残膜机械化回收技术专利信息分析

地膜覆盖技术在农业生产中得到广泛应用,但随着覆膜年限和面积不断增加,残留地膜给环境带来严重污染。目前,机械回收是治理残膜污染的有效技术手段。对现有残膜机械化回收技术专利信息进行归纳总结,从申请时间、申请地区、专利权人类型和技术特征等方面阐述残膜机械化回收技术发展趋势。从机械化角度分析残膜回收技术专利失效的主要原因,对不同申请主体的专利失效现象进行剖析,更好地理解专利失效背后的原因。结合现有专利技术热点和发展趋势,提出促进残膜机械化回收技术的发展建议。

卷辊式耕层残膜回收机设计与试验

针对耕层残膜老化严重、力学性能差,残膜与土壤混合造成耕层残膜回收拾净率低、含土量高等问题,提出了一种旋耕起抛膜土混合物、弹齿顺向旋转捡膜、逆向旋转卸膜的主动回收方法。设计了卷辊式耕层残膜回收机的整体方案,实现了起膜、卷辊正转捡膜、反转卸膜、集膜的功能。对起膜装置、捡膜装置、正反转机构及卸膜装置等关键作业部件进行设计与参数计算,获得在弹齿机械力作用下,将混合物内的残膜有效钩、挑分离出来的临界条件。运用ANSYS和SPH(Smoothed particle hydrodynamics)耦合方法,构建弹齿捡拾残膜过程的数值模拟计算模型,获得捡膜过程中残膜所受的最大应力及变形,分析了弹齿捡拾残膜的有效性。样机验证试验表明,当起膜刀转速为213.75 r/min、捡拾滚筒转速为43.75 r/min、卷辊正转捡膜转速为131.27 r/min、卷辊反转卸膜转速为167.86 r/min、卸膜轮转速为43 r/min时,卷辊式耕层残膜回收机表层拾净率为82.6%,深层拾净率为71.1%,试验结果符合国家与行业标准的要求,能够从膜土混合物中有效回收耕层残膜。

新疆残膜机械化回收技术研究现状与展望

新疆维吾尔自治区(简称新疆)许多耕地存在土壤盐渍化现象严重且干旱缺水的问题,引进地膜覆盖栽培技术在解决问题的同时也带来了农田残膜污染。基于新疆农田残膜污染程度调研数据,总结了新疆残膜机械化回收技术装备的优势和缺点,针对新疆残膜机械化回收技术中存在问题提出了合理建议,为新疆残膜回收机械的研发提供一定参考。

残膜对土壤氮排放和氮肥利用效率的影响

[目的]为探明不同残膜量对氮素利用效率及损失的影响。[方法]试验设置5个不同残膜量(0,180,360,720,1440 kg/hm^(2))和2种残膜类型(聚乙烯和生物降解残膜),通过盆栽试验,研究不同残膜含量对土壤全氮、氮素气态损失、氮肥利用效率及番茄生长等指标的影响。[结果]随着残膜含量的增加,土壤氨气和氧化亚氮的累积排放量呈先增大后减小的趋势,当残膜含量达到720 kg/hm^(2)时,氨气累积挥发量显著减少11.31%~13.70%,氧化亚氮累积排放量减少4.74%~5.13%;土壤中氮素残留量无显著差异。当残膜含量低于180 kg/hm^(2)时,地膜残留促进番茄的生长;当残膜含量高于180 kg/hm^(2)时,地膜残留抑制番茄的生长。低残膜含量对氮肥利用效率无显著影响,当含量高于360 kg/hm^(2)时,氮肥利用效率与残膜含量呈负相关关系。通过综合分析,土壤残膜含量应控制在180 kg/hm^(2)内才不会对作物生长造成不利影响。此外,由于可降解地膜的降解特性,其对植株氮素吸收和氮肥利用效率的不利影响弱于聚乙烯残膜。[结论]降解地膜替代聚乙烯地膜具有一定的可行性。

两级升运链锥轴自卸式残膜捡拾机设计及试验

废膜残留于土壤会直接影响种子的出苗率和养分的吸收利用,同时会造成极大的白色污染。农田残膜的捡拾回收问题一直是困扰农技和农机人员的“顽疾”,传统滚筒式、鼠笼式、钉耙式等残膜捡拾回收机捡拾效果不理想、捡拾效率较低。为解决黄土高原全膜双垄沟播种模式下传统捡拾方法残膜拾净率低的问题,设计一种两级升运链锥轴自卸式残膜捡拾机。使用设计的起膜铲实现板结覆土下残膜的完整收集,设计两级升运链机构实现土块的筛分清理,通过自卸机构实现膜杂箱的快速释放,有效降低人工作业强度。结果表明,该残膜捡拾机具有优异的作业性能,更适用于黄土高原的全膜双垄沟的播种模式。两级升运链锥轴自卸式残膜捡拾机在各种播种模式下的残膜拾净率均稳定在95%左右。

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。

地膜覆盖种植技术及残膜污染防控

地膜覆盖种植技术,经过几十年的应用,产生了严重的残膜污染危害,但现阶段对于保障我国农产品安全供应依然发挥着不可或缺的积极作用,故残膜污染防控不可回避。残膜污染防控技术措施主要有地膜减量化应用、降解膜替代普通聚乙烯地膜和残膜回收3种。阐述了我国农用地膜发展应用概况、覆膜种植积极作用、残膜污染危害及残膜污染防控技术措施,展望残膜污染防控技术,以期为残膜污染防控提供参考。

残膜回收机自动仿形系统设计与试验

目前残膜回收机已经成为新疆棉田回收残膜的主要方式之一。在残膜回收机回收残膜的过程中,由于棉田的环境复杂多变,而现有的残膜回收机无仿形功能,导致入土部件的入土深度不稳定,这就造成残膜拾净率达不到预期结果等问题。4JSM-2.1A型棉秸秆还田及残膜回收联合作业机存在同样问题,所以根据此机型设计一套机-电-液配合的自动仿形系统,对地面仿形传感机构的运动进行分析,确定机械部件的关键参数,并对仿形系统进行场地试验和田间试验。结果表明,该机工作稳定可靠,整体仿形稳定,在机具作业速度为6.5~7 km/h时,其入土部件的入土深度平均值为91.6 mm,其标准差为3.13 mm,残膜拾净率达89.5%。

残膜捡拾打包联合作业技术

当前残膜回收多以人工捡拾或机器搂聚为主,集条(堆)残膜质地松散、储运成本高,本文针对回收后的残膜无法循环利用的问题,提出残膜捡拾打包联合作业新模式,设计残膜捡拾智能化控制和检测系统,创新智能起膜与清洁捡拾技术,开发离心分离与振动分离相结合的多级膜杂分离系统,阐明黏弹塑性残膜压缩自适应控制策略,创制残膜捡拾打包联合作业机,一次作业完成残膜捡拾、膜杂分离、自动脱膜、打包成型等工序,有效解决田间残膜捡拾和储运问题,对推进残膜回收机械化进程,提高残膜污染治理技术水平具有重要意义。

辊轴式残膜打包装置的设计与试验

【目的】针对国内现有残膜打包装置成捆机理不明确、作业时出现残膜逃逸、膜包杂质含量过高等问题,设计一种集残膜清杂及残膜打包为一体的辊轴式残膜打包装置。【方法】该装置主要由清杂输送机构、打包机构、传动系统等组成。通过理论分析建立清杂输送辊与残膜的力学关系,确定清杂输送辊的结构参数;根据清杂输送机构结构特征与作业原理,分析并确定清杂输送辊的布置间隙。采用机理分析方法分析残膜捆芯形成过程中残膜的受力与运动情况,并确定打包辊的运动参数。以成捆率和膜包含杂率为指标,机具前进速度、清杂输送机构倾斜角度、打包辊转速为试验因素进行正交试验,并对较优的参数组合进行田间验证试验。【结果】影响成捆率的主次因素依次为打包辊转速、清杂输送机构倾斜角度和机具前进速度;影响膜包含杂率的主次因素依次为清杂输送机构倾斜角度、机具前进速度和打包辊转速。以成捆率为主要指标,确定的较优作业参数组合为:清杂输送机构倾斜角度为10°、机具前进速度为1.5 m/s、打包辊转速为200 r/min。田间验证试验的膜包成捆率为98.1%、膜包含杂率为15.2%。【结论】该残膜打包装置满足田间作业要求,作业效果好,可为辊轴式残膜打包装置的设计与研究提供参考。

机收棉田残膜混合物粉碎揉丝装置设计与试验

针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题,设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置,利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性。该装置主要由粉碎装置、输送装置和揉丝装置等组成,通过对残膜混合物粉碎、揉丝装置作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证残膜混合物粉碎揉丝装置的作业性能,以粉碎辊转速、揉丝辊转速与揉丝辊间隙作为试验因素,残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率、棉秆揉丝率为试验指标进行三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对残膜混合物粉碎揉丝装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明:影响残膜破碎合格率和棉秆粉碎长度合格率的因素大小顺序为粉碎辊转速、揉丝辊间隙、揉丝辊转速;影响棉秆揉丝率的因素大小顺序为揉丝辊间隙、揉丝辊转速、粉碎辊转速。优化后最优工作参数组合为:粉碎辊转速13.0 r/min、揉丝辊转速60.0 r/min、揉丝间隙1.6 mm。以此参数组合进行试验,得到残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率和棉秆揉丝率平均值分别为90.4%、92.6%、92.2%,与理论优化值相对误差不超过2.0%,研究结果可为残膜混合物粉碎揉丝装置的设计提供参考。

齿链式残膜回收机设计与试验

【目的】针对现有残膜回收机存在自动卸膜困难、地膜漏收等问题,设计了1种齿链式残膜回收机。【方法】对齿链式残膜回收机的整体结构、关键部件的设计思路及工作原理进行了分析。该残膜回收机的关键部件包括:起膜装置、输送装置、拾膜装置和卸膜机构,并对影响拾膜率的主要因素进行了试验分析和参数优化。【结果】试验因素对拾膜率影响大小顺序为:拾膜装置下从动链轮转速>机具作业速度>起膜装置入土角.优化模型最优参数组合为:拾膜装置下从动链轮转速197.579 r/min,机具作业速度7 km/h,起膜装置入土角41.173°,此参数下,仿真试验结果拾膜率为89.0%。以拾膜装置下从动链轮转速200 r/min,机具作业速度7 km/h,起膜装置入土角41°,的参数进行试验验证,拾膜率平均值达到91.4%。【结论】田间试验表明,优化参数组合可靠,满足回收机作业要求,可为齿链式残膜回收机后续研究提供参考。

典型残膜回收机棉田作业性能试验对比

为获取目前使用的典型残膜回收机的作业性能,文中选取了具有代表性的3种地表残膜回收机和2种耕层残膜回收机进行覆膜种植棉田测试。测试指标选取残膜回收率、含杂率、作业效率、作业费用、油耗和故障率。通过多次测试,在残膜回收率、含杂率、作业效率、作业费用、故障率和油耗等方面,地表4JSM型棉秸秆还田及残膜回收联合作业机、耕层SG-2型梳齿式耕层残膜回收机明显优于其他3种机型。表层残膜回收机作业时,残膜回收率、作业效率与含杂率是衡量作业性能的关键指标。测试结果可为用户提供参考。

玉米残秆及残膜回收一体机应用与推广措施

随着玉米种植规模的扩大,残秆处理与残膜回收问题日益凸显,这不仅影响到农田的生态环境,也影响着下茬作物的顺利种植。玉米残秆残膜回收一体机作为一种新型农机装备,对于解决上述问题具有重要意义。在分析玉米残秆残膜回收一体机的技术原理和结构特点的基础上,阐述了一体机的作业性能及特点,提出该技术实际应用的相关措施。

不同残膜量土壤对棉花幼苗期生长的影响试验

通过干湿交替灌溉的灌水方法,采用不同残膜量土壤开展棉花幼苗期盆栽试验,对各处理幼苗期的萌发指数、生长指标、叶绿素和氮平衡指数作比较分析。试验结果表明,随土壤中残膜量增加,显著阻碍棉花萌发和生长,降低叶片中的叶绿素和氮平衡指数。因此,土壤中存在大量残膜对棉花产业的持续健康发展产生了负面影响。

基于FEM-SPH耦合的卷辊式耕层残膜回收部件结构优化与试验

针对棉田耕作层内残膜力学性能差及膜土分离困难,残膜拾净率低和回收的残膜含土量高等问题,该研究对卷辊式残膜回收部件进行优化。在分析起膜捡膜工作过程和建立卷辊弹齿与膜土团聚体之间动力学关系的基础上,采用有限元法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)耦合算法,建立卷辊弹齿-膜土团聚体接触计算模型,探究卷辊弹齿与膜土团聚体之间相互作用机理,分析卷辊弹齿接触膜土团聚体后残膜受力程度和土壤扰动程度的变化规律。以卷辊回转半径、弹齿直径、弹齿顶端折弯角为试验因素,以残膜平均峰值应力及土壤最大应变为指标开展仿真试验,分析各因素对指标的影响规律并对卷辊弹齿结构参数进行优化,获得卷辊弹齿最优结构参数为:卷辊回转半径100 mm、弹齿直径5 mm、弹齿顶端折弯角42°,此时残膜平均峰值应力为0.1201 MPa,土壤最大应变为3.7584。为了验证优化后卷辊弹齿的捡拾作业性能,以拾净率和含土率为试验指标进行田间试验,结果表明:机具拾净率为80.34%,含土率为37.13%,与初代研制的样机相比拾净率提升了8.74个百分点,含土率下降了12.18个百分点,机具作业性能明显提升且试验指标达到设计要求。本文建立的有限元模型可为残膜回收机关键部件的结构优化提供参考。

耕层残膜回收机研究现状及发展趋势

随着地膜在农业生产中的广泛应用,带来经济收益的同时也带来农田残膜污染。机械化回收是治理残膜污染的重要环节,其中耕层残膜的机械化回收是重难点,而高效稳定的耕层残膜回收机缺乏,不仅阻碍残膜污染治理的进程,一定程度上更制约农业的绿色可持续发展。为此,综述分析地膜残留的危害及耕层残膜污染的现状,对目前国内的耕层残膜回收机进行对比分析,重点列举我国耕层残膜回收机的结构原理及特点,指出目前我国膜土分离机理研究缺乏;回收机具的工作深度不够,需耕翻后来年再回收;自动化智能化程度低;复业式耕层残膜回收机少等问题。并结合我国国情提出研发主动捡膜机构,提高捡膜部件的智能化和精准度;配合污染监测装置,研究农田残膜污染的等级划分;研发耕层残膜回收及耕整地联合作业机,降低治理成本等建议,为治理农田残膜污染及耕层残膜回收机的发展提供参考。

基于摆线运动的残膜捡拾机构设计与试验

为解决现有残膜捡拾机构捡拾效果不理想、单次捡拾率低、结构复杂和故障率高等问题,设计了挑膜齿做摆线运动的残膜捡拾机构。通过机构分析和田间试验,确定残膜回收机的作业速度为4~7km/h,捡拾机构转速为60r/min,挑膜齿的入土深度为100mm,周向挑膜齿数为4根,夹角呈90°,总共34齿,轴向齿距为150mm。当转动速度为60r/min时,工作部件工作状态最佳。研究结果可为今后残膜回收机捡拾机构的改进设计、性能提升提供参考。

农田耕层残膜污染治理关键技术及装备研发与应用

成果简介:该成果针对农田耕层残膜监测、回收过程中的难点问题,创建了一种耕层土壤残膜量监测方法及分级回收体系;发明了浅层创-挑组合式耕层起膜和叶片抛送-链齿抖动相结合的膜-土分离技术,实现两次起膜和两次脱模:研制了起膜和膜-土分离装置,能够有效回收播种层残膜:研制了11MS-1850型残膜回收机、4JMS-2.0型秸杆还田及残膜回收联合作业机系列产品,可实现0-10cm播种层残膜机械化回收.

残膜机械化回收技术优化策略研究

科技的进步和时代的演变使得新兴的农业技术不断涌现,其中包括地膜覆盖技术。这项技术能够显著提升农作物的产量,但随着地膜覆盖技术的应用范围扩大,废弃的残膜污染也日益严重。为了响应国家政策,保护农业生态环境,促进乡村振兴,需要大力推动农田废旧地膜污染治理工作的进行。随着农田残膜回收和机械化技术的发展,残膜机械化回收已经取得了相应的成果。本文主要对农业耕地残膜所带来的危害进行了分析,并就残膜机械化回收现状以及推广措施进行了讨论,以期能够为相关工作的开展提供帮助,加强地膜的合理使用以及管理。