立秆残膜回收机的设计研究

发布时间：2020-11-04 05:19

　　 覆膜种植技术带来农作物增产增收的同时也造成了土地的“白色污染”。通过实地调研和查阅文献发现,残膜回收主要以人工回收为主,缺少效率高、适应性强的残膜回收机具。本文通过秋后残膜的分布特点、力学特性和残膜回收机的作业条件的研究,创新设计了一种具有单体仿形功能和自动卸膜功能的立秆残膜回收机,理论分析研究了主要部件的工作过程及其受力特点,最后通过田间试验验证其工作性能满足设计要求。主要研究内容如下:通过田间调研,发现目前棉花种植多采用一膜六行的种植模式,秋后残膜成片存于地表,纵向分布在100mm以上的耕层内;对厚度为0.008mm的残膜进行拉伸试验研究,得到残膜平均拉伸力为0.941N,平均断裂拉伸位移212.6mm,平均断裂延长率212.6%;通过田间实地测得60mm处棉花茎秆的平均直径为14.4mm,株高一般为600mm-800mm;在此基础上对棉花茎秆的剪切力进行理论分析。根据作业条件的调查研究,确定了立秆残膜回收机的结构与技术参数,整机主要由悬挂机架、双立轴四杆仿形机构、搂膜装置、卸膜机构、起膜边机构、护禾板等组成;对悬挂机架、卸膜机构、起膜边机构、护禾板进行了设计,运用Solid Works软件建立立秆残膜回收机的虚拟模型,避免运动干涉。根据上下对地仿形与左右对行仿形技术要求,对双立轴四杆仿形机构进行结构设计;通过对其在XOY面与XOZ面的受力分析,确定了机构的各个参数:根据初始工作角和向下仿形的最大运动位移,设计出四杆连接杆的长度为349mm,向上的最大运动位移为90mm。根据左右仿形的最大运动位移为80mm,确定左右仿形角为13°。根据立秆搂膜的思想与技术要求,对搂膜装置进行结构与尺寸设计,利用Hypermesh有限元仿真软件对搂膜弹齿进行前处理,MSC.Nastran计算出其最大应力是334.7MPa,远小于许用应力,满足强度要求。对搂膜弹齿进行模态分析,发现局部变形较为严重,通过对其进行改进设计,相对位移量降低。制作出物理样机;对立秆残膜回收机进行了田间性能试验,试验表明:当搂膜弹齿入土角度为20°-30°、搂膜弹齿安装间距为70mm、平均作业速度为1.8m/s-2.2m/s作业时,残膜回收率达到90.2%,且生产效率最高可达到2.6hm2/h。较好地满足了农业生产技术要求。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S223.5
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容与目标
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究目标
    1.4 研究方法与技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
    1.5 本章小结
第二章 立秆残膜回收机作业条件的测定
    2.1 秋后田间残膜分布情况的分析
        2.1.1 棉花种植模式
        2.1.2 秋后残膜地表分布特征
        2.1.3 秋后残膜耕层分布特征
    2.2 残膜物理力学特性的测试
        2.2.1 试验对象及方法
        2.2.2 试验过程
        2.2.3 试验结果与分析
    2.3 棉花茎秆特征与物理机械特性分析
        2.3.1 棉花茎秆直径与高度
        2.3.2 棉花茎秆的力学特性分析
        2.3.3 护禾板与棉花茎秆相互作用的力学分析
    2.4 本章小结
第三章 立秆残膜回收机的设计
    3.1 立秆残膜回收机的设计要求
    3.2 整机方案设计和工作原理
        3.2.1 整机的结构设计
        3.2.2 工作原理
    3.3 其它部件的设计
        3.3.1 悬挂机构的设计
        3.3.2 卸膜机构的设计
        3.3.3 仿形护禾板的设计
        3.3.4 起膜边机构的设计
        3.3.5 限深轮的设计
    3.4 虚拟样机模型的建立
    3.5 本章小结
第四章 双立轴四杆仿形机构的设计
    4.1 双立轴四杆仿形机构的设计要求
    4.2 双立轴四杆仿形机构的结构设计
    4.3 双立轴四杆仿形机构的工作原理
    4.4 双立轴四杆仿形机构的受力分析
        4.4.1 上下对地仿形时受力分析
        4.4.2 左右对行仿形时受力分析
    4.5 双立轴四杆仿形机构的参数计算
        4.5.1 双立轴四杆仿形机构连接杆的牵引角 θ 的确定
        4.5.2 双立轴四杆仿形机构的横向安装距离D的确定
        4.5.3 仿形机构长度L的确定
    4.6 基于ADAMS的双立轴四杆仿形机构运动仿真分析
    4.7 本章小结
第五章 搂膜装置的设计
    5.1 搂膜装置的结构设计
        5.1.1 搂膜弹齿的排列
        5.1.2 搂膜弹齿的结构设计
    5.2 搂膜弹齿有限元分析
        5.2.1 搂膜弹齿的作业阻力分析
        5.2.2 搂膜弹齿的有限元模型的建立
        5.2.3 搂膜弹齿的静应力分析
        5.2.4 搂膜弹齿的模态分析
        5.2.5 搂膜弹齿的结构改进
    5.3 本章小结
第六章 田间性能试验
    6.1 样机制作
        6.1.1 样机加工制作
        6.1.2 主要技术参数
    6.2 田间试验
        6.2.1 试验目的与方案
        6.2.2 试验条件与设备
        6.2.3 测试区与测试点的确定
        6.2.4 试验因素及水平范围
        6.2.5 试验结果统计与分析
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
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本文编号：2869675