【类型】学位论文
【题名】齿链气吸式残膜回收机的设计与试验研究
【作者】 周令阳
【关键词】 拾膜装置 田间试验 仿真分析 残膜回收 集膜装置
【学位授予单位】江苏大学
【摘要】覆膜种植技术自从引进后带来了可观经济效益,但也造成了田间大量地膜残留,严重影响农业的可持续发展。为解决地膜残留的问题,科研人员研制了一系列残膜回收机具,但机具捡拾率不高、作业方式单一、残膜缠绕严重和残膜含杂率高等问题依旧比较突出。针对现有残膜回收机存在的问题,课题组研制了一种适宜棉田耕层残膜回收的齿链气吸式残膜回收机。对各部件进行了设计与分析,建立了机具的三维模型,基于ADAMS和LS-DYNA对关键部件拾膜装置进行运动学和动力学分析仿真,基于FLUENT对气吸式集膜装置进行了稳态流场仿真对比分析,设计分析完成后加工制造了物理样机,并进行了样机田间试验,通过对试验结果分析确定了机具最佳工作参数组合。本文主要研究如下:（1）通过调研新疆地区棉花种植模式,确定了机具工作幅宽为2000mm。前期调研时测量了土壤参数,并对残膜的力学性能进行了对比研究,研究发现残膜的力学性能下降明显,单一的作业方式起膜效果较差,而挑膜、扎膜的复合作业方式可以保证残膜捡拾率,通过基础性研究为整机设计与仿真提供了参考。在机具设计要求分析和提出整机方案后,利用三维建模软件建立了整机模型。（2）对关键部件齿链拾膜装置进行了结构设计,通过拾膜过程理论分析确认连续拾膜的条件,即转速大于85r/min;对钉齿滚筒进行了结构设计,并确定了钉齿的螺旋排布形式,对所设计钉齿滚筒性能进行了模糊综合评价,评价值为80.24,属于良好范畴。基于ADAMS对拾膜装置进行了运动分析,仿真结果表明,两个拾膜装置均可以达到很好的起膜状态。为验证拾膜装置的作业的可靠性,基于LS-DYNA对拾膜装置进行了非线性动力学仿真分析,仿真结果表明弹齿应力最大值为293.74MPa,钉齿应力最大值为214.77MPa,都小于其材料许用应力值,装置工作符合强度要求。（3）对气吸式集膜装置进行了总体设计,通过理论分析得出重力沉降室长方体部分的尺寸;根据实际作业情况,设计了与其相匹配的吸膜离心风机;基于FLUENT对装置进行了稳态流场仿真分析,设置了吸膜口风速为14m/s、16m/s和18m/s的三组进行对照,仿真结果表明吸膜口风速在14（25）16m/s内,吸膜效果良好且除杂能力优秀。（4）样机加工完成后进行了田间单因素试验和多因素试验,通过对试验结果分析得到了机具的最佳工作参数组合,即机具前进速度4km/h,吸膜口风速15.2m/s,齿链拾膜装置与钉齿滚筒转速比为1.3,此时机具的残膜回收率为87.4%,残膜的含杂率为7.3%。为验证优化结果,以最佳工作参数进行了田间验证试验,验证结果表明优化模型可靠。通过田间试验表明课题组所设计的机具实际田间工作性能可靠。
【学位年度】2022
【分类号】S223.5
【导师姓名】施爱平
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