基于气力脱膜与残膜物料特性相关的研究

针对农田残膜回收中存在脱膜效果不佳的问题,研究并设计了一种新型夹持式残膜回收机且采用气力脱膜。首先,通过运用空气动力学及试验的方法并结合残膜物料的特性相关特性,重点对气力脱膜时所需气流作用力大小进行了研究;然后,进行了田间试验验证。结果表明:当采用橡胶材料制作的夹持板,在气流作用力大小为1.35N时,能够很好地满足脱膜作业要求。本研究可为研制有关气力脱膜的残膜回收机提供参考。     

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。     

集条残膜打包机捡拾清理装置设计与试验

针对机收集条残膜因其质地松散、含杂量高造成的转运困难和二次利用率低等问题,在测定分析集条残膜主要物理特性参数的基础上,设计了一种由清杂辊、偏心捡拾滚筒机构、脱膜机构等组成的集条残膜捡拾清理装置。清杂辊弹齿采用双头螺旋线"人"字形对称排列方式,通过动力学分析,确定清杂辊在运动轨迹为余摆线时的转速为86.3 r/min;利用Matlab软件优化了偏心捡拾滚筒的偏心连杆尺寸,通过性能试验优选滚筒转速为65 r/min、弹齿安装角度为45°;经力学分析和气力流场特性模拟获得残膜能被顺利脱下、抛离时,脱膜叶片端部的线速度最小值为1.485 m/s。整机田间试验表明:在机具前进速度为1.5 m/s时,表层残膜拾净率为90.96%,缠膜率为1.09%,清杂率为77.35%,整机工作效率为0.19 hm~2/h,满足田间作业使用要求。     

“张持”式顺向残膜捡拾机构的理论研究

针对现有残膜捡拾机构依靠拖拉机的动力输出驱动机具转动,存在作业效率低的突出问题,利用捡拾齿与土壤间阻力和弹簧拉力,设计了"张持"式顺向残膜捡拾机构,仅在拖拉机拖拽下完成残膜捡拾,以期进行高速作业,为设计参数提供理论依据。通过田间试验测量捡拾地膜主要克服的膜土结合力,运用Design-Expert软件建立不同点的膜土结合力模型,分析影响因素并确定主次顺序,并运用Minitab软件建立以捡拾齿直径和张弛距离为主要影响因素的"张持"力回归模型。研究成果有助于解决棉田残膜污染问题,丰富残膜回收机械的设计理论。     

玉米苗期收膜机结构设计与试验

为解决玉米苗期收膜机卸膜工序复杂、困难的问题,设计出一种新型既捡拾又卸膜的机构,建立了玉米苗期收膜机的三维模型,并应用ADAMS软件进行虚拟样机的仿真,得到该机构的相对和绝对运动轨迹。对苗期地膜进行地膜力学特性试验,测出地膜的撕断力FΔ和延伸率δ,并通过对捡膜齿出土过程的力学分析找出捡膜齿对残膜水平作用力F与残膜捡拾滚筒最大角速度ω之间的关系。同时,以玉米苗期残膜捡拾机为研究对象,设计了玉米苗期残膜捡拾卸膜机构,选取机具的前进速度、入土角度、入土深度为影响因素,以地膜收净率和伤苗率为试验指标进行土槽模拟试验。结果表明:该机设计简单、合理,收膜效率高,能够满足预期的设计要求。     

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。     

基于摆线运动的残膜捡拾机构设计与试验

为解决现有残膜捡拾机构捡拾效果不理想、单次捡拾率低、结构复杂和故障率高等问题，设计了挑膜齿做摆线运动的残膜捡拾机构。通过机构分析和田间试验，确定残膜回收机的作业速度为4～7km/h,捡拾机构转速为60r/min,挑膜齿的入土深度为100mm,周向挑膜齿数为4根，夹角呈90°,总共34齿，轴向齿距为150mm。当转动速度为60r/min时，工作部件工作状态最佳。研究结果可为今后残膜回收机捡拾机构的改进设计、性能提升提供参考。     

链齿式残膜回收输送方式对比分析与试验

针对传统下输送链齿式残膜回收机存在的捡拾效果不佳与输膜不畅等现象,提出了上输送残膜回收方式,并对两种输送方式的残膜回收机在拾膜和脱膜阶段的机理进行了分析;从理论角度分析了两种输送方式的可行性,并对其特点进行了比较。分别设计了结构参数相同但输送方式不同的两台链齿式残膜回收机,一台采用下输送方式,而另一台采用上输送方式。在收获后的花生田进行收膜对比试验,对影响机具作业质量的输送方式、输送链转速和脱膜辊转速3个主要因素进行正交试验,结果表明:输送方式是影响机具捡拾率的主要因素,上输送方式的捡拾率达到91.9%,远高于下输送方式,综合作业质量上输送方式优于下输送方式。该对比试验可为链齿式残膜回收机输送方式的选择和未来的研发方向提供参考。     

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。     

曲轴滚筒式捡膜机构设计与运动特性分析

为改善苗期残膜捡拾效果,在借鉴国内外残膜回收技术的基础上,设计苗期曲轴滚筒式捡膜机构,推动残膜机械化回收的进程。该残膜捡拾机构采用起膜铲松土、捡膜齿挑膜、卸膜辊将捡膜齿上的残膜刷至集膜箱中,便于集中处理残膜。对曲轴滚筒式捡膜机构进行设计,并分析捡膜机构的运动特性。通过分析得到残膜捡拾机能够正常工作的前进速度范围为2.6~3.8m/s,滚筒转动速度的合理运行值为30~50r/min。     

CMJD-1500型残膜捡拾打包机作业参数优化

针对CMJD-1500型残膜捡拾打包机在黄河三角洲地区推广作业时因捡拾、打包装置作业参数调整不当而导致残膜捡拾率、压包成型率较低的问题,采用六因素三水平Box-Behnken试验设计原理,建立了关键参数与残膜捡拾率、压包成型率之间的数学模型,确定了样机较优的作业参数组合(样机前进速度4km/h,清杂辊转速85r/min,偏心捡拾滚筒转速65r/min,大脱膜辊转速390r/min,膜包保压时间6s,压包作业压强7 MPa),并对最优作业参数间的交互作用进行了分析。田间试验表明:样机残膜捡拾率均值为94.67%,压包成型率均值为95.88%,符合国家标准规定的相关要求,可为黄河三角洲地区残膜捡拾打包装备的研发提供参考。     

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在滚筒不同的转速、捡拾齿组数及入土深度等参数下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.     

弧型齿残膜捡拾滚筒捡膜的机理

对弧型齿残膜清理滚筒捡膜齿的轴向排列、滚筒转速、捡膜齿运动轨迹和各相关参数进行分析研究,初步找出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,确定了残膜回收机具的运动参数λ范围,为残膜清理滚筒的设计提供了理论依据。试验表明,所设计的残膜回收机具运动参数是合理的,在保证膜土分离效果好和较高残膜捡拾率的前提下可显著提高工作效率。     

自走式拾膜输送机构设计与试验

拾膜输送机构是残膜回收机具重要工作部件,其工作性能优劣对残膜回收机具影响较大。为了确定拾膜输送机构最佳工作参数,对其进行结构设计、受力及运动分析,并搭建试验台架。针对机具前进速度、杆齿入土深度、杆齿出土角度这3个影响拾膜率的参数进行了三因素三水平Box-Behnken试验,结果表明:三因素对拾膜率影响大小从大到小依次为机具前进速度、杆齿入土深度、杆齿出土角度,且当机具前进速度为0.97m/s、杆齿出土角度为28.03°、杆齿入土深度为98.41mm时拾膜率最优。     

随动式残膜回收机捡拾装置设计与试验

针对我国棉花覆膜种植模式所造成的大面积农田残膜污染问题,在实施耐候地膜新的国家标准基础上,基于耐候地膜在回收时的完整性,设计了一种可将膜面翻转而清除杂质的随动式残膜捡拾装置。通过测试耐候地膜的力学特性,计算捡拾时残膜的受力情况,表明捡拾时残膜的受力小于其平均纵向拉断力;对样机关键作业部件进行设计和分析,运用Matlab软件绘制捡拾钉齿端点在土壤中的运动轨迹,确定了捡拾钉齿长度及捡拾钉齿在链板上的排列尺寸;通过捡拾滚筒上链板间距与起膜率、清杂率关系的单因素试验,得到链板间距的最优值;对捡拾滚筒、捡拾钉齿装置运动过程的受力情况进行了分析计算,并对样机的作业性能进行了试验研究。田间试验结果表明,当随动式残膜回收机的前进速度为4.0~4.4km/h时,残膜回收率为89.54%,表明其捡拾装置满足田间作业要求。     

基于残膜力学特性的弹齿拾膜接触分析及实验

由于地膜的厚度、破损程度对弹齿式拾膜机构的拾膜率有重要影响,为提高拾膜率,必须了解残膜力学性能。为此,从残膜力学性能的分析出发,研究不同厚度的残地膜的抗拉强度、延伸率等力学性能的变化及残膜力学性能与弹齿捡拾机构性能之间的关系,为拾膜机构的设计提供理论依据。采用有限元法分析拾膜弹齿与地膜作用时的受力和变形情况,并采用高速摄影试验验证理论分析及仿真结果的正确性。     

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%。     

一种玉米地残膜捡拾机的设计与试验

针对现有滚筒式/杆齿式残膜捡拾机存在卸膜困难、膜土分离困难、捡拾效率低及玉米根茬容易造成捡膜齿破坏等难题,设计了一种新型的玉米地破茬残膜捡拾机,由深松机构、破茬机构、仿地形起膜机构、捡拾机构、卸齿机构及切膜机构等部件组成。对关键零部件载荷进行了计算和应力分析,结构优化后加工制造样机。田间试验结果表明:该机可完成深松土壤、破茬、起膜、捡拾、卸齿及切膜工序,在随机挑选的农田中,玉米根茬破茬率在80%左右,捡拾率达到90%以上,工作效率为0. 5hm2/h。     

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。     

农田残膜捡拾机试验研究

选用1FMJSC-80型农田残膜捡拾机,对厚度分别为0.008mm和0.013mm的普通地膜进行田间残膜回收试验,测定残膜捡拾率及缠绕率,对比分析试验数据,得出不同厚度对残膜回收的影响程度。同时,进行了地膜田间监测,测定残膜自然风化率,了解不同时间段内0.008mm、0.013mm普通地膜和可降解地膜的可降解程度,分析得到3种厚度地膜降解程度随时间变化的趋势。通过田间试验,检验1FMJSC-80型农田残膜捡拾机、1FMJ-1000型耙齿式田间残膜捡拾机、横向搂齿式农田残膜回收机及指盘式农田残膜搂集机的田间残膜回收能力,并对比分析4种机型残膜回收效率及优缺点。