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。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

杆齿式残膜回收机的设计与试验

针对目前国内残膜回收机具存在拾膜、卸膜机构复杂且可靠性低的问题,设计了杆齿式残膜回收机。介绍了杆齿式残膜回收机的工作原理,对关键部件进行了设计分析,确定了拾膜机构、卸膜机构及起膜装置的关键设计参数。以机具行进速度、拾膜杆齿线速度与机具行进速度比、拾膜杆齿入土深度为影响因素,利用土槽台架试验系统,进行了三因素三水平响应面试验,并通过Design-Expert数据处理软件对拾膜率进行优化分析。结果表明:当机具行进速度为1.2m/s、速比为1.0、杆齿入土深度为55mm时,拾膜率和卸膜率达到最优。     

弹齿式残膜回收机参数优化及试验

针对国内外残膜严重污染环境、残膜回收机捡拾率不高及卸膜存在问题,设计了一种弹齿式残膜回收机装置,并阐述了其整体结构和工作原理。根据理论分析及前期试验确定结果,以机器前进速度、卸膜轴与挑膜轴的速度比、挑膜弹齿入土深度为试验因素,残膜捡拾率与卸膜率为目标值,利用Design-expert数据处理软件对其目标值进行响应面优化分析,其影响目标值的显著顺序为:机器前进速度卸膜轴与挑膜轴的速度比挑膜弹齿入土深度。试验验证结果表明:当机器前进速度v=1.60m/s、卸膜轴与挑膜轴的速度比u=4.3、挑膜弹齿入土深度h=36.00mm时,残膜捡拾率为88.2%,卸膜率为92.5%,试验值与优化结果的相对误差分别为1.57%、1.80%,均小于5%。试验结果可为残膜回收捡拾机械的设计提供理论依据。     

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10.5hm^2,采用三因素三水平试验,用Design-expert软件中Box-behnken模块分析试验结果,优化得出最优组合。结果表明:当机具前进速度为6km/h、脱膜辊转速为120r/min、卸膜辊转速为180r/min时,脱膜率最高为96%,达到了使用要求。     

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。     

残膜回收机伸缩杆式捡拾滚筒的改进设计

针对现有全膜双垄沟播种植技术伸缩杆式残膜捡拾筒存在结构复杂、可靠性差、回收率低等问题,本文采用矩形方框套和弹性橡胶垫对捡拾筒伸缩杆的运动机构和约束方式进行了改进设计和新型滚筒组件的三维建模。新型滚筒可解决传统滚筒铰链机构复杂、安装困难以及伸缩杆孔隙过大而导致残膜入筒等问题。     

残膜回收机械推广探讨

分析废旧残膜污染对新疆地区的危害现状，探讨残膜机械回收技术的主要内容、工艺流程及相关配套机具，根据新疆地区的生产实际，从农艺及回收机具2方面，提出理清残膜的合理有效方案，为缓解哈密地区的农膜污染提供有益借鉴。     

基于预定轨迹的残膜脱卸机构的优化设计

根据曲柄摇杆机构的运动特点,设计了一种结构简单、工作可靠的搂齿式卸膜机构。以预定轨迹为目标函数、机构各构件的结构参数为设计变量,对搂齿式卸膜机构进行优化,确定了机构主要结构参数,并运用ADMAS软件对搂齿卸膜机构进行运动学仿真分析。同时,制作样机进行田间试验,结果表明其满足性能要求。     

残膜回收机拾膜卸膜机构运动分析及实验

根据搂草机滑道弹齿机构设计了杆齿式残膜回收机,对机构运动进行了仿真分析和正交试验。运用仿真分析得出杆齿末端的运动轨迹和不同速比下杆齿末端的加速度曲线,并利用土槽台架试验系统,对影响机具拾膜率及卸膜率的行进速度、速比(机具行进速度与杆齿轴转动线速度比)、杆齿入土深度3个主要因素进行了正交试验。试验结果表明:速比的变化对机构拾膜率的影响程度大于机具行进速度和杆齿入土深度的变化,当机具行进速度为0.85m/s、速比为1.5、托膜铲入土深度为50mm时,杆齿式拾膜机构、卸膜机构的拾膜率和卸膜率均达到优水平。     

曲轴滚筒式苗期残膜捡拾机构的设计

地膜覆盖技术的广泛推广和应用,极大地推进了我国农业经济的发展,提高了农产品的产量和品质;但残留在土壤中的地膜在自然条件下极难降解,对农业的可持续发展造成巨大危害。为了回收田间残膜,通过对国内外残膜回收机的研究和借鉴,设计一种曲轴滚筒式残膜捡拾机。该残膜回收机工作时,松土铲松土,起膜铲辅助捡拾机构捡膜,卸膜辊卸膜并收集到回收箱,避免造成二次污染。田间试验表明,在动力由铁牛55提供、前进速度为3.6km/h时,捡拾率约为88%,卸膜率达95%,生产效率为0.6hm2/h。     

农田残膜污染治理技术研究现状与展望

地膜覆盖栽培在农业生产中已被广泛应用,我国地膜覆盖种植面积超过2 000万hm~2,为作物增产增收和保障我国粮食安全提供了重要支撑。随着覆膜年数和覆膜面积的不断增加,废旧地膜在土壤中的残留量逐步增多,残膜污染已严重威胁到农业生产和自然环境,成为影响我国农业生产可持续发展的突出问题。本文对现阶段国内外残膜回收技术及装备进行了分析,总结归纳了播前、苗期和秋后收膜的代表机型及其优缺点,最后概述了国外关于农膜回收和治理的政策法规,简述了国家和部分省区的残膜污染治理政策,对目前本领域的研究特点和发展趋势进行了总结和展望,提出了适应我国国情的残膜污染治理技术及方案。     

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。