杆齿式残膜回收机的设计及试验研究

发布时间：2020-05-20 09:12

【摘要】：地膜覆盖栽培技术具有增温、保水的优点,现已普遍应用于我国多种农作物的种植中。随着地膜使用数量的持续增加,残地膜不能完全回收造成了严重的“白色污染”问题。我国大部分地区残地膜回收的方式是人工捡拾,人工捡拾耗费大量人力时间,捡拾效果仍然不理想,因此,大力发展机械回收地膜势在必行。为了提高残地膜的回收率,改善拾膜、卸膜机构工作可靠性,本文对杆齿式拾膜机构进行改进优化设计,设计了柔性刮板式卸膜机构。对完成改进设计的拾膜、卸膜机构进行理论分析、仿真与试验研究,主要内容包括：(1)运用Matlab软件对拾膜机构主要部件凸轮滑道轨迹进行三次样条插值拟合,生成优化后的滑道轨迹。对杆齿式拾膜机构和卸膜机构进行了运动学分析,建立了拾膜机构和卸膜机构的速度、位移及加速度模型,得到拾膜过程中杆齿末端的各项参数和卸膜辊的运动参数。通过对拾膜、卸膜机构的运动学分析,得出拾膜机构各传动部件的动力学平衡方程和卸膜机构保证卸膜的必要条件。(2)运用非线性有限元法对杆齿与地膜、杆齿与卸膜刮板的接触进行分析,得出拾膜过程中地膜与杆齿接触时的应力、应变和杆齿的变形量以及卸膜过程中卸膜刮板在有摩擦和无摩擦情况下卸膜刮板的变形量。通过UG对拾膜、卸膜机构进行三维建模,对拾膜机构进行运动仿真,追踪出杆齿末端运动轨迹,对拾膜机构各个部件的速度和不同速比下的加速度进行分析,验证仿真结果与理论分析的一致性。(3)运用ANSYS Workbench对拾膜、卸膜机构的主要部件进行了静力学和接触力学分析,通过对拾膜杆齿、杆齿轴的静力学分析,得出最大应力发生在杆齿根部位置,最大应力值为544.64MPa,小于材料屈服强度1225MPa,满足工作强度要求。通过对卸膜刮板与杆齿的接触分析得出,最大变形发生在卸膜刮板边角处,最大变形量为43.882mm,最大应力点在卸膜刮板边缘处,最大应力值为2.06×10 MPa,机构主要部件满足强度要求。(4)利用高速摄像系统对杆齿式捡拾机构的实际工作过程进行了分析,杆齿末端相对运动轨迹与理论分析及仿真结果一致；卸膜刮板卸膜过程中的形变范围在42.126mm-49.733mm之间,与有限元分析结果一致,满足理论分析和残膜脱卸要求。(5)通过正交试验找到机具较优工作匹配参数,机具行进速度与杆齿挑膜线速度比对拾膜率的影响最为显著,机具行进速度的变化对拾膜率的影响比较显著,杆齿入土深度不显著。当机具行进速度与杆齿轴线速比为1.5、机具行进速度为0.85 m/s、杆齿的入土深度为50mm时拾膜率和卸膜率均较优。
【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223.5

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