發(fā)布時(shí)間：2017-12-11 08:17

  本文關(guān)鍵詞：鏈齒耙式地膜回收機(jī)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)研究與參數(shù)優(yōu)化

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【摘要】：地膜殘留是我國農(nóng)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(yán)重制約著我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。使用機(jī)械化地膜回收技術(shù)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(jī)械化地膜回收技術(shù)為基礎(chǔ),對鏈齒耙式地膜回收機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化。采用理論建模分析、有限元分析、虛擬樣機(jī)仿真與優(yōu)化試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對鏈齒耙式地膜回收機(jī)進(jìn)行了深入研究。取得的主要研究成果有:(1)結(jié)合原始樣機(jī)存在的問題,對樣機(jī)重要結(jié)構(gòu)與部件進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化。增加了根茬及地膜切割圓盤;以可升降的行走機(jī)構(gòu)取代鋼制輪圈;設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)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(jī)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(jìn)行整體受力分析、有限元分析與模糊評價(jià)。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(yīng)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(yīng)力分別為1754MPa和160.02MPa。利用模糊綜合評價(jià)法對符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的雙翼起膜松土鏟進(jìn)行模糊評價(jià),整體性能評分為81.31。(3)建立了鏈齒耙系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)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(nèi)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(nèi)張力值的影響規(guī)律基本一致,輸送帶在剛啟動時(shí)內(nèi)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(jìn)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(shí),輸送帶內(nèi)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了單因素實(shí)驗(yàn)與響應(yīng)曲面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果:鏈齒耙?guī)У霓D(zhuǎn)動方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)地膜回收機(jī)的回收性能好于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)回收性能;最佳鏈齒耙結(jié)構(gòu)參數(shù)組合:耙齒排最佳縱向間距300mm,單排耙齒個(gè)數(shù)為5個(gè);建立了 3個(gè)指標(biāo)的多元二次回歸方程,得到了工作參數(shù)對響應(yīng)指標(biāo)的響應(yīng)曲面影響規(guī)律;利用Minitab軟件對以上回歸方程進(jìn)行優(yōu)化分析,獲得最佳工作參數(shù)組合:回收機(jī)前進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行大田驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。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(zhì)量為0.41kg/m。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S223.5

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本文編號：1277735