1MSD-1.1型残膜回收机关键部件设计与试验

地膜覆盖栽培技术在我国应用广泛,由于不易回收,我国农田土壤中累积残留地膜超过100万吨,为提高回收效率,机械回收势在必行。针对土壤耕层陈旧残膜难回收问题,设计研发1MSD-1.1型残膜回收机,该机设计有两级地膜回收机构,分别回收表层地膜和深层残膜。对关键部件及参数进行设计和计算,根据设计预期,将残膜回收机前进速度、入土深度、滚筒式地膜捡拾机构转动速度作为试验因素,表层拾净率、深层拾净率、缠膜率作为目标值,进行3因素3水平的Box-Behnken试验,后采用Design-Expert优化作业参数,得到84.97%的表层拾净率、79.06%的深层拾净率、10.32%缠膜率的作业结果,并发现入土深度过大不利于残膜回收,作业前应首先确定作业区域残膜深度分布情况,以此确定作业参数。

国内残膜回收机研究的现状

简要介绍了残膜对农业生产的危害、残膜回收机研究的重要性 ,研究设计残膜回收机应考虑的一些问题及机械化收膜的工艺。同时 ,介绍了目前国内残膜回收机研究的现状、残膜回收机中的核心部件 -收膜机构的组成、种类及各组成部件的工作特性 。

网链式花生地残膜回收机设计与试验

针对现有花生地残膜回收设备存在的漏膜、回膜、缠膜等问题,设计一种网链式花生地残膜回收机,主要工作部件包括挖掘铲、升运网链、碎土辊、双作用激振装置、集膜装置等,可一次性完成挖掘起膜、输膜、清土和集膜作业。根据升运网链的结构特性,建立其残膜支撑度与土壤通过性的数学模型,通过分析计算验证了网链结构用于残膜输送的优势;设计了可自由浮动的碎土辊,并对其工作压力进行力学分析,得出其结构参数;运用ADAMS软件对双作用激振装置进行仿真,确定其结构尺寸与振动幅度为25 mm;开发了升运角可调的二级升运网链,在完成残膜输送的同时可使黏性土块沿网链滚落,对二级升运网链的有效分离长度和升运角调节范围进行了设计;为实现高效卸膜,设计了液压驱动的集膜装置,并对液压缸参数进行了计算校核。田间试验结果表明,当机具前行速度1.0 m/s、挖掘深度100 mm、一级升运网链线速度2.0 m/s、二级升运网链线速度2.2 m/s、双作用激振装置频率10 Hz时,收膜率为91.5%,含土率为17.2%,能够满足花生地残膜回收需求。研究方法与结果可为相关装备研发提供参考。

链条导轨式地膜回收机的设计与试验

针对马铃薯等作物收获后的残膜所造成的"白色污染"难题,改进现有残膜回收机存在的捡膜能力低、漏膜、膜土分离难、缠膜、卸膜不净等问题,提出了一种链条导轨式地膜回收方案。链条上相邻两排错位排列的捡膜齿与起膜铲合理配置,提高残膜捡拾率;分列结构的地膜托板具有漏土功能,较好实现膜土分离;托板弹簧可实现捡膜齿与托板之间的间隙大小随捡膜输送量的多少而自动调整,有效防止输送过程中的丢膜和堵塞现象,保证残膜输送到集膜箱上方;捡膜齿在环形导轨之间向后上方滑动到卸膜端时逐渐后缩至退出环形导轨而实现膜齿分离,卸膜叶轮与卸膜导轨协调配合完成卸膜作业,有效解决卸膜过程中不易脱膜和缠膜的难题;起膜机构、捡膜机构和卸膜机构固联在固定架上,通过角度调节杆来对固定架的角度进行调节实现松土起膜铲入土角度的要求。设计制作了捡膜、卸膜、集膜于一体的链条导轨式地膜回收机。试验结果表明:机器能够一次完成松土起膜、残膜捡拾输送、卸膜和残膜收集作业,马铃薯收获后的残膜捡拾回收率在92%以上。该设计较好解决了马铃薯地膜机械化回收难题,并为其他作物地膜回收机械设计提供参考。

耙齿式残膜回收机自动脱膜机构设计

针对耙齿式残膜回收机回收残膜后缺乏自动脱膜机构的现状,设计了耙齿式残膜回收机自动脱膜机构。分析平行四连杆脱膜机构的运动稳定性可靠性及脱膜顺畅性,设计液压装置进行脱膜,并在试验的基础上优化机构,对不同形式刮板进行试验及分析并最终设计适合耙齿式残膜回收机的"倒八字"型刮板。针对影响自动脱膜机构工作效率的关键部件和影响因素分析其运动及受力情况,对"倒八字"型刮板进行影响因素的响应面分析。可得齿板距、刮板角度、脱膜夹角为显著影响的因素,且影响强弱关系为齿板距>刮板角度>脱膜夹角。综合考虑后得到的最佳参数组合为齿板距2 mm、刮板角度70°、脱膜夹角60°。该研究可为相关设备的设计提供参考。

杆齿式残膜回收机卸膜过程分析及高速摄像试验

为解决残膜回收中卸膜不可靠、卸膜率低的问题,基于MB(Majumdar-Bhushan)接触分形理论,分析杆齿式残膜回收机卸膜工作过程中拾膜杆齿和卸膜刮板间的接触载荷与形变量的关系及其动力学影响因素。运用ANSYS软件对拾膜杆齿和卸膜刮板的接触过程进行仿真分析,并通过高速摄像试验追踪了拾膜杆齿末端的运动轨迹,测量卸膜过程中拾膜杆齿与卸膜刮板前端的最大形变量。结果表明,当拾膜机构转速为36 r/min时,拾膜杆齿和卸膜刮板前端的最大形变量分别为15.741、49.733 mm;当机具行进速度为0.85 m/s且机具行进速度与拾膜杆齿轴线速度比为1.5时,机具有较高生产效率,能保证可靠卸膜。该研究结果可为拾膜、卸膜机构的运动参数优化提供参考。

3种残膜回收机的作业性能对比试验研究

通过对我国残膜回收机械调查分析,针对目前多数残膜回收机可靠性差、缠膜率高、拾净率低等现状,选择了常用的1MLC-110型、1MCS-100型和2MCL-150型残膜回收机械作为试验研究对象。通过对这3种残膜回收机的田间作业性能对比试验,分析了各机型的主要收获指标:拾净率、缠膜率、作业效率。结果表明:1 MCS-1 0 0型残膜回收机的性能优于1 MLC-1 1 0型和2 MCL-1 5 0型残膜回收机。经3种残膜回收机的对比试验分析,为残膜回收机的理论研究与优化设计提供了参考,也为残膜回收机的研制开发提供新的思路。

残膜回收收膜部件研析

根据机械化残膜回收的特点与机具功能,对残膜回收机的组成进行了归纳与划分,重点描述了其收膜部件的定义与技术要求。同时,介绍了当前残膜回收机收膜部件的类型、结构形式、工作原理及特点,并就存在的问题与研发重点做出了分析,旨在为残膜回收机收膜部件的结构设计与优化提供参考。

我国残膜回收机研究现状及建议

地膜已成为我国农业生产中广泛应用的物质材料之一,我国应用地膜技术的土地多达1 000万hm2多。地膜的应用大大提高了农作物的产量,但是随着废膜越来越多的残留,对耕地、村庄造成了严重的白色污染。为此,阐述了我国残膜回收机研究的现状和几种典型残膜回收机的工作原理,并对未来残膜回收机的发展提出了建议。

基于无人机遥感影像的收获期后残膜识别方法

针对人工评估农田残膜劳动强度高、效率低等问题,以及收获期后残膜识别困难的问题,提出了一种基于颜色特征的残膜识别方法。为了克服光照对残膜识别精度的影响,首先分析了阳光直射区、阴影区残膜和土壤RGB与HSV颜色分量灰度差异;然后,选择最佳颜色分量进行残膜图像分割,分别对比分析了手动阈值法、迭代阈值法、最大类间方差法、最大熵值法、K-means均值聚类法和脉冲耦合神经网络法的分割效果,结合原始图像残膜分布特点,优选出基于脉冲耦合神经网络的分割法;结合图像形态学算法,最终提取了烟地残膜面积与分布。结果表明,B分量可从背景中分割出直射区残膜,但不能分割阴影区残膜;S分量可从背景中分割出直射区和阴影区残膜;基于S分量的脉冲耦合神经网络分割法效果最佳,利用该方法对不同时期的农田残膜进行识别,6叶期、烟叶收获后、烟杆拔除后和冬季空闲期的识别率分别为96.99%、69.47%、93.55%和88.95%,地膜覆盖周期的平均识别率为87.49%。本文方法可快速准确地识别出秋后的农田残膜,提供残膜时空分布信息及变化特征,可为农田环境健康评估提供决策依据。

立秆式搂膜机搂膜齿的设计与有限元分析

为了解决新疆棉花秋收作业后的残膜回收难题,设计了适用于新疆棉花种植模式的立秆式搂膜机。介绍了整机的基本结构和工作原理,运用相关理论对关键部件搂膜齿进行受力分析,并利用ANSYS对3种不同形式的搂膜齿在作业过程中的总变形和等效应力进行有限元分析。结果表明:单个搂膜齿在搂膜作业时承受水平方向的土壤阻力约为28.8~43.2N,竖直方向的土壤支持力约为47.4N;弯齿形式的搂膜齿作业过程中的最大总变形和等效应力最小,分别为34.61mm和340.29MPa;直齿与斜齿形式的搂膜齿作业过程中的最大总变形和等效应力值相接近,分别为65.67、68.28mm和462.06、472.28MPa。研究结果可为搂膜式残膜回收机的设计与改进提供参考。

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。

LCCM-2000A型齿链式残膜回收机的研制

随着地膜覆盖技术在我国的逐步推广,残膜导致耕地遭到严重破坏,形成农田"白色污染"。针对现有残膜回收过程中膜土分离困难和耕层残膜回收难题,研制了LCCM-2000A型齿链式残膜回收机。介绍了该机的整机结构、工作原理、技术参数、主要工作部件的设计及田间试验效果等。田间试验表明:该机具作业宽度为2000 mm,生产率0.475 hm;/h,残膜收净率≥85%,作业性能可靠,工作效率高,能够满足残膜回收作业要求。

残膜回收机凸轮廓线的设计与计算

弧线往复式挑膜滚筒是耕前残膜回收机械的核心机构,改进其凸轮廓线的设计及计算方法可以进一步提高滚筒工作性能。本文运用解析法得出滚环中心的轨迹方程,并且编写MTALAB程序,简单快捷的绘制出相应的轮廓曲线,所得的曲线连续性好,为后序滚筒凸轮机构的优化设计提供数据和理论支持。

新型残膜捡拾机构的研究与试验

现有残膜捡拾机构只能用于我国北方地区地形平坦、土质疏松、含异物杂质少的表层或浅层的农田残膜回收。针对南方地形、土质和残膜主要集中在0～30 cm耕作层的情况,研发出新型残膜捡拾机构,能同时捡拾地表和地下的各种残膜。通过田间测试表明:该机重约600 kg,整机尺寸约为2.5 m×2.0 m×1.7 m,牵引动力采用36.75k W以上拖拉机,作业幅宽1.1 m,工作深度0～40 cm,碎膜捡拾率≥80%,整膜捡拾率≥90%,作业效率约420 m2·h-1,现已推广使用面积约141 hm2。

伸缩扒杆式残地膜捡拾装置

介绍一种捡拾残留于田间地膜的伸缩扒杆装置的结构及其工作原理，分析其运动规律和影响因素，并提出了计算捡拾滚筒临界旋转速度的方法。另外，还对滚筒转速与机具在田间前进速度的关系作了探讨。

残膜回收机中固定凸轮的参数优化

通过分析残膜捡拾机中固定凸轮机构的运动和受力情况,推导出了固定凸轮机构的效率公式。综合考虑各方面因素,建立了以效率最高和接触应力最小为目标的优化设计数学模型,并运用MATLAB软件对残膜回收机的捡拾机构进行了优化设计。

QMJ-I苗期残膜起膜机参数化设计

为解决小型农业生产模式下的苗期残膜回收问题,分析了苗期残膜的回收原理与工艺流程。提出了苗期残膜回收的设计方案,采用三维设计软件Pro/E对起膜机进行了参数化设计,为后续的物理样机制造奠定了坚实基础。

随动式残膜回收机起膜捡拾机构设计与试验

针对随动式残膜回收机在捡拾地膜过程中存在的杂质壅堵问题,设计了一种新型起膜捡拾机构。通过分析机构起膜过程,确定了起膜轮轮刺高度、起膜轮排列间距等主要结构参数,通过分析机构拾膜过程,确定了机具行进速度和起膜轮转速等工作参数。以起膜轮转速、机具行进速度和起膜轮间距为试验因素,以起膜率、排杂率为响应值,利用Design-Expert 8.0. 5软件进行回归分析和响应面分析,得出各因素对起膜率和排杂率的影响顺序由大到小均为:起膜轮转速、机具行进速度、起膜轮间距,并分别建立了起膜率、排杂率与起膜轮转速、机具行进速度、起膜轮间距的三元二次回归模型。采用非线性优化计算方法进行优化计算,结果表明:当起膜轮转速为26.2 r/min、机具行进速度为1.23 m/s、起膜轮间距为139.95 mm时,起膜率理论值为91.49%,排杂率理论值为92.92%。在起膜捡拾机构参数最优组合下的田间试验表明,起膜率均值为90.45%,排杂率均值为91.30%。

网链式残膜回收机膜土输分机构参数试验优化

膜土输送与分离是网链式残膜回收机的关键环节,本文以残膜回带率、膜土比为试验指标,根据对膜土输送与分离产生影响的条件,采用Box-Benhnken中心组合试验法对网链式残膜回收机膜土输分机构关键参数进行试验优化。结果表明:网链线速度、拐点夹角、网孔单元格面积对残膜回收有较大影响,各因素对回带率影响显著顺序为网链拐点夹角>网孔单元格面积>网链线速度;对膜土比影响显著顺序为网链线速度>网孔单元格面积>网链拐点夹角。田间试验采用优化结果参数取网链线速度2.2 m/s、拐点夹角113°、网孔单元格面积31 cm^2,此时回带率为1.85%,膜土比为5.49,与理论优化值对比误差小于5%。研究结果为铲链式挖掘收获机及网链式残膜回收机的研发和改进提供参考。