1QZ-3900型耕层残膜收获机的研制

为了解决耕层内多年来残留的地膜,研制成功了一种适用于新疆沙质土壤区耕层残膜收获作业的1QZ-3900型耕层残膜收获机。该机具利用了振动筛、刮板和尾筛组合工作原理,设计了一种土壤残膜混合物分离装置;振动筛在刮板的配合下,能够有效将混合物抛起并向后输运,同时耕层细碎土壤从筛孔落下;在刮板作用下,残膜、残茬和大块土坷垃,被输送至尾筛,经再一次筛分;残膜、残茬被输送至集杂箱,完成对耕层残膜残茬的清理。经检测,残膜回收率达89.1%,清理过的农田,地表土壤细碎松软,达到设计及后续播种要求,并已通过鉴定。     

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。     

链耙式棉田耕层残膜回收机设计

地膜铺盖技术在棉田大面积推广实施过程中,虽提高棉花产量与农民经济效益,但棉花收获后棉田中的残膜不及时回收降解,将造成土壤环境污染、棉花减产等状况,这已成为危害棉花种植地最严重问题之一,为解决新疆南疆地区秋收后棉田残膜残留问题,设计一种翻土装置与捡膜装置相结合的耕层链耙式残膜回收机,该机主要由翻土装置、松土板和捡膜装置等部件组成。翻土装置将地表0~100 mm土壤翻出,翻出的土壤由松土板撞击松碎,捡膜装置中捡膜齿和刮膜齿将土壤中的残膜回收至集膜箱,最终完成残膜回收过程,该机各部件结构设计合理,符合农业机械设计原理。      

一种农田地膜回收机膜杂分离机理的研究

【目的】提高农田残膜回收的工作效率并减少作业成本,解决现有农田地膜回收机工作过程中存在的膜杂分离率较低的问题。【方法】结合目前机械化地膜回收机实际作业情况,依据人工捡拾残膜特点,设计了一款膜杂分离式残膜回收机;重点对机具中的切膜装置、松膜机构、除杂机构、抓膜机构和收膜装置等主要部件进行了设计分析与理论计算。【结果】1）起膜时为了避免扯断地膜以及方便收膜,在机具最前端设置了切膜装置、松膜机构,同时也解决了地膜缠绕的问题;2）本机具在收膜装置前设置了除杂风机,可以将地膜中间的枝叶、秸秆等杂物吹到待回收的地膜边缘,进一步提高收膜部件收膜后的膜杂分离率;3）本机具的收膜部件采用了套架内置空腔结构形式,内部活塞周围装有软材料的伸缩齿,伸缩齿底端通过圆弧形通道,弧形通道与水平方向的最佳角度为36.5°,能够较好地满足收膜要求。【结论】该残膜回收机能够有效实现抓膜、升膜、运膜到最后脱膜的全过程。同时,本机具采用四行收膜,不但提高了工作效率,也提高了收净率和膜杂分离率,可为膜杂分离式地膜回收机械的研制提供参考。     

抛膜链齿输送式残膜回收机设计与试验

新疆棉田残膜污染问题严重,机械回收残膜是目前主要的回收方式。现有残膜回收机普遍采用弹齿或伸缩杆齿式起膜装置,回收过程中容易出现残膜缠绕工作部件、卸膜难等问题,影响起膜和卸膜效果。为此,借鉴现有机型的优点,通过刨膜辊刀起膜、抛膜辊刀抛送原理,设计一种起膜抛送、链齿输送、自动脱膜的抛膜链齿输送式残膜回收机。该机具主要由起膜装置、输送装置、脱膜装置、传动系统和集膜箱等组成。残膜通过抛送起膜,配合链齿输送,实现残膜与土块分离,保证了起膜的可靠性;利用自动脱膜和刮板式脱膜机构完成卸膜,解决了残膜缠绕、卸膜难的问题。田间试验结果表明:当作业速度为4~7 km/h时,残膜回收率均值为90.6%,机具作业效率均值为0.84 hm~2/h,残膜含杂率均值为3.971%,当作业速度较快时,提高了作业效率,但回收率降低,含杂率增大。当作业速度为5 km/h时,回收率均值为91.8%,作业效率均值为0.733 hm~2/h,含杂率均值为2.605%,为较适宜的作业速度。该机具运行可靠,起膜与脱膜效果较好,可用于新疆棉田残膜回收。     

拨轮式膜秆分离机的设计

在棉田的残膜回收过程中,棉秆容易跟残膜发生缠绕,对残膜回收率造成一定影响。因此,棉秆的清理对残膜回收工作的顺利进行非常重要。本文设计一种膜秆分离机构,该机构主要由提辊、拨秆轮、抛秆轮等部分组成。工作时,提辊如图旋切将棉秆从根部铲断,同时将地膜翻出地表便于残膜回收,棉秆在拨秆轮和抛秆轮的共同作用下被抛送至机架后方的拖斗中,达到膜秆分离的作业效果。该机构可以完成膜秆分离任务,为残膜的高效回收创造条件。     

抖动链齿杆式残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置设计与试验

针对土壤层残膜回收装备存在挖掘阻力大、功耗高、易壅土等问题，设计抖动链齿杆式残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置，其中旋耕挖掘机构降低挖掘阻力并解决壅土问题，抖动链齿输送机构提高残膜-土壤-秸秆输送效率。建立输送链表面物料颗粒的受力模型，分析前进速度与输送链转速之间的变化关系，计算抖动轮与输送链转速；测定土壤剖面残膜和秸秆的含量及分布并建立虚拟仿真土槽，模拟棉田土壤中残膜和秸秆含量及分布特点。在EDEM中构建残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置仿真模型并设置挖掘铲入土深度150 mm,在不同前进速度(0.75、1、1.25 m/s)、旋耕刀片转速(210、230、250 r/min)、输送链转速(65、85、105 r/min)组合条件下，模拟挖掘与输送残膜-土壤-秸秆过程中的壅土效果和颗粒速度变化特性；根据仿真试验结果可知，在挖掘与输送装置前进速度较高的条件下易发生壅土问题，土壤层残膜、土壤和秸秆颗粒运动速度小于5 m/s。田间试验结果与仿真试验结果基本相同，在不同的因素水平组合条件下，田间试验测量壅土高度范围为71～246 mm;田间试验表明，当壅土高度小于等于90 mm时不会发生挖掘阻力较大...     

残膜卷拾机的设计与试验

针对国内现存残膜回收机回收效率低、含杂率高及卸膜困难等问题,设计了一种适用于玉米窄膜覆膜田作业的残膜卷拾回收机具.整机由起膜装置、膜杂分离装置和卷膜装置组成,一次作业可完成起膜、送膜、膜杂分离、卷膜及卸膜等作业项目.田间试验结果表明:在机具前进速度为2 km/h时,机具残膜拾净率为92％,且作业性能较稳定,满足农业行业...     

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...     

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。     

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.     

风筛式土壤残膜分离装置的设计与试验分析

为了解决耕层残膜回收率低的问题,设计了风筛式土壤残膜试验平台装置,并采用双曲柄机构来减小装置的振动性。对土壤残膜进行了无气流条件下的筛分试验,分析了各因素对筛分率的影响,优选了振动筛参数组合。试验结果表明:当曲柄转速为180r/min、筛面倾角为6°、鱼鳞筛开角为20°时,筛分装置有较高的残膜筛分率,即为87.67%。     

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。     

铲筛式残膜回收机分离机构的设计及试验

针对于目前铲筛式残膜回收机存在的问题,对残膜回收机进行改进设计,具体设计一种输送带式残膜混合物分离机构并建立三维模型,介绍残膜混合物分离机构的结构与工作原理,确定分离机构的主要技术参数,通过试验研究混合物分离机构的几何参数和工作参数在不同组合时的性能,并确定分离机构性能指标的最优水平组合:机架夹角θ为55°,带轮的转速n为400 r/min,相邻驱动轴同步带的间距l为20 mm。试验结果表明,该分离装置有较好的工作性能,其结构简单,加工制造方便,与铲齿式残膜回收机优化结合,一次性可完成残膜挖铲、膜土以及膜茬分离、残膜收集作业。     

垄膜玉米地表残膜及根茬清理机设计

针对覆膜玉米收获后残留地膜、根茬不易回收等问题,研究设计了一种残膜及根茬清理机。起膜起根装置将根茬、土壤及地膜铲起送入链板输送装置,前地轮驱动偏心轴使得链板输送装置产生振动,同时拾膜、脱膜装置将在链板上输送的地膜拾起并清理至集膜箱,剩余的土壤、根茬进入双轴粉碎机构粉碎。工作速度3～5 km/h,幅宽1 100 mm,可将200 mm深的玉米根茬和100 mm的土与地膜铲起,回收残膜的同时可对玉米根茬进行清理与粉碎,并对土壤进行疏松。有限元分析结果表明起膜起根铲强度满足要求。该机可完成残膜、根茬的清理及根茬的粉碎工作,满足作业要求。      

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。     

1MSF-2型立秆式地膜回收机的研制

针对秋后棉田的地膜回收率低、适应性差、人工卸膜效率低及强度大等技术问题,在整体仿形搂膜机基础上,设计研制了一种具有单体动态仿形搂膜、自动卸膜、起边膜和株间断膜等功能的1MSF-2立秆式地膜回收机。介绍了其总体结构和工作原理,分析确定了该机悬挂机架、双立轴四杆仿形机构、双排弹齿搂膜机构、液力式转轴卸膜机构、仿形护禾板,以及起膜边机构等关键部件的结构及参数,并进行了田间性能试验。试验结果表明:该机在平均作业速度为7.4km/h的情况下,平均地膜回收率为88.1%,平均生产效率可达到5hm2/h,各指标均达到设计要求。该机能实现单行独立仿形残膜回收作业,适应机采棉种植模式下秋后棉田立秆回收残膜的农艺技术要求。     

残膜回收机带式卷膜装置设计与试验

为解决现有残膜回收机集膜装置在集膜和卸膜过程中残膜质地松散、作业效率低等问题,设计了一种带式卷膜装置。阐述了该带式卷膜装置的基本结构和工作原理,通过理论分析确定了关键部件结构参数,分析了卷膜作业过程,经过计算分析得到可卷收残膜膜卷的最大直径、卷膜速比范围、卷膜倾角范围。采用三因素三水平Box Behnken试验设计方法,建立了各因素与膜卷密度之间的数学模型,确定了较优工作参数组合为:机具前进速度5.38 km/h、卷膜速比为1.19、卷膜倾角为80°,此时平均膜卷密度为122.7 kg/m³。田间试验表明,卷膜装置作业性能稳定,膜卷质量良好,满足设计和实际作业要求。     

装包卸包型马铃薯联合收获机设计与试验

针对现有马铃薯联合收获机薯土秧杂分离效果差、伤薯破皮严重以及后续清选除杂成本高等问题，采用双筛薯杂分离、拨板摘薯、人工辅助分拣除杂、缓存集薯装包和随重渐降卸包相结合的作业方式，研制了一种装包卸包型马铃薯联合收获机，该机具主要由松土限深装置、挖掘装置、双筛式薯杂分离装置、拨板摘薯装置、人工辅助分拣平台以及集薯装包卸包装置等部分组成。在阐述总体结构和工作原理的基础上，对双筛薯杂分离过程和拨板摘薯过程进行力学分析，明确了马铃薯运动轨迹和碰撞特征；拨板摘薯装置可实现薯秧脱附分离，降低损失率；缓存集薯装包与随重渐降卸包技术，可实现缓存和装包状态自动切换，确保不停机柔性集薯与减损卸包。试验结果表明，当作业速度为3.01、3.95 km/h时，生产率分别为0.39、0.51 hm²/h,伤薯率分别为1.68%和1.44%,破皮率分别为2.05%和1.71%,含杂率分别为1.75%和1.96%,损失率分别为1.56%和1.52%,各项性能指标均满足相关标准要求。     

栅条式清杂装置机理分析与优化试验

残膜清杂是残膜回收的重要环节,现有机型的清杂装置存在清杂效果差及工作不可靠的缺点。为此,结合夹指链式残膜回收装置的改进设计与试验,提出了一种基于倾斜栅条的清杂装置。通过对该装置清杂机理进行分析,采用Box-Behnken响应面试验设计方法建立起清杂率与栅条间距b、栅条角度α、栅条长度L间的二次回归模型。通过分析模型响应曲面,寻得最优方案,确立了栅条式清杂装置的结构与尺寸。田间试验表明:当栅条间距为75mm、栅条角度为51°、栅条长度为870mm时,清杂率达85.35%。由此证明了优化方案的可行性,可为相关残膜清杂装置的研究提供理论依据。