链齿耙式地膜回收机关键机构研究与参数优化

发布时间：2017-12-11 08:17

  本文关键词：链齿耙式地膜回收机关键机构研究与参数优化

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【摘要】：地膜残留是我国农业面临的重要问题,随着地膜残留量逐年增长,带来的环境问题严重制约着我国农业的可持续发展。使用机械化地膜回收技术回收地膜效率高、成本低,是目前解决地膜残留的有效途径之一。本论文以机械化地膜回收技术为基础,对链齿耙式地膜回收机进行了设计与优化。采用理论建模分析、有限元分析、虚拟样机仿真与优化试验相结合的方法,对链齿耙式地膜回收机进行了深入研究。取得的主要研究成果有:(1)结合原始样机存在的问题,对样机重要结构与部件进行了改进和优化。增加了根茬及地膜切割圆盘;以可升降的行走机构取代钢制轮圈;设计了两种结构起膜松土铲,利于地膜与土壤分离;引入刮膜板与脱膜辊;使用拖拉机动力输出轴提供动力,解决行走轮动力输出不稳定、故障高的问题。(2)为提高地膜回收率对起膜松土铲进行整体受力分析、有限元分析与模糊评价。通过整体受力分析可知:工作过程中单翼铲在x和方向上均受力,双翼铲仅受到x方向上的力,少方向受力大小相等、方向相反、相互抵消。完成了有限元分析研究可知两种起膜松土铲最大形变与最大等效应力均发生在铲柄与铲翼焊接处;单翼铲与双翼铲受到最大等效应力分别为1754MPa和160.02MPa。利用模糊综合评价法对符合设计标准的双翼起膜松土铲进行模糊评价,整体性能评分为81.31。(3)建立了链齿耙系统的虚拟样机模型。利用Solidworks软件和Adams软件仿真研究了链齿耙在不同工况下,输送带内张力的动态特性和输送带在竖直方向的抖动规律。研究发现:不同链齿耙传动线速度值对输送带内张力值的影响规律基本一致,输送带在刚启动时内张力值最大约为2000N,工作稳定后张力值在250N;输送链的前进速度对其在竖直方向的抖动没有明显影响;耙齿入土深度增加时,输送带内张力值在250N上下变化的幅度和频率增加,链齿耙在集膜搂膜段竖直方向的位移增大,抖动明显;输送带弹性模量增加,输送带抵抗变形的能力增加,其抖动的幅度降低。(4)在土槽实验室内进行了单因素实验与响应曲面优化实验研究。研究结果:链齿耙带的转动方向为顺时针时地膜回收机的回收性能好于逆时针旋转时回收性能;最佳链齿耙结构参数组合:耙齿排最佳纵向间距300mm,单排耙齿个数为5个;建立了 3个指标的多元二次回归方程,得到了工作参数对响应指标的响应曲面影响规律;利用Minitab软件对以上回归方程进行优化分析,获得最佳工作参数组合:回收机前进速度为2.542km/h,链齿耙传动线速度为0.417m/s,耙齿入土深度为84.41 mm。(5)对比土槽优化实验结果进行大田验证实验。其中地膜回收率为90.2%,脱膜率为88.1%,回收每米地膜夹带的土壤质量为0.41kg/m。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S223.5

【参考文献】

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本文编号：1277735