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。

4JSM-2000A型棉秆粉碎及搂膜联合作业机的研制

新疆是中国地膜应用面积最大、污染最为严重的地区,地膜回收广泛采用立杆式搂膜机作业,存在窄行中的地膜难回收、残膜回收率低、作业距离短、卸膜频繁、作业效率低等问题。为解决上述问题,该文研制了4JSM-2000A型棉秆粉碎及搂膜联合作业机。机具主要由棉秆粉碎装置、螺旋输送机构、搂膜机构、卸膜机构、传动系统、机架等组成。采用侧输出式棉秆粉碎装置,将粉碎后的棉秆通过螺旋搅龙输出至地面,有利于膜秆分离;搂膜部件增加有浮动功能的小窄行搂膜弹齿,进一步提升残膜回收率。通过静力学分析,确定弹齿入土角θ范围为10°~30°;对弹齿入土深度、弹齿组数、机具前进速度进行试验与响应曲面分析,并建立了三元二次回归模型。应用Design-Expert软件寻优功能进行优化,优化后弹齿入土深度20 mm、弹齿组数为12组、机具前进速度为1.5 m/s。田间试验结果表明,优化参数组合的残膜回收率为91%,膜秆分离率为87%,棉秆粉碎合格率为90%,优化方案切实可行,满足设计要求。对比试验表明,本文机具在残膜回收率与卸膜次数上优于立杆式搂膜机。研究结果可为残膜回收联合作业机械的研制提供参考。

黑土区覆混耕作中玉米秸秆还田对土壤水分入渗性能的影响

覆盖混埋耕作主要通过联合整地机对秸秆进行切碎并均匀混入土壤,对降低风蚀水蚀、提高耕层土壤蓄水能力及构建优质种床具有重要作用。为探究覆混耕作中玉米秸秆对土壤水分入渗性能的影响,该研究利用Design Expert软件,根据Box-Behnken试验原理通过室内土柱模拟试验,以覆混耕作中秸秆混埋深度、秸秆混埋量、秸秆长度为影响因素,以渗水量为指标进行三因素三水平二次回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析了各因素对土壤水分入渗性能的影响,并对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:对渗水量影响主次顺序为秸秆混埋深度、秸秆长度、秸秆混埋量;当秸秆混埋深度为20 cm、秸秆混埋量为80%、秸秆长度为9 cm时,渗水量达到最优值0.249 L。利用优化后的参数进行试验验证,土壤渗水量为0.247 L。研究结果可为覆混耕作中联合整地机的作业参数调整提供参考和土壤水分入渗性能研究提供参考。

黑土区玉米秸秆土壤混料离散元模型参数标定

由于黑土区保护性耕作中关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的离散元仿真模型参数,在一定程度上制约了机具的优化改进。以黑土区玉米秸秆土壤混料为研究对象,构建玉米秸秆土壤混料离散元仿真模型,采用物理试验与EDEM仿真试验相结合的方法,选用HertzMindlin with JKR接触模型进行离散元仿真接触参数标定。首先,采用圆筒提升的方法确定玉米秸秆土壤混料的实际堆积角,利用Design-Expert软件中PlackettBurman试验筛选出对堆积角有显著影响的参数为:土壤土壤滚动摩擦因数、土壤钢静摩擦因数、秸秆土壤滚动摩擦因数、土壤JKR表面能;进一步通过最陡爬坡试验确定4个参数的最优取值范围,根据BoxBehnken试验原理以堆积角为响应值,建立堆积角与显著参数的二次回归模型;以实际堆积角为目标,利用软件寻优功能对显著参数进行优化并得到最优参数组合:秸秆土壤滚动摩擦因数0.16、土壤土壤滚动摩擦因数0.24、土壤钢静摩擦因数0.75、土壤JKR表面能0.67 J/m^(2)。通过仿真试验对最优参数组合进行对比验证,仿真堆积角与物理试验堆积角相对误差为1.64%。研究结果表明标定的参数真实可靠,可为黑土区玉米秸秆土壤混料的离散元仿真提供理论参考。

棉秆粉碎与搂膜联合作业机关键部件设计与试验

【目的】针对新疆地区现有残膜回收机具残膜捡拾率低,立杆搂膜机具地膜自卸率低等问题,为有效解决新疆地区棉田残膜污染问题,研制了棉秆粉碎与搂膜联合作业机.【方法】首先对整机结构、工作原理、关键部件设计进行了说明,然后对试验因素运用Box-Benhnken中心组合试验方法,以刀轴转速、弹齿组数、机具前进速度进行试验与响应曲面分析,建立了响应面三维模型,并得出最优试验组合.【结果】当刀轴转速2 200 r/min、弹齿组数为12组、机具前进速度为4 km/h,残膜回收率为91.1%,棉秆粉碎合格率为91.5%;增加地膜自卸机构,卸膜率为96.7%.【结论】机具作业性能可靠,各项指标满足设计标准.

滚筒式残膜回收机田间作业性能试验分析

为了检验研制的滚筒式残膜回收机结构和工作参数的合理性。文中对滚筒式残膜回收机进行了3因素3水平正交试验,并对试验数据进行分析,通过分析得出影响残膜回收率的最优参数组合。

残膜回收机卸膜装置设计与试验

针对现有残膜回收机在作业过程中无法自动卸膜问题,研制了一种新型卸膜装置,提高了机具的作业效率。文中对卸膜装置进行了二因素三水平正交试验,并对试验数据进行优化分析,得出提高脱膜率的最佳参数。

棉秆粉碎与搂膜联合作业机田间作业性能试验分析

为了检验研制的棉秆粉碎与搂膜联合作业机的结构和工作参数的合理性。文中对棉秆粉碎与搂膜联合作业机进行了三因素三水平正交试验,并对试验数据进行分析,通过分析得出影响残膜回收率的最优参数组合。

齿带式残膜捡拾机构的设计与试验

【目的】针对钉齿链板式残膜捡拾机构在土壤坚实度较大条件下,链板与辊筒发生打滑的现象,探索将皮带应用于残膜回收机捡拾机构避免此类问题的可行性,设计了一种新型齿带式残膜回收机的捡拾机构,该机构主要由齿带、齿带辊及刮泥装置组成.【方法】首先对齿带、捡拾钉齿、齿带辊的设计及排布参数进行了说明,然后基于Box-benhnken中心组合试验原理,进行田间试验,研究机具前进速度、钉齿入土深度以及上齿带辊转速对残膜回收效果的影响,并对试验结果进行优化,得出工作参数最优组合.【结果】当机具前进速度为5.5 km/h,钉齿入土深度为30 mm,上齿带辊转速为100 r/min时,残膜回收率为90.3%.【结论】该齿带式残膜捡拾机构可以有效捡拾残膜,符合设计标准,能够满足使用要求.

4JSM-2000B型残膜回收机棉秆粉碎装置设计与试验

地膜残留现已成为影响新疆棉区可持续发展的主要因素,而现有的残膜回收机具大多存在含杂率高的问题。为解决上述问题,研制了一种新型棉秆粉碎装置,主要由悬挂架、动力传递系统、刀片及刀辊等部件组成。该机采用螺旋单侧输出搅龙,将粉碎后的棉秆侧抛至地面,降低了残膜含杂率。设计了刀片线速度、刀辊旋转半径、刀辊转速及螺旋输送机构,并确定其结构尺寸。田间试验结果表明:当刀辊转速2200r/min、刀片离地高度60mm、机具作业速度1.5m/s时,棉秆粉碎合格率为90.2%,本研究可为棉秆粉碎装置的设计与改进提供理论支持。

残膜回收机搂膜装置支撑梁仿真分析

针对新疆棉田残膜回收率低的问题,本文研制了一种搂膜装置。其中支撑梁对弹齿及卸膜机构具有固定作用,支撑梁的稳定性对于机具能否正常作业起到关键作用。本文应用ANSYS软件对支撑梁施加载荷进行仿真分析,发现支撑梁等效应力云图和总位移云图均未超过最大值,满足设计要求。