梳齿起膜气力脱膜式耕层残膜回收机研制
发布时间：2021-06-23 14:39
为了解决耕层残膜污染问题,该研究设计了一种梳齿起膜气力脱膜式耕层残膜回收机。该机主要由机架、梳齿、梳齿辊、重力沉降室、离心风机组成。梳齿辊是该回收机的核心机构,其辊筒上布置有多排梳齿,通过梳齿辊的旋转实现松土和残膜-土壤分离;利用EDEM离散元软件建立梳齿辊模型,仿真研究了梳齿排列方式和梳齿结构对梳齿辊入土过程中前进阻力和阻力矩的影响,确定了齿刀螺旋排列方式。吸膜机构的作用是实现残膜的连续回收及膜土分离。建立了残膜在吸膜区的运动学方程,通过对方程分析求解,探明了梳齿辊转速和吸膜口风速对残膜运动轨迹的影响,确定梳齿辊转速应小于120 r/min,吸膜口风速应大于15 m/s。为了获得回收机的最佳作业参数组合,进行了土槽响应曲面优化试验,得出最佳参数组合:吸膜口与竖直面之间的角度为-7°、机具前进速度为2 km/h、梳齿辊转速为100 r/min、吸膜口风速为22 m/s。田间试验结果表明:最佳参数组合作业时,残膜拾净率为55.04%,比预测值小1.63%,优化方法可靠。
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(18)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
梳齿辊虚拟作业模型1.虚拟梳齿辊2.虚拟土槽3.虚拟土壤1.Virtualcombroller2.Virtualsoiltank3.Virtualsoil
第18期郭文松等：梳齿起膜气力脱膜式耕层残膜回收机的研制31.虚拟梳齿辊2.虚拟土槽3.虚拟土壤1.Virtualcombroller2.Virtualsoiltank3.Virtualsoil图3梳齿辊虚拟作业模型Fig.3Virtualoperationmodelofcombroller2.3仿真试验结果分析2.3.1排列方式对入土性能的影响梳齿在梳齿辊筒上的平行排列和螺旋排列方式如图4所示。梳齿辊的轴向长度为1m，梳齿辊筒的直径为426mm，梳齿材料为65Mn钢。其中螺旋排列梳齿辊的螺旋升角为20°，螺距为10cm。a.平行排列b.螺旋排列a.Parallelarrangementb.Spiralarrangement图4梳齿的排列方式Fig.4Arrangementofcombteeth根据前期研究，设定仿真试验条件为前进速度3km/h，转速150r/min，入土深度12cm。仿真结果如图5所示。由图5可知，在入土过程中，螺旋排列的梳齿辊受到的阻力最大变化值为1700N，阻力矩最大变化值为1000N·m；平行排列的梳齿辊受到的阻力最大变化值为6000N，阻力矩最大变化值为2500N·m；螺旋排列比平行排列的梳齿辊受到的冲击力和冲击力矩更校分析其原因：平行排列式梳齿辊工作时，整排梳齿每隔固定周期插入土壤，因此会受到较大的冲击力和冲击力矩，不利于回收机的结构稳定和作业稳定，对回收机具传动系统也存在一定危害。螺旋排列的梳齿辊工作时，梳齿依次插入土壤，入土时所受到的冲击力较小，更有利于机具作业。综合分析，本文确定梳齿在梳齿辊上的排列方式为螺旋排列。2.3.2梳齿结构对入土性能的影响为了研究梳齿结构对入土性能的影响，本试验选择如图6所示的平刀和齿刀2种梳齿结构进行仿真分析，梳齿排列方式为螺旋排列。梳齿材料均设定为65Mn，2种结构的梳齿的总体长度为
第18期郭文松等：梳齿起膜气力脱膜式耕层残膜回收机的研制31.虚拟梳齿辊2.虚拟土槽3.虚拟土壤1.Virtualcombroller2.Virtualsoiltank3.Virtualsoil图3梳齿辊虚拟作业模型Fig.3Virtualoperationmodelofcombroller2.3仿真试验结果分析2.3.1排列方式对入土性能的影响梳齿在梳齿辊筒上的平行排列和螺旋排列方式如图4所示。梳齿辊的轴向长度为1m，梳齿辊筒的直径为426mm，梳齿材料为65Mn钢。其中螺旋排列梳齿辊的螺旋升角为20°，螺距为10cm。a.平行排列b.螺旋排列a.Parallelarrangementb.Spiralarrangement图4梳齿的排列方式Fig.4Arrangementofcombteeth根据前期研究，设定仿真试验条件为前进速度3km/h，转速150r/min，入土深度12cm。仿真结果如图5所示。由图5可知，在入土过程中，螺旋排列的梳齿辊受到的阻力最大变化值为1700N，阻力矩最大变化值为1000N·m；平行排列的梳齿辊受到的阻力最大变化值为6000N，阻力矩最大变化值为2500N·m；螺旋排列比平行排列的梳齿辊受到的冲击力和冲击力矩更校分析其原因：平行排列式梳齿辊工作时，整排梳齿每隔固定周期插入土壤，因此会受到较大的冲击力和冲击力矩，不利于回收机的结构稳定和作业稳定，对回收机具传动系统也存在一定危害。螺旋排列的梳齿辊工作时，梳齿依次插入土壤，入土时所受到的冲击力较小，更有利于机具作业。综合分析，本文确定梳齿在梳齿辊上的排列方式为螺旋排列。2.3.2梳齿结构对入土性能的影响为了研究梳齿结构对入土性能的影响，本试验选择如图6所示的平刀和齿刀2种梳齿结构进行仿真分析，梳齿排列方式为螺旋排列。梳齿材料均设定为65Mn，2种结构的梳齿的总体长度为
【参考文献】：
期刊论文
[1]夹指链式残膜回收机脱膜装置设计与试验[J]. 唐永飞,赵永满,王吉奎,王征. 农业工程学报. 2020(13)
[2]钉齿滚筒式播前残膜回收装置设计与试验[J]. 陈兴华,陈学庚,李景彬,李成松,杨禹锟. 农业工程学报. 2020(02)
[3]齿链复合式残膜回收机设计与试验[J]. 谢建华,唐炜,曹肆林,韩英杰,张毅,杨豫新,李开杰. 农业工程学报. 2020(01)
[4]葡萄藤防寒土与清土部件相互作用的离散元仿真参数标定[J]. 马帅,徐丽明,袁全春,牛丛,曾鉴,陈晨,王烁烁,袁训腾. 农业工程学报. 2020(01)
[5]新疆农田残膜污染现状及防控策略[J]. 胡灿,王旭峰,陈学庚,汤修映,赵岩,严昌荣. 农业工程学报. 2019(24)
[6]地膜残留量对棉田土壤水分分布及棉花根系构型的影响[J]. 林涛,汤秋香,郝卫平,吴凤全,雷蕾,严昌荣,何文清,梅旭荣. 农业工程学报. 2019(19)
[7]新疆棉田残膜回收方式及资源化再利用现状问题与对策[J]. 梁荣庆,陈学庚,张炳成,蒙贺伟,姜鹏,彭祥彬,坎杂,李卫敏. 农业工程学报. 2019(16)
[8]甘肃省中东部农户地膜应用及回收现状[J]. 严昌荣,戚瑞敏,薛颖昊,董闫闫,李真,刘勤,徐志宇. 农业工程学报. 2019(15)
[9]随动式残膜回收螺旋清杂装置设计与试验[J]. 蒋德莉,陈学庚,颜利民,莫毅松,杨松梅. 农业机械学报. 2019(04)
[10]弹齿式残膜回收机捡拾装置改进设计与试验[J]. 康建明,彭强吉,王士国,宋裕民,曹肆林,何磊. 农业机械学报. 2018(S1)
博士论文
[1]残膜分离与输送装置的研究[D]. 张学军.吉林大学 2007
硕士论文
[1]振动筛式土壤—残膜分离装置的设计与试验分析[D]. 何欢欢.塔里木大学 2015
本文编号：3245123
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(18)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
梳齿辊虚拟作业模型1.虚拟梳齿辊2.虚拟土槽3.虚拟土壤1.Virtualcombroller2.Virtualsoiltank3.Virtualsoil
第18期郭文松等：梳齿起膜气力脱膜式耕层残膜回收机的研制31.虚拟梳齿辊2.虚拟土槽3.虚拟土壤1.Virtualcombroller2.Virtualsoiltank3.Virtualsoil图3梳齿辊虚拟作业模型Fig.3Virtualoperationmodelofcombroller2.3仿真试验结果分析2.3.1排列方式对入土性能的影响梳齿在梳齿辊筒上的平行排列和螺旋排列方式如图4所示。梳齿辊的轴向长度为1m，梳齿辊筒的直径为426mm，梳齿材料为65Mn钢。其中螺旋排列梳齿辊的螺旋升角为20°，螺距为10cm。a.平行排列b.螺旋排列a.Parallelarrangementb.Spiralarrangement图4梳齿的排列方式Fig.4Arrangementofcombteeth根据前期研究，设定仿真试验条件为前进速度3km/h，转速150r/min，入土深度12cm。仿真结果如图5所示。由图5可知，在入土过程中，螺旋排列的梳齿辊受到的阻力最大变化值为1700N，阻力矩最大变化值为1000N·m；平行排列的梳齿辊受到的阻力最大变化值为6000N，阻力矩最大变化值为2500N·m；螺旋排列比平行排列的梳齿辊受到的冲击力和冲击力矩更校分析其原因：平行排列式梳齿辊工作时，整排梳齿每隔固定周期插入土壤，因此会受到较大的冲击力和冲击力矩，不利于回收机的结构稳定和作业稳定，对回收机具传动系统也存在一定危害。螺旋排列的梳齿辊工作时，梳齿依次插入土壤，入土时所受到的冲击力较小，更有利于机具作业。综合分析，本文确定梳齿在梳齿辊上的排列方式为螺旋排列。2.3.2梳齿结构对入土性能的影响为了研究梳齿结构对入土性能的影响，本试验选择如图6所示的平刀和齿刀2种梳齿结构进行仿真分析，梳齿排列方式为螺旋排列。梳齿材料均设定为65Mn，2种结构的梳齿的总体长度为
第18期郭文松等：梳齿起膜气力脱膜式耕层残膜回收机的研制31.虚拟梳齿辊2.虚拟土槽3.虚拟土壤1.Virtualcombroller2.Virtualsoiltank3.Virtualsoil图3梳齿辊虚拟作业模型Fig.3Virtualoperationmodelofcombroller2.3仿真试验结果分析2.3.1排列方式对入土性能的影响梳齿在梳齿辊筒上的平行排列和螺旋排列方式如图4所示。梳齿辊的轴向长度为1m，梳齿辊筒的直径为426mm，梳齿材料为65Mn钢。其中螺旋排列梳齿辊的螺旋升角为20°，螺距为10cm。a.平行排列b.螺旋排列a.Parallelarrangementb.Spiralarrangement图4梳齿的排列方式Fig.4Arrangementofcombteeth根据前期研究，设定仿真试验条件为前进速度3km/h，转速150r/min，入土深度12cm。仿真结果如图5所示。由图5可知，在入土过程中，螺旋排列的梳齿辊受到的阻力最大变化值为1700N，阻力矩最大变化值为1000N·m；平行排列的梳齿辊受到的阻力最大变化值为6000N，阻力矩最大变化值为2500N·m；螺旋排列比平行排列的梳齿辊受到的冲击力和冲击力矩更校分析其原因：平行排列式梳齿辊工作时，整排梳齿每隔固定周期插入土壤，因此会受到较大的冲击力和冲击力矩，不利于回收机的结构稳定和作业稳定，对回收机具传动系统也存在一定危害。螺旋排列的梳齿辊工作时，梳齿依次插入土壤，入土时所受到的冲击力较小，更有利于机具作业。综合分析，本文确定梳齿在梳齿辊上的排列方式为螺旋排列。2.3.2梳齿结构对入土性能的影响为了研究梳齿结构对入土性能的影响，本试验选择如图6所示的平刀和齿刀2种梳齿结构进行仿真分析，梳齿排列方式为螺旋排列。梳齿材料均设定为65Mn，2种结构的梳齿的总体长度为
【参考文献】：
期刊论文
[1]夹指链式残膜回收机脱膜装置设计与试验[J]. 唐永飞,赵永满,王吉奎,王征. 农业工程学报. 2020(13)
[2]钉齿滚筒式播前残膜回收装置设计与试验[J]. 陈兴华,陈学庚,李景彬,李成松,杨禹锟. 农业工程学报. 2020(02)
[3]齿链复合式残膜回收机设计与试验[J]. 谢建华,唐炜,曹肆林,韩英杰,张毅,杨豫新,李开杰. 农业工程学报. 2020(01)
[4]葡萄藤防寒土与清土部件相互作用的离散元仿真参数标定[J]. 马帅,徐丽明,袁全春,牛丛,曾鉴,陈晨,王烁烁,袁训腾. 农业工程学报. 2020(01)
[5]新疆农田残膜污染现状及防控策略[J]. 胡灿,王旭峰,陈学庚,汤修映,赵岩,严昌荣. 农业工程学报. 2019(24)
[6]地膜残留量对棉田土壤水分分布及棉花根系构型的影响[J]. 林涛,汤秋香,郝卫平,吴凤全,雷蕾,严昌荣,何文清,梅旭荣. 农业工程学报. 2019(19)
[7]新疆棉田残膜回收方式及资源化再利用现状问题与对策[J]. 梁荣庆,陈学庚,张炳成,蒙贺伟,姜鹏,彭祥彬,坎杂,李卫敏. 农业工程学报. 2019(16)
[8]甘肃省中东部农户地膜应用及回收现状[J]. 严昌荣,戚瑞敏,薛颖昊,董闫闫,李真,刘勤,徐志宇. 农业工程学报. 2019(15)
[9]随动式残膜回收螺旋清杂装置设计与试验[J]. 蒋德莉,陈学庚,颜利民,莫毅松,杨松梅. 农业机械学报. 2019(04)
[10]弹齿式残膜回收机捡拾装置改进设计与试验[J]. 康建明,彭强吉,王士国,宋裕民,曹肆林,何磊. 农业机械学报. 2018(S1)
博士论文
[1]残膜分离与输送装置的研究[D]. 张学军.吉林大学 2007
硕士论文
[1]振动筛式土壤—残膜分离装置的设计与试验分析[D]. 何欢欢.塔里木大学 2015
本文编号：3245123
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