜捡拾机构可以有效捡拾残膜,符合设计标准,能够满足使用要求.     

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针对滚筒不同的转速、捡拾齿组数、入土深度等参数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。     

残膜捡拾清理压缩机具的设计与试验

【目的】有效解决残膜回收作业中,集条残膜因大风天气产生的二次污染,以及人工作业劳动强度大的问题,设计了一种适用于机械化集条残膜捡拾清理压缩作业机.【方法】首先阐述了该机的结构特点、工作原理以及关键部件设计过程,然后通过正交试验法对影响残膜回收率的各因素进行正交优化试验,并选出最优组合.【结果】试验显示,当机具前进速度为6km/h,捡拾杆齿转速为120r/min,脱膜叶片宽度为200mm时,残膜回收率最高,能达到91.1%.影响残膜回收率的主次因素依次为捡拾滚筒转速、脱膜皮带宽度、机具前进速度.【结论】该机具作业性能稳定可靠,残膜回收率达到设计要求.     

棉田耕层残膜回收机的设计与机架模态分析

针对现有残膜回收机存在土壤旋耕后残膜过碎不易捡拾、残膜缠绕工作部件、耕层残膜回收量少等问题,设计一种深松铲松土,轧辊翻膜、旋转锹二次抛膜,多齿捡拾和输送带收膜的棉田耕层残膜回收机。该机翻土深度180 mm,作业幅宽2000mm,配套动力51. 5 KW,作业速度2～5 m/s,具有深翻土、少碎膜、捡拾残膜干净等特点。通过ANSYS Workbench16. 0对整机机架进行有限元模态分析,得出机架前6阶固有频率范围为21. 084～57. 865 Hz,分析得出机架主要受到的外激频率不在固有频率范围内,在作业过程中不会出现共振现象。该文可为耕层残膜回收机的设计提供理论依据与参考。     

基于滚筒弹齿式起膜机构的残膜回收机的设计与试验

【目的】针对现有杆齿式残膜回收机在起膜捡拾过程中地面残膜漏捡或脱落问题,【方法】提出基于滚筒均布的起膜弹齿形变与恢复特性实现弹齿动态仿形扎膜、挑膜和送膜功能的方法,设计了一种基于滚筒弹齿式起膜机构的残膜回收机,重点对滚筒弹齿式起膜机构进行结构设计、力学分析和运动仿真分析,得到了影响起膜效果的关键因素、相互关系以及不漏捡条件。【结果】通过设计正交试验,并采用响应曲面法分析,验证得到：当机具前进速度为4.9 km/h,起膜弹齿直径为9.71 mm,起膜轴转速为86.1 r/min时,残膜回收率最优为91.22%,含杂率最优为3.4%。【结论】试验验证结果良好,满足回收作业要求,表明设计合理,为后续研究提供参考。     

铲链式垄作残膜回收机性能试验与结构优化

垄作作物采用覆膜种植是农户增产增收的有效途径,但收获后遗留在地表的残膜尚无有效回收工具,铲键式残膜回收机是适用于垄作残膜回收的机械回收方式。简要介绍了铲链筛分式、铲链针刺式和铲链齿式3种不同类型的铲链式残膜回收机的工作原理,通过田间性能试验对不同铲链式残膜回收机的起膜、拾膜、膜土分离、脱模、集膜装置等作业性能进行对比分析,并针对试验中存在的问题对现有机具结构提出优化对策,开发了一种可提高回收效率的拖拉机牵引式残膜回收装置,为垄作作物残膜回收机的设计提供相关依据。     

自动卸膜式残膜回收机捡拾齿和滚筒的优化

为了更好地解决破碎残膜难以回收以及残膜和土壤、根茬分离的问题,通过理论分析和试验对捡拾齿和滚筒进行优化设计。依据自动卸膜式残膜回收机的工作原理与作业要求,基于Adams运动仿真软件分析捡拾齿的运动特性,优化关键工作部件捡拾齿和滚筒的结构与参数,建立捡拾齿和滚筒的运动方程。通过捡拾率和卸膜率的正交试验和方差分析,确定影响捡拾率和卸膜率的因素和水平以及较优因素水平组合。试验结果表明,在滚筒直径800 mm,转动速度120 r/min,捡拾齿入土深度80 mm,轴向距离110 mm及周向个数为16的条件下,捡拾率最高;在卸膜辊转动速度为400 r/min及半径300 mm的条件下,卸膜率最高。该残膜回收机实现自动卸膜,不需停机卸膜,捡拾率达到89%,卸膜率达到95.4%,为新型残膜回收机的研究提供依据。     

旋耕刀齿式棉田耕层残膜回收机设计与试验

为减少棉田多年覆膜种植方式下耕层土壤中的残膜存量,修复土壤结构,提出一种旋耕刀齿起膜、膜土抛送分离输送的耕层残膜回收方法,设计了旋耕刀齿起膜装置、输送筛分装置等关键部件;以膜土抛送过程不同落点建立分离模型,分析膜土分离运动过程。计算分析结果表明:当旋耕刀齿起膜装置抛送土块质点速度初始值为2.0 m/s,输送筛网倾角初始值为35°时,土块回落后掉入至田间的位移为1.24 m,即土块通过旋耕起膜抛送至输送筛网后,反向回落至输送带下端,碎土块经筛网过滤掉落至田间;而残膜抛送距离更短且密度较小,输送筛网可直接将残膜传送至回收箱内,从而实现膜土抛送分离。田间试验结果表明:样机作业速度增大,残膜回收率降低,含杂率则升高。当作业速度为5 km/h时,回收率为80.06%,作业效率0.725 hm²/h,含杂率25.47%,此时具有较好的残膜回收效果。全耕层残膜量由作业前的268.29 kg/hm²降低至作业后的16.49 kg/hm²,每个样点的平均残膜片数由作业前的370片减少至作业后的90片。机具在0~200 mm耕层土壤中残膜回收效果明显,可用于新疆棉田耕层残膜回收。     

农田残膜机械回收膜土分离装置设计与试验

在我国南方农田残膜回收作业过程中,因土壤粘性强导致残膜夹带土壤多,残膜极易缠绕在机具上,影响机具正常工作。针对该问题设计了一种膜土分离装置,该装置主要由挑膜弹齿、滚筒和凸轮压板机构组成,可在挑膜过程中去除膜上表层土壤并在送膜过程中去除膜下土壤,通过试验分析得到影响膜土分离的主要因素为机具前进速度、挑膜转速和滚筒安装倾角。确定以上述三个因素为试验因素,以含土率和缠膜率为响应值,进行三因素三水平响应面试验。利用Desige-Expert软件建立各因素与缠膜率、含土率的回归模型,分析各因素对回收效率的影响,结果表明,各因素对含土率的显著性顺序为：机具前进速度＞挑膜转速＞滚筒安装倾角;对缠膜率的显著性顺序为：滚筒安装倾角＞挑膜转速＞机具前进速度;同时,对试验因素进行优化,得到因素的最佳组合为：机具前进速度为1.12 m·s^-1 ,挑膜转速为92.00 r·min-1,滚筒安装倾角为17.00°,此时的含土率为13.00%,缠膜率为1.70%。通过土槽模拟试验,设置上述最佳工作参数组合,得到含土率为13.45%,缠膜率为1.78%,验证结果与模型优化结果相对误差都小于5%。该膜土分离装置可以解决南方粘性土壤膜土分离困难、残膜率高的问题,为后续膜土分离装置及残膜回收机的设计与优化提供参考。     

地膜厚度对马铃薯生长及农田水热条件和残膜污染的影响

为寻求阴山北麓农牧交错带马铃薯种植适宜的农用地膜厚度,揭示地膜厚度对马铃薯生长发育、土壤水热状况及地膜残留的影响规律,并评价其经济效益,选择当地主栽作物马铃薯为研究对象,在膜下滴灌栽培方式下通过设置4种地膜厚度（0.006、0.008、0.011 mm和0.012 mm）的田间试验,研究地膜厚度对马铃薯生长发育及地膜残留的影响。结果表明,增加地膜厚度对株高有促进作用,出苗率在0.008 mm处理最高。生育期土壤水热状况：增厚地膜可提升4周内0~20 cm土壤贮水量,随后作用相反,播后4周是土壤贮水量响应的拐点,并且在5周内可促进地表以下5 cm处的土壤积温。0.008 mm处理的产量、商品薯率和经济效益均最高。土壤残膜量随地膜厚度增加而增大,但回收难度随之降低,且加深翻耕深度加重了20~30 cm土层的残膜污染,需要通过加强残膜回收机具的研发利用来削减残膜系数,降低农田白色污染,提高土壤环境承载力。推荐阴山北麓农牧交错带马铃薯种植采用0.008 mm地膜配套适宜残膜回收机具以获得优良的经济效益与生态效益。     

弧形挑膜齿残膜清理滚筒主要部件的强度分析

介绍了一种弧形挑膜齿残膜清理滚筒的结构、工作原理和主要工作部件,运用有限元分析软件对残膜清理滚筒的主要部件进行了强度分析,并对整机进行了实地试验测试,证明该机构设计合理,残膜回收率可达85%以上。     

分段式分层深松后铲设计与试验

垄作秸秆还田条件下,为降低底层土壤扰动量,提高表层秸秆扰动入垄沟量,设计一种分段式分层深松后铲。分段式分层深松后铲下段铲柄为圆弧形,通过滑推分析和铲柄与秸秆相互作用力学分析设计上段铲柄。为验证设计合理性,应用EDEM软件分析所设计分层深松铲与普通分层深松铲对于底层土壤和表层秸秆扰动规律。通过分析分层深松对于土壤与秸秆扰动位移确定试验因素,运用4因素3水平正交试验方法,以前铲铲尖类型、后铲铲尖类型、前后铲间距和前进速度为影响因素,以底层土壤扰动率和秸秆入垄沟率为评价指标,对设计分层深松铲作田间优化试验。结果表明,前铲铲尖为双翼型、后铲铲尖为凿型、前后铲间距为300 mm、前进速度为3km·h-1时设计分层深松铲作业效果最优。优化设计分层深松铲与普通分层深松铲田间性能对比试验结果表明,优化设计分层深松铲整体性能更优,满足垄作秸秆还田条件下耕作要求,可为分层深松铲设计与优化提供借鉴。     

马铃薯挖掘与残膜回收联合作业机的研制与试验

为解决马铃薯收获后的残膜回收问题,研制了一种用于马铃薯挖掘和残膜回收的联合作业机。马铃薯挖掘机采用成熟机型4U–83型马铃薯收获机,残膜回收机采用曲柄滑块扒膜装置和圆筒式收膜与卸膜装置。通过计算确定了曲柄滑块扒膜装置和圆筒式收膜与卸膜装置的关键参数,改进了起膜铲的形状和参数,在降低伤薯率的同时提高了起膜和收膜的效果。田间试验表明:该机挖掘和输运流畅,分离效果显著,残膜能连续性地被卷膜筒卷起,卸膜方便可靠,伤薯率为4.4%,明薯率为96.4%,残膜回收率为89.3%、脱膜率为98.1%,均可达到技术规范设计要求。联合作业机与马铃薯收获机单独作业相比,明薯率和损伤率无明显差距。     

马铃薯挖掘与残膜回收一体机的改进设计与试验

针对现有马铃薯挖掘与残膜回收一体机田间试验中存在的搂模装置对马铃薯表皮造成擦伤,地膜回收率低及易产生撕膜等问题,对该机具的地膜回收部分进行改进设计。马铃薯挖掘部分仍采用成熟机型4U-83型马铃薯收获机,残膜回收部分采用送膜装置和滚筒式卷膜装置。通过计算确定了土薯分离装置、送膜装置及卷膜装置的各关键参数,并确定了压膜轮、送膜装置与卷膜装置的具体安装位置。田间试验表明:该机具掘薯、输运顺畅,土薯分离效果明显,残膜能被卷膜辊连续的卷起,卸膜方便可靠,明薯率为97.2%,伤薯率3.7%,损失率4.2%,残膜回收率90.1%,达到了马铃薯机械化收获与残膜回收的相关技术规范设计要求。     

马铃薯仿生挖掘铲片的设计与仿真

据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片,为马铃薯挖掘机提供了一种减阻效率较高的挖掘铲。应用AutoCAD软件获取爪趾外侧曲线和内侧曲线的轮廓点,并将点坐标值数据使用LIST命令导出,并借助EXCEL软件多项式拟合法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,在拟合多项式的基础上在Solidworks软件中进行仿生铲片的建模,最后应用LS-DYNA软件仿真模拟普通铲片与仿生铲片挖削土壤的过程,并测定两种铲片的土壤阻力。仿真结果表明,仿生铲片较普通铲片土壤阻力减小近61%。所设计的仿生挖掘铲片为马铃薯挖掘机挖掘铲减阻技术要求提供了一种解决思路,且结构新颖。     

2种马铃薯挖掘铲的对比分析

马铃薯挖掘机挖掘铲的结构直接影响着挖掘机的入土性能、碎土性能、动力性及刚度,在含水率约为12.6%的黄绵土中对三角形平面铲和栅条式挖掘铲的入土性能和碎土性能等方面进行对比分析.结果表明:栅条式挖掘铲挖掘效果优于三角形平面铲,动力性能好;且栅条式挖掘铲的栅条对土壤有拱碎作用,能够减少进入分离装置的土壤量,有利于土薯分离.     

基于UG的残膜回收机滚筒部件的运动分析

介绍了一种棉花残膜回收机弧形挑膜齿清理滚筒的结构、工作原理,对弧形挑膜齿的运动轨迹和运动方程进行了分析研究,建立了残膜相对弧形挑膜齿的运动方程,研究了弧形挑膜齿的速度、加速度等运动特性,并对弧形挑膜齿残膜清理滚筒运动干涉情况作了检验,证明该机构设计合理,残膜回收率可达85%以上。     

捡拾方式对绿洲棉田地膜残留和棉花产量的影响

为研究不同捡拾方式对绿洲棉田地膜残留量和棉花产量的影响,2016—2018年开展田间定位试验,设不捡拾、部分捡拾和彻底捡拾地膜3个捡拾方式处理。结果表明：捡拾后0~30 cm土壤地膜残留量明显减少,彻底捡拾处理减少量多于部分捡拾处理,0~20 cm残膜量增减占总增减量的57.1%~80.0%,连续3 a棉花产量高低依次是彻底捡拾、部分捡拾、不捡拾处理。研究表明,土壤地膜残留量存在“危害阈值”,超过阈值后棉花产量迅速大幅降低。每年进行多次残膜回收并持续若干年,能遏制棉田地膜残留或根除土壤残留地膜。