马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机设计与试验

针对大面积推广大垄双行覆膜马铃薯栽培模式所造成的田间残膜污染问题,设计了马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机,一次作业可同步实现薯块挖掘铺条与残膜回收。通过对样机关键作业部件进行设计选型,确定了阶梯挖掘铲、土薯抖动升运装置及浮动式气力卷膜装置结构及作业参数,分析了浮动式气力卷膜装置作业过程,得出确保该装置不产生残膜滞留堵塞、拉断及打滑现象的必要条件,对地轮田间行走产生不滑动的滚动条件进行了分析计算,并完成了样机相关作业性能试验。田间试验结果表明,当联合作业机作业速度为1.8~2.0 km/h时,残膜回收率为91.6%,明薯率为96.8%,伤薯率为2.3%,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。     

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%。     

基于响应曲面法的带齿式马铃薯残膜回收装置参数优化及试验

针对我国现阶段马铃薯残膜回收机具工作可靠性差,性能不稳定,残膜捡拾率和生产效率低的现状,该文选取机具前进速度,主动轴转速,输送链轴转速为优化变量,将残膜捡拾率和伤薯率作为响应指标,基于响应曲面分析法,利用Design Expert软件采用BBD法设计三因素三水平试验,建立残膜捡拾率和伤薯率的回归数学模型并进行方差分析,得出影响残膜捡拾率和伤薯率的主要原因。田间试验表明,当非交错排列的挑膜齿的横向数量为4根,纵向间距为300 mm,长度为130 mm,机具前进速度为3 km/h,主动轴转速为90 r/min,输送链轴转速为180 r/min时,残膜捡拾率与伤薯率分别为90.29%和4.72%,均达到行业标准及技术规范的设计要求。     

气吸式残膜回收除杂一体机试验研究

针对现有残膜回收机捡拾率低且回收后的残膜中含有大量碎土块、秸杆等杂质的问题,通过增设割膜装置、吸膜除杂装置、集膜装置,研制了一种气吸式残膜回收除杂一体机。本文以前进速度、弹齿链转速和风机转速为试验因素,以残膜的捡拾率为试验指标进行实地试验,结果表明各试验因素对残膜捡拾率的影响由大到小为:弹齿链转速>前进速度>风机转速。通过正交试验极差分析和方差分析得出,当前进速度为5 km/h,弹齿链转速为225 r/min,风机转速为1900 r/min时,残膜的捡拾率为91.6%,残膜含杂率为10.5%。研究结果可为残膜回收设备研发提供理论依据。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机改进设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业过程中存在起膜齿仿形效果差、易拥堵,以及卷膜辊集膜、卸膜性能不理想等问题,对该机具的仿形弹齿部分和卷膜装置部分进行了改进设计。整个仿形弹齿由多个单铰接起膜齿和凸轮轴组成,每个单铰接起膜齿在凸轮轴的作用下可以实现单独仿形,且能完成相邻两起膜齿在空间上的间歇运动,以解决起膜装置局部仿形能力差、壅土及相互搂膜干涉问题;卷膜装置由主、从动滚筒及变径卷膜辊组成,其中,改进设计的变径卷膜辊依靠手动拉杆和内置弹簧实现外轮廓直径可变,优化后的活动叶片通过内外齿的啮合使其在打开与闭合状态下都能保证其外轮廓为“封闭”的圆柱体,从动滚筒外围加装了人字形输送齿,使得卷膜装置整体在工作时运转更加平稳,变径卷膜辊与主、从动滚筒可以始终保持接触,避免了因摩擦力突变引起的变径卷膜辊在主、从动滚筒上方停滞不转动的现象。通过分析偏心拨齿滚筒的搂集、抛送和脱落过程,确定了偏心拨齿滚筒的最小转速为164.92r/min。结合正交试验,以地膜回收率、缠膜率和含土率为评价指标,应用综合评分法得出作业机工作时各显著性参数对其各指标的综合性能影响主次顺序为：机具前进速度、反向刮膜板转速、偏心拨齿滚筒转速、凸轮轴转速。田间试验表明,在机具作业3.km/h、输送辊转速140.4r/min、凸轮轴转速130.6r/min、偏心拨齿滚筒转速为183.6r/min、反向刮膜板轴转速为120.8r/min时,残膜回收率为90.26%,缠膜率为1.94%,含土率为25.41%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求,为残膜回收机具的设计提供了参考依据。     

链齿式残膜回收与驱动耙联合作业机的设计研究

针对于传统残膜回收机功能单一、田地作业次多的问题,设计了一种驱动耙与残膜回收联合作业机,并建立了作业机的三维模型。介绍了该作业机的主要结构及工作原理,分析了挑模机构挑膜弹齿的运动轨迹;通过理论计算得出挑模机构的轮转速比λ为4～6范围最佳,挑膜弹齿的最佳入土角度为45.2°;对膜土分离板的结构进行设计与分析,得出膜土分离板与水平面的最佳倾角为40～45°。试验表明:当作业机前进速度1.5m/s、挑模机构的轮转速比λ为5时,弹齿入土深度选取10～11cm,挑模机构的挑膜率达84%,符合设计要求。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机优化设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业中存在起膜单体仿形能力差、易堵塞、根茬易被挑起及卸膜难等问题对机具的起膜装置、卷膜装置及卷膜装置的传动方案进行优化设计。起膜装置由8个仿形起膜单体、滑块、导轨及调压弹簧组成起膜单体能够随地形上下仿形,解决了根茬被挑起、堵塞及冲击振动问题。卷膜装置由主从动锥型卷膜辊、辅助卷膜齿和联动卸膜转臂组成。其中,卷膜辊应用了摩擦传动恒线速度机理,保证卷膜松紧程度均匀;辅助卷膜齿采用快速插接机构插接在主从动锥型动卷膜辊上,实现残膜高效缠绕;主从动卷膜辊设计为锥型结构便于脱膜;联动卸膜转臂能够保证主从动锥型卷膜辊近似直线分开使卸膜较为便捷。通过分析偏心伸缩弹齿的运动,确定了弹齿周向分布4个。以残膜回收率、缠膜率和含杂率为评价指标,采用正交试验得出样机最优工作参数为:前进速度3 km/h、偏心伸缩弹齿挑膜滚筒转速60 r/min、卷膜辊转速90 r/min。以最优工作参数进行了田间试验验证,结果表明,作业机残膜回收率为89.46%,缠膜率为1.93%,含杂率为25.53%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求。     

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。     

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。     

链齿式残膜回收机设计与试验研究

针对现有链齿式残膜回收机捡膜效果不好、回收效率不高的问题,设计一种可实现田间松土、捡膜、残膜输送以及自动卸膜的新型链齿式残膜回收机。介绍新型链齿式回收机的结构及工作原理,分析捡膜机构齿尖的运动轨迹以及主要技术参数,通过理论计算,弹齿的最大入土深度为100 mm,弹齿的入土倾角为18°～25°。设计卸膜机构的结构,将刮膜板端部向后折弯,经试验,刮膜板弯曲角度θ为155°～170°、刮膜板缝隙的开口角度为20°～25°时,卸膜效果最佳。样机试验结果表明:当输膜板倾角为55°、轮速比为2.5、回收机作业速度为5 km/h时,残膜回收率为89.5%,满足残膜回收机的设计要求。     

行星架式伸缩杆齿拾膜机构的改进设计及试验

为了克服伸缩杆齿式拾膜机构结构复杂的缺点,对其进行了改进设计,并对杆齿拾膜轨迹进行了理论和仿真分析。同时,通过土槽台架试验系统对影响机构拾膜性能的机具行进速度、拾膜杆齿末端挑膜线速度与机具行进速度比和杆齿入土角度3个主要因素进行了正交试验。试验结果表明:当机具行进速度为0.9m/s、拾膜杆齿末端挑膜线速度与机具行进速度比为1.2、杆齿入土角度为55°时,拾膜率较高。     

钉齿式马铃薯残膜复合收获机的设计和试验研究

为解决垄作马铃薯收获和残膜回收问题,研制出一种用于马铃薯收获和残膜回收的复合收获机,由挖掘铲、运送装置和收膜装置组成,并对关键装置进行了参数设计和分析。挖掘铲采用振动装置,有效的解决了壅土现象的发生和对马铃薯的挖掘效率;机具采用钉齿挑膜原理,利用残膜自身的重力集膜箱中,不需要专门的卸膜装置,方便快捷。田间试验表明:复合收获机的残膜捡拾率为90. 3%,伤薯率为4. 72%,满足马铃薯收获机和残地膜回收机的技术要求。     

马铃薯全垄仿形式茎叶切碎刀辊设计与试验

针对现有马铃薯茎叶切碎机作业茎秆打碎长度合格率低、带薯率高、工作效率低等问题,设计了一种全垄仿形式茎叶切碎刀辊,对刀具工作过程进行分析,建立刀具运动、刀具-茎秆碰撞和茎秆捡拾数学模型,明确影响装置工作性能主要参数,完成全垄仿形式茎叶切碎刀辊总体结构与茎叶切碎刀具设计。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、刀辊转速、刀辊离地距离为试验因素,打碎长度合格率、带薯率为评价指标,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理与参数组合优化,结果表明,各因素对打碎长度合格率均具有显著性影响,影响由大到小依次为刀辊转速、作业速度、刀辊离地距离;各因素对带薯率均具有显著性影响,影响由大到小依次为刀辊离地距离、刀辊转速、作业速度。在刀辊转速为1 450 r/min、作业速度为3.5～6.7 km/h、刀辊离地距离为285～317 mm时,打碎长度合格率大于90%,带薯率小于等于0.3%。本研究结果为马铃薯茎叶切碎机具作业质量和效率提升提供了设计理论与技术支持。     

马铃薯全垄仿形式茎叶切碎刀辊设计与试验

针对现有马铃薯茎叶切碎机作业茎秆打碎长度合格率低、带薯率高、工作效率低等问题,设计了一种全垄仿形式茎叶切碎刀辊,对刀具工作过程进行分析,建立刀具运动、刀具-茎秆碰撞和茎秆捡拾数学模型,明确影响装置工作性能主要参数,完成全垄仿形式茎叶切碎刀辊总体结构与茎叶切碎刀具设计。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、刀辊转速、刀辊离地距离为试验因素,打碎长度合格率、带薯率为评价指标,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理与参数组合优化,结果表明,各因素对打碎长度合格率均具有显著性影响,影响由大到小依次为刀辊转速、作业速度、刀辊离地距离;各因素对带薯率均具有显著性影响,影响由大到小依次为刀辊离地距离、刀辊转速、作业速度。在刀辊转速为1450r/min、作业速度为3.5～6.7km/h、刀辊离地距离为285～317mm时,打碎长度合格率大于90%,带薯率小于等于0.3%。本研究结果为马铃薯茎叶切碎机具作业质量和效率提升提供了设计理论与技术支持。     

拨辊推送式马铃薯清选分选机设计与试验

针对现有马铃薯清选分选机的薯土分离效果差、伤薯率较高、工作效率低等问题,设计了一种拨辊推送式马铃薯清选分选机。对该机器的工作机理进行了阐述,确定了清选装置、分选装置的结构参数,分析了马铃薯在清选分选过程中的力学特性。选取机组的转速、上料量、机组提升角度作为试验因素,伤薯率、分选清洁率为试验性能指标进行正交试验,并对试验结果进行显著性分析。结果表明,各因素对伤薯率影响的主次因素顺序为:机组提升角度、机组转速和上料量;对分选清洁率的影响主次因素顺序为:上料量、机组转速和机组提升角度。按照以马铃薯的伤薯率较低,兼顾分选清洁率较高的原则,确定较优组合,即机组转速为145 r/min,上料量为20 t/h,机组提升角度为12°,并对该参数组合进行了验证试验,结果表明,在该条件下机器伤薯率为0.773%,分选清洁率为95.42%,符合基本作业要求。     

全膜面覆土式马铃薯播种联合作业机设计与试验

为实现马铃薯大垄双行膜上覆土自然破膜出苗机械化栽培,设计了一种可实现施肥、播种、起垄、覆膜和全膜面覆土一体化作业的全膜面覆土式马铃薯播种联合作业机。对样机关键部件进行了设计,确定其排肥系统、链勺式排种系统工作参数,同时分析了提土-膜面覆土装置作业过程,得到满足膜顶覆土厚度的必要作业条件。田间试验结果表明,当作业速度为1.8~2.0 km/h时,重种指数为4.9%,漏种指数为6.6%,种植深度合格率为95.2%,种薯间距合格指数为90.1%,膜顶覆土厚度合格率为98.8%,各行排肥量一致性变异系数为6.5%,总排肥量稳定性变异系数为5.1%,试验指标均符合国家和行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求。     

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。