残膜回收机集膜装置研究进展

地膜覆盖技术的广泛应用,导致农田残膜污染程度加剧,严重影响农业生产与生活。针对目前国内外残膜回收机集膜装置研究现状,对残膜回收机搂膜型、卷膜型、箱体型、圆捆型及方捆型机具类型进行总结,分析了各类型装置特点、工作形式及优缺点,指出了目前集膜装置发展所遇到的困难和问题,并对残膜回收机集膜装置的发展提出了几点建议。     

残膜与土壤分离装置研究

相关高校、企业与研究院不断深入研究耕层残膜回收机械,经过不懈的努力,已经研制出多种性能优良的残膜回收机械,土壤表层残膜回收效果较好,但对残膜与土壤的分离、残膜资源循环再利用、残膜无害化降解等的研究较少.基于此,文章介绍了残膜与土壤分离装置,分析了残膜再利用时存在的问题,研究了残膜与土壤分离装置、残膜循环利用技术.     

圆形出口全射流喷头盖板结构优化与喷洒均匀性试验

为了探索全射流喷头均匀系数(CU)与分布系数(DU)之间的关系,选择圆形出口盖板的全射流喷头作为研究对象,设计了5个盖板出口直径,得出直径小于5.0 mm或大于7.0 mm时喷头不能工作。在工作压力为200、250和300 kPa下测量出喷头盖板直径为5.5、6.0和6.5 mm时的径向水量分布。布置方式选取为正方形,组合间距选取为7～15 m,采用三次样条插值法对组合CU和DU进行了仿真计算。结果表明:圆形出口盖板随着工作压力的增大,距喷头近处的水量增加,盖板出口的最优直径为6.0 mm。工作压力对组合CU和DU的影响并不明显;CU随组合间距的增加变化趋势是先相对平稳后急剧下降;DU随组合间距的增加经历了下降、增加和再下降的3个过程。通过对上述结果进行回归分析,初步提出了全射流喷头CU与DU之间的近似计算公式,为其在工程应用中提供理论基础。     

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。     

残膜静电回收装置吸附试验研究

为解决农田地膜残留严重、回收不充分等问题,研制了一款残膜静电回收装置.在滚筒与摩擦毛毡摩擦起电产生静电场条件下,对输送速度、滚筒与皮带距离、压缩弹簧弹力和滚筒转速4个影响因素进行单因素和多因素试验分析.结果表明:各因素共同作用,输送速度为0.6m/s、滚筒与皮带距离为30mm、压缩弹簧弹力为145N、滚筒转数为45r/...     

农药射流混合装置结构参数优化数值模拟研究

分析了农药混合装置原理,对射流器进行了关键参数的设计,应用Gambit建立射流器三维网格模型,应用Fluent仿真分析了射流口直径、引流口直径、引流口位置对引射流量的影响,提出了射流器结构参数优化设计的方法,为农药射流混合装置的设计提供了理论与方法。     

残膜回收机旋转式起膜装置起膜机理分析与试验

针对现有残膜回收机起膜铲起膜率低、膜土分离难和工作可靠性低等问题,提出一种旋转式起膜装置,通过对该装置起膜过程中残膜和土壤混合物受力及运动分析,确定了膜土能够被抛离的条件以及残膜可被弹齿“接”住的条件。通过对起膜机理的分析,将起膜刀轴转速、起膜刀轴与输膜弹齿之间的水平距离、垂直距离作为试验因素,以起膜率、回收率和含土率作为评价指标,运用Design-Expert软件中的Box-Benhnken Design方法设计三因素三水平试验,分析各因素对作业质量的影响。试验结果表明,对起膜率影响顺序依次为：起膜刀轴转速、垂直距离、水平距离;对回收率影响顺序依次为：起膜刀轴转速、水平距离、垂直距离;对含土率影响顺序依次为：起膜刀轴转速、垂直距离、水平距离。利用Matlab 2016a软件中绘制上述3个因素的四维切片图,分析各因素对响应指标的综合影响效应。分析结果表明,起膜刀轴转速越高,起膜率越高,反之起膜率越低,而水平距离和垂直距离对起膜率影响比较小;起膜刀轴转速越高、水平距离越小、垂直距离越小,回收率越高,含土率越高,反之,回收率越低,含土率越低。对影响因素进行综合优化后得到最优的工作参数组合,起膜刀轴转速为680r/min,起膜刀轴与输膜弹齿之间水平距离为250mm,起膜刀轴与输膜弹齿之间垂直距离为320mm。对上述组合进行田间试验验证,起膜率为90.1%,回收率89.5%,含土率11.8%,结果表明该装置优化方案可行。     

机收残膜混合物水洗清选装置的研究与试验

机械回收后的残膜与棉秆等杂质缠绕严重是导致其难以被回收利用的重要原因,将残膜分离是解决该问题的关键。为此,提出了机收残膜混合物水洗分离的方案并对其工作原理进行分析,确定了方案的可行性。通过单因素试验确定了影响显著的因素,并采用BBD试验法建立了分离率与显著因素物料破碎尺寸、水压和喷头角度的三元二次回归模型。对模型进行响应面分析寻优,得到分离装置最佳结构和工作参数。经过台架试验验证,其分离率达到75.8%,证明了模型的正确性,为后续的研究和改进提供了理论基础。     

齿带式残膜回收机脱膜装置的设计与试验

针对现有残膜回收机脱膜不干净的问题,研制了一种脱膜装置,主要包含中心辊、带轮和脱膜圆盘.介绍了装置的工作原理,通过理论分析并结合计算确定了脱膜圆盘的主要结构参数.为检验该装置的工作效果,于2019年3月在新疆第一师六团进行田间试验,试验面积累计10.5hm2,采用三因素三水平试验,用Design-ex-pert软件中B...     

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...     

基于FLUENT的籽棉残膜分离机布风板结构的数值模拟

介绍了FLUENT软件在异纤分离领域的应用情况以及主要特点,并且对籽棉残膜分离机布风板结构进行了数值模拟;同时,分析了两种孔型(菱形和圆形)对分离室气流分布的影响。通过这种模拟,能够准确地反映不同孔型布风板气流的实际流动规律,为布风装置的设计与改进提供理论依据。     

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...     

场地膜秆分离装置送风口尺寸改变的数值模拟

为达到有效分离地膜的目的,建立了场地膜秆分离装置的三维计算流体力学模型,采用Fluent软件对场地膜秆分离装置内的流场进行数值模拟分析,改变分离装置送风口的几何尺寸,分析比较其内部流场的压力分布速度分布。结果表明:在送风口和进料口的相对位置为100mm、送风口宽度为200mm和送风口长度为6 0 0 mm时最为合理,为场地膜秆分离装置的结构设计和性能改进提供了参考。     

箱涵式轴流泵装置进出水流道优化设计

基于RNGk-ε紊流模型和雷诺时均N-S方程,运用CFD商用大型软件对箱涵式进出水流道立式轴流泵装置进行了三维流动仿真计算及水力特性的优化设计。通过先部分后整体的方法先独自对箱涵式进水流道进行优化计算,而后在整体泵装置上对箱涵式出水流道进行优化计算。进水流道的优化以出口断面流速均匀度和水力损失为目标函数,出水流道的优化则以泵装置效率和水力损失为目标函数。通过数值计算得出,优化后箱涵式进水流道的水力损失由7.52cm降低到3.49cm,进水流道出口流速均匀度由42.41%提高到89.11%,进水流道的悬空高度H和进水喇叭管与叶轮间的连接角度α对进水流道水力特性的影响显著,设计时应该重点考虑。箱涵式出水流道的水力损失由87.15cm降低到76.37cm,出水流道的设计应重点关注导流墩与出水喇叭管的半径差Δr和出水导流墩的半径R,合适的出水导流墩半径在0.75倍导叶出口直径左右。泵装置模型试验在叶片安放角-4°时,设计工况下泵装置效率达到75.0%,泵装置最高效率为75.67%,高效区运行范围较宽;对比数值计算和模型试验的结果可以发现误差最大处低于5%,整体性能曲线的趋势相对良好,说明数值模拟对于泵装置的优化是合理的,对于实际工程具有指导意义。     

基于钉刺式残膜回收机中起膜铲的设计分析

对钉刺式残膜回收机的关键部件(起膜铲)进行了详细设计,对起膜铲的3种铲柄进行了受力分析,得知倾斜式铲柄和弯曲式铲柄比直腿式铲柄受到的阻力要小;倾斜式铲柄与弯曲铲柄的受力大小主要和本身倾斜角度有直接关系。同时,对起膜铲的铲刀进行了受力分析,得出铲刀的倾斜角度大导致起膜铲所受到的阻力大的结论。     

滚筒筛式膜杂风选机筛孔清堵装置设计与试验

为解决滚筒筛式膜杂风选机运行过程中易发生筛孔堵塞,导致筛分性能差、膜中含杂率高等问题,设计了一种通过喷头喷射气流扰动筛孔处流场、破坏堵塞物在筛孔处受力平衡的筛孔清堵装置。该装置包含对角安装在滚筒筛式膜杂风选机两侧的离心式鼓风机、稳压管、滚筒外缘的气流管道等。通过理论分析确定了筛孔清堵的临界气流速度为1.151m/s,采用计算流体力学仿真与曲线拟合的方法探明了风机风速与喷头喷射气流速度呈正相关关系,最终确定风机风速为9.2m/s。设计并搭建样机进行试验,结果表明：当风机风速为9.2m/s时,筛孔堵塞率为8.28%,膜中含杂率为7.33%,较安装筛孔清堵装置前筛孔堵塞率、膜中含杂率分别降低16.27、4.64个百分点,其中各喷头喷射气流速度平均值为3.81m/s,最小值为1.22m/s,满足清堵要求,清堵装置持续工作过程中,筛孔堵塞率和膜中含杂率基本保持不变。     

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...     

联合收割机碎草装置无极调速和负荷反馈系统优化设计

碎草分离装置是农作物联合收割机的核心部件之一。碎草装置阻塞问题是联合收割机工作过程中常出现的问题,决定了机器的工作质量和生产率。为了解决这个问题,提出了一种新的负荷反馈无极调速系统。该系统采用无极变速和PID负荷反馈调节的方法,对喂入装置进行优化设计,可以根据农作物的密集程度,自适应的调节喂入速度,从而降低了收割机碎草装置阻塞的概率,大大提高了收割机的作业效率。为了验证装置的有效性和可靠性,通过数值仿真和虚拟样机实验的方法对该系统进行了测试。仿真结果表明:该方法可以有效地缩短作业时间,降低碎草长度,提高了碎草装置的作业性能,为联合收割机的优化设计提供了技术参考。     

基于离散元法的耕层残膜拉伸性能研究

由于耕层残膜回收机关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的残膜离散元模型参数,在一定程度上制约了耕层残膜回收机残膜受力机理分析与机构优化改进。本文以棉田耕层残膜为研究对象,对耕层残膜含量和极限拉伸力进行测定,得到不同耕层深度、不同厚度的残膜含量和极限拉伸力。根据测定结果,利用EDEM软件选用Hertz-Mindlin with Bonding接触模型对耕层残膜进行离散元模型参数标定,选用单位面积法向刚度、单位面积切向刚度、临界法向应力、临界切向应力、粘结半径、接触半径为试验因素。通过Plackett-Burman试验,确定影响Bond键的主要参数有单位面积法向刚度、临界法向应力和粘结半径。通过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,最终确定最优的Bonding模型显著参数单位面积法向刚度、临界法向应力、粘结半径分别为2.36×105N/m3、6.47×104Pa、0.004mm,对参数进行了仿真试验验证,误差为5.88%,满足要求。通过对比物理试验与仿真试验的拉伸过程耕层残膜状态与拉伸曲线,表明了耕层残膜模型合理性,为后期耕层残膜回收机仿真与膜土分离机理研究提供了理论支撑。