叶轮扰动水介质对地膜与棉秆沉降聚集行为影响与试验

当前残膜回收机作业后的膜杂混合物因地膜与棉秆缠绕打结严重,含杂率高,造成回收后的地膜再利用率低和环境二次污染。该研究在分析物料属性和水洗分离理论的基础上,提出了以液相水为介质实现固相地膜和固相杂质分离方案,在二维平面内以地膜与棉秆驰豫时间差和最大垂向位移差为响应指标,录像分析为载体,在自制的地膜与棉秆悬浮水力特性试验台采用控制变量法开展外部流场和地膜与棉秆物料属性的单因素试验和正交试验,建立影响因素与响应指标之间的多元拟合回归方程,获得最优参数组合并进行试验验证。结果表明:影响地膜与棉秆分离显著性因素为叶轮转速、地膜面积和棉秆长径比;最优参数组合为叶轮转速202 r/min,地膜面积为1271.4 mm^(2),棉秆长径比为13,相对应的地膜与棉秆驰豫时间差和最大垂向位移差预测值分别为4.20 s和22.1 cm,最优组合参数试验下的平均值分别为4.34 s和21.2 cm,与预测值的相对误差为3.23%和4.25%,寻优参数可信。试验录像分析表明,地膜与棉秆沉降聚集行为是水平稳定取向姿态和竖直运动取向姿态相互转换的过程,且运动轨迹都是以叶轮轴为中心的一组同心圆;相较于棉秆,地膜对水介质作用力响应周期更长,且在三维空间内有明显翻转现象。该研究结果可为膜杂分离技术的改进和机械装置的研制提供理论基础和科学依据,亦可为秸秆粉碎和薄膜撕碎工艺参数优化提供参考。

基于滚筒弹齿式起膜机构的残膜回收机的设计与试验

【目的】针对现有杆齿式残膜回收机在起膜捡拾过程中地面残膜漏捡或脱落问题,【方法】提出基于滚筒均布的起膜弹齿形变与恢复特性实现弹齿动态仿形扎膜、挑膜和送膜功能的方法,设计了一种基于滚筒弹齿式起膜机构的残膜回收机,重点对滚筒弹齿式起膜机构进行结构设计、力学分析和运动仿真分析,得到了影响起膜效果的关键因素、相互关系以及不漏捡条件。【结果】通过设计正交试验,并采用响应曲面法分析,验证得到:当机具前进速度为4.9 km/h,起膜弹齿直径为9.71 mm,起膜轴转速为86.1 r/min时,残膜回收率最优为91.22%,含杂率最优为3.4%。【结论】试验验证结果良好,满足回收作业要求,表明设计合理,为后续研究提供参考。

基于水泵负压输送的切膜排杂装置设计与试验

针对机收膜杂混料因相互缠绕难以分离回收的技术问题,依据机收膜杂混料主成分悬浮特性、形体尺寸和剪切特性的差异,提出在水泵负压输送作用下,旋流沉降和切膜过滤排杂新方法,创新设计切膜排杂装置,理论分析切膜排杂机构的力学特性,搭建机收膜杂混料切膜排杂试验装置,开展三因素三水平二次回归正交试验,建立了多目标响应面回归模型,并进行优化与试验验证。结果表明:碎膜合格率影响的主次因素顺序为:动刀转速、定刀缝隙宽度、动刀壁半径;碎膜含杂率影响的主次因素顺序为:动刀转速、动刀壁半径、定刀缝隙宽度。当动刀转速为954 r/min、定刀缝隙宽度为2.8 mm、动刀壁半径为80 mm时,碎膜合格率为88.80%,碎膜含杂率为7.51%,优化试验结果与模型预测值相对误差小于5%。本文研究可为机收膜杂混料的切碎分离方法及装备研究提供参考。