夹指链式残膜回收装置的设计及试验

发布时间：2020-07-21 15:19

【摘要】：地膜覆盖种植技术是一种新型农业种植技术,在农作物种植上得到广泛应用,不仅给农业生产带来了巨大经济效益,也给农业生态环境造成了严重的污染。针对国内现有残膜回收设备残膜回收率低、残膜易缠绕收膜部件、膜杂分离困难、脱膜效果差和残膜含杂量高导致回收的残膜不能再利用等问题,设计了一种夹指链式残膜回收装置。采用理论分析和试验的方法对整个装置中各个关键部件进行设计与研究,确定其结构尺寸和工作参数,然后通过田间试验来测试装置的工作性能。经田间试验测试,该装置能满足残膜回收作业的技术要求,设计研究成果可用于研制新型残膜回收机。通过对新疆棉田进行了实地调研,得到了新疆棉花种植模式以及地膜在田间的铺设情况;通过对残膜试样进行抗拉特性试验,得出秋后0.01mm的农用地膜拉断时拉断力的最大值为3.41N。根据夹指链式残膜回收装置整体结构和工作原理,对关键部件进行理论分析和试验研究,确定了收膜装置和脱膜装置各关键部件的尺寸参数。运用三维软件依次建立各个零件模型,将各零部件进行收膜装置三维实体模型的装配,验证其配合关系是否合理。对收膜作业过程进行运动学分析,得出夹指末端运动轨迹计算方程,分别推导出了各阶段的绝对加速度与速度、夹指入土深度和夹指在地表土层中划过长度的计算公式,确定了夹指工作长度L1=165 mm,夹指链线速度与机组作业速度的比值k=0.6,夹指入土深度h1为77.3~83.6mm;通过对脱膜机理的分析,确定了脱膜装置中各零部件的位置关系及脱膜轮轴的工作转速n2=220r/min;根据k值对收膜传动系统进行了设计,并对收膜传动系统的传动比进行了分配。根据夹指链式残膜回收装置的结构参数和工作参数确定了影响收膜率的三个因素,应用Box-Behnken试验设计原理进行组合试验,并进行多元回归拟合分析,通过响应曲面分析得出三因素对残膜回收率的影响强度依次为夹指工作长度、机组作业速度与夹指链线速度的比值k、机组作业速度,确定了最佳参数组合夹指工作长度为160mm,机组作业速度为4.7km/h,机组作业速度与夹指链线速度的比值k为0.7。田间试验表明,此时残膜回收率达到91.05%,与参数优化值相对误差在2%以内,验证了所建立模型的可靠性,脱膜轮转速为220 r/min时,平均脱膜率达98.74%。
【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
【图文】：

[9-12]。图1-1 农作物铺膜种植Fig.1-1 Mulching cultivation of crops地膜覆盖栽培技术在农作物种植上的普遍应用，不仅给农业生产带来了巨大的经济效益，也给农业生态环境造成了严重的污染。农用塑料地膜材料为人工合成的高分子化合物，其主要成份为聚乙烯、聚氯乙烯等高分子化合物，其化学性质稳定性好，残留在土壤中需 200 年左右才能分解[13-14]。自该技术推广以来，国内耕田中残留的残膜累积量已超过上百万吨，每年新增残膜就高达 18kg/hm2，给农田带来了严重的污染[15]。农用地

触目惊心的“白色灾难”（如图 1-2 所示）。残膜污染问题若不及时治理，国内农业生产将不可持续发展，中国的农产品安全问题将会受到严峻的挑战。图1-2 农作物铺膜种植Fig.1-2 The pollution situation of agricultural residual plastic film目前解决残膜污染问题的方式主要有人工回收残膜、机械回收残膜和使用可降解地膜，人工捡拾残膜劳动强度较大，回收成本高，工作环境差，残膜回收率低，国内可降解地膜技术发展还处于起步阶段，且铺设成本较高，农户难以接受，因此，机械化回收

关国外残膜回收机的相关文献与研究相对较少，国外研制的残膜回收机结构与原理相对简单，一般主要有起膜铲、卷膜辊和控制装置等部分组成，如图 1-3 所示。图1-3 国外典型残膜回收机类型Fig.1-3 Foreign typical types machine for recycling agricultural plastic film1.2.2 国内研究现状由于国内目前使用的农用地膜厚度在 0.008-0.01mm 之间，地膜强度较低，回收时易被撕裂扯断，因此国外的残膜回收机类型不宜用于国内残膜回收作业。经过研究人员近 30 多年的努力，研制了各种各样的残膜回收机类型，按照收膜工艺要求和作业时间可分为苗期残膜回收机、秋后残膜回收机和播前整地残膜回收机三类[36-37]。苗期收膜主要是在作物生长时期将地膜回收，此时期的地膜铺设时间较短，破损程度较轻，一般由人工配合简单卷膜机构就能将残膜收回。苗期收膜的机械类型主要有新疆兵团农机推广站研制的 CSM-130 齿链式悬挂收膜机[38]，主要由中型拖拉机配套使用，利用无心圆辊卷膜。中国农业大学杨丽[39-40]等对苗期残膜回收机做了相关研究，设计出的一种玉米苗期地膜回收机。这类机型结构简单

【参考文献】

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本文编号：2764595