夹持式残膜回收机机械与气力复合脱膜装置的设计与研究

发布时间：2020-05-16 04:40

【摘要】：新疆是地膜覆盖使用大省,农用地膜覆盖面积和使用量均居全国前列。农业地膜覆盖可以保墒、保水、保肥、减少作物病害及抑制杂草,但同时也衍生出许多农田生态环境危机。难以降解的残膜将严重破坏土壤整体结构,使水分以及养分运输受到阻碍,作物种子难以生根发芽,引起严重的“白色污染”。由于薄膜具有膜轻、柔软、易粘附等特点,在残膜回收机切断片状地膜后,薄膜易缠绕、粘附在残膜回收机具上,从而残膜回收机的脱膜环节显得尤为重要。为提高农田残膜回收机脱膜环节的脱膜效率以及脱膜可靠性,本课题组以棉花收获后残膜回收问题为出发点,针对脱膜率较低的问题,设计了一种新型的机械与气力复合脱膜装置。主要开展了以下研究:(1)通过调查田间薄膜使用以及滞留现状,测试厚度为0.01mm的新旧地膜力学性能;对残地膜进行悬浮速度试验,寻找其相关性影响因素;根据离心力试验探究残膜吸附力影响因子测定吸附力大小,分析不同材质的脱膜叶片对残膜吸附力大小并选择最优材质。(2)结合夹持输送式残膜回收机自身特点,分析整体结构、机械脱膜机理以及机械脱膜条件,确定机械脱膜最佳位置点,根据夹指完全张开状态确定机械脱膜叶片尾端运动轨迹。分析当脱膜叶片与切线方向夹角不同时,叶片对残膜的作用距离大小关系。并设计一种新型独立叶片式机械脱膜装置。机械脱膜率的影响因素有脱膜辊转速、叶片长度以及机具行进速度,通过田间试验并借助Design expert 8.0.6软件进行分析优化,得出最佳工作参数。(3)运用空气动力学对气力脱膜脱膜机理进行研究分析,分析出风口角度对气力脱膜的影响,利用ADAMS进行模拟仿真并确定最佳角度。在气流出口面积一定的情况下,设计结构不同的输送风道,研究不同输送风道对气流均匀性以及出风口风速大小的影响。对输送风道三维建模,通过ANSYS软件中的Fluent板块对不同结构的输送风道进行流体模拟仿真分析,得出其最佳输送风道模型。对气力脱膜装置进行田间试验,分析其影响因素,借助Design expert 8.0.6软件对各变量进行分析优化,利用最佳工作参数进行田间试验得出气力脱膜率。(4)对夹持输送式残膜回收机机械与气力复合脱膜装置进行田间试验,找出其三个独立影响因素,根据影响因素对试验模型选择,建立因素编码表。借助Design expert 8.0.6软件,得出并分析因素之间的交互作用二维图与响应曲面图。对模型进行优化,得出最佳工作参数并得出机械与气力复合脱膜装置脱膜率。最后对三种脱膜装置进行比较分析,结合实际选择最优脱膜装置。
【图文】：

难回收的残膜年增长超过 18kg/hm2，新疆地区的农田作物种植大多采用地膜覆盖技术（如图1-1 所示），仅棉花种植使用的农用薄膜年增长超过 10 万 t[4]。棉田春播覆膜种植 棉田收获后农田薄膜图 1-1 新疆农田薄膜使用情况Fig.1-1 Xinjiang farmland film usage新疆农田覆膜种植带来巨大经济效益的同时也衍生出许多农田生态环境危机，因为缺少高效的农田地膜以及残膜回收机具，致使农田残膜没有及时有效的回收，如果残膜遗留在田地里难以降解的残膜将严重破坏土壤整体结构，水分以及养分运输受到阻碍，作物种子难以生根发芽，难以降解的残膜越来越多从而引起严重的白色污染[5]。图 1-2 新疆农田残膜污染现状Fig.1-2 Farmland residual membrane pollution situation in xinjiang1.2 课题研究目的和意义由于农业滴灌技术的广泛普及，农作物收获后的一段时间是地膜回收最佳时期。面对成片的农用地膜，农田残膜回收机作业工序通常包含五个环节：切膜环节、起膜环节、拾膜环节、脱膜环节、卸膜环节[6-7]。由于薄膜具有膜轻、柔软、易粘附等特点，在残膜

膜年增长超过 18kg/hm2，新疆地区的农田作物种植大多采用地膜覆盖技术（如 所示），仅棉花种植使用的农用薄膜年增长超过 10 万 t[4]。棉田春播覆膜种植 棉田收获后农田薄膜图 1-1 新疆农田薄膜使用情况Fig.1-1 Xinjiang farmland film usage新疆农田覆膜种植带来巨大经济效益的同时也衍生出许多农田生态环境危机，因高效的农田地膜以及残膜回收机具，致使农田残膜没有及时有效的回收，如果残在田地里难以降解的残膜将严重破坏土壤整体结构，水分以及养分运输受到阻种子难以生根发芽，，难以降解的残膜越来越多从而引起严重的白色污染[5]。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S223.5

【参考文献】

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本文编号：2666190