本文關鍵詞：鏈齒耙式地膜回收機關鍵機構研究與參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：地膜殘留是我國農業(yè)面臨的重要問題,隨著地膜殘留量逐年增長,帶來的環(huán)境問題嚴重制約著我國農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。使用機械化地膜回收技術回收地膜效率高、成本低,是目前解決地膜殘留的有效途徑之一。本論文以機械化地膜回收技術為基礎,對鏈齒耙式地膜回收機進行了設計與優(yōu)化。采用理論建模分析、有限元分析、虛擬樣機仿真與優(yōu)化試驗相結合的方法,對鏈齒耙式地膜回收機進行了深入研究。取得的主要研究成果有:(1)結合原始樣機存在的問題,對樣機重要結構與部件進行了改進和優(yōu)化。增加了根茬及地膜切割圓盤;以可升降的行走機構取代鋼制輪圈;設計了兩種結構起膜松土鏟,利于地膜與土壤分離;引入刮膜板與脫膜輥;使用拖拉機動力輸出軸提供動力,解決行走輪動力輸出不穩(wěn)定、故障高的問題。(2)為提高地膜回收率對起膜松土鏟進行整體受力分析、有限元分析與模糊評價。通過整體受力分析可知:工作過程中單翼鏟在x和方向上均受力,雙翼鏟僅受到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兩種起膜松土鏟最大形變與最大等效應力均發(fā)生在鏟柄與鏟翼焊接處;單翼鏟與雙翼鏟受到最大等效應力分別為1754MPa和160.02MPa。利用模糊綜合評價法對符合設計標準的雙翼起膜松土鏟進行模糊評價,整體性能評分為81.31。(3)建立了鏈齒耙系統(tǒng)的虛擬樣機模型。利用Solidworks軟件和Adams軟件仿真研究了鏈齒耙在不同工況下,輸送帶內張力的動態(tài)特性和輸送帶在豎直方向的抖動規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):不同鏈齒耙傳動線速度值對輸送帶內張力值的影響規(guī)律基本一致,輸送帶在剛啟動時內張力值最大約為2000N,工作穩(wěn)定后張力值在250N;輸送鏈的前進速度對其在豎直方向的抖動沒有明顯影響;耙齒入土深度增加時,輸送帶內張力值在250N上下變化的幅度和頻率增加,鏈齒耙在集膜摟膜段豎直方向的位移增大,抖動明顯;輸送帶彈性模量增加,輸送帶抵抗變形的能力增加,其抖動的幅度降低。(4)在土槽實驗室內進行了單因素實驗與響應曲面優(yōu)化實驗研究。研究結果:鏈齒耙?guī)У霓D動方向為順時針時地膜回收機的回收性能好于逆時針旋轉時回收性能;最佳鏈齒耙結構參數(shù)組合:耙齒排最佳縱向間距300mm,單排耙齒個數(shù)為5個;建立了 3個指標的多元二次回歸方程,得到了工作參數(shù)對響應指標的響應曲面影響規(guī)律;利用Minitab軟件對以上回歸方程進行優(yōu)化分析,獲得最佳工作參數(shù)組合:回收機前進速度為2.542km/h,鏈齒耙傳動線速度為0.417m/s,耙齒入土深度為84.41 mm。(5)對比土槽優(yōu)化實驗結果進行大田驗證實驗。其中地膜回收率為90.2%,脫膜率為88.1%,回收每米地膜夾帶的土壤質量為0.41kg/m。
【學位授予單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S223.5

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本文編號：1277735