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摘要：分析了国内外残膜回收的发展状况，在国内残膜回收机只能回收表层和较浅层薄膜的现状下，通过对主要工作部件搂膜齿的齿型结构、性能参数、搂膜齿的排列进行设计，实现了搂膜深度0～30 cm，精调精度为1 cm，地表平整度标准差小于2 cm，残膜拾净率达80%以上，减少了残膜对土壤结构、作物生长发育所造成的不良影响，提高了作业效率和残膜回收率。
关键词：残膜回收；搂膜齿；部件设计
残膜回收是世界各国都面临的一个问题。欧美等国家为解决残膜造成的危害，积极开发研制新型地膜、可降解地膜等，但由于价格偏高等原因，目前还不能推广应用于大田作物。以色列、法国等国家推广了可控光降解地膜，但对埋入土层内的残膜难以降解，目前尚未得到普遍应用。
我国残膜回收需要人工拣拾来实现，劳动强度大，残膜回收率低。国内残膜回收机集中在甘肃、新疆，由于结构复杂、价格较高、拾净率低等原因，只能回收表层和较浅层的薄膜。为了提高劳动生产率和残膜回收率，减少残膜对土壤结构、作物生长发育所造成的不良影响，提高作物单产水平，保护生态环境，降低作业成本，增加农民收入，治理农田“白色污染”，研制一种适合农田残膜清除的机具意义重大。
1整机结构
残膜清除机由主框架焊合、纵梁焊合、辅梁后挂接座焊合、主动卡套、压缩弹簧、侧位板、仿形辊组成。纵梁焊合的2个卡板卡入大梁，用M16U型螺栓把固定板座、大梁焊合、纵梁焊合连接起来，纵梁焊合穿过辅梁前挂接座，辅梁后挂接座焊合套在纵梁焊合上，经2个主动卡套定位，2个主动卡套由2个销轴和纵梁焊合连接。辅梁后挂接座焊合经主销轴、主框架焊合的2个后挂接耳座相铰接。辅梁前挂接座内装有压缩弹簧，压缩弹簧一端由弹簧座固定，另一端压在纵梁焊合的大梁上。侧位板一端和主框架焊合在后销轴处铰接并由定位销轴调节定位，另一端和仿形辊铰接，见图1。2搂膜齿部件设计
2.1工作原理
机具由自重下落后，搂膜齿刀先破土，搂膜齿开始入土略呈前倾，再呈水平状态，4排搂膜齿依次入土，进行残膜残茬清除。同时，用高度调节阀控制作业深度，限深轮（仿形辊）落地起限深作用，提高拾膜率和作业深度一致性，从而提高作业质量。
2.2入土角
本机把三点悬挂机构在纵向垂直面内的瞬心Π1设计在工作部件的前方，这样搂膜齿开始入土时就有一定的入土角γ,它随着搂膜齿的入土逐渐变小，达到稳定作业深度时为，为设计入土角。γ值增大有利于入土，因此设计时增加隙角ε。实际入土角为γ+ε。
2.3入土能力
作业时搂膜齿的入土主要在纵向垂直面，需分析此平面内的各种力和入土的关系，见图2。
在受力分析时，作用在搂膜齿的原始力有G、R、F1、F2、N。设R和是G和P合力，称合阻力，P是转化的等效力，F1、F2通过瞬心Π1。对瞬心Π1的力矩，F1、F2并不参加，搂膜齿在入土过程中具有绕瞬心Π1转动的自由度。如果R和通过瞬心Π1的下方，形成逆时针力矩，搂膜齿不会入土，R和通过瞬心Π1的上方，形成顺时针力矩R和×l，即入土力矩。这是定性分析，定量表达必须把入土力矩转化成等效力P。根据P对瞬心π1的力矩和入土力矩等效得
Pm=R和×l①
其中，P为入土力，即搂膜齿的入土能力；m为P对瞬心π1的距离；l为R对瞬心π1的距离。
综上所述，入土角、入土能力2个条件都要具备，而且配合得当，才有良好的入土性能。
2.4材料选用
不同的地区土质不同，同一块地土壤也有所差别，有时搂膜齿会遇到坚硬物石头硬茬等。农机具中土壤工作部件多选材65Mn，65Mn特点是热处理及冷拔硬化后强度较高，具有一定的韧性和塑性；60Si2Mn是合金弹簧钢，屈服强度1 200 MPa，抗拉强度1 300 MPa；在性能上，60Si2Mn较65Mn淬透性好,屈强比高,弹性极限高；搂膜齿材料选用60Si2Mn。
2.5搂膜齿型
本机为多排作业，没有设置集膜箱，残膜和残茬搂拾暂存在搂膜齿前面两排之间的空间里。搂膜齿设计成S型齿柄，在作业中既有弹性又有膜茬存留空间。考虑到本机整体结构，高度设计为691 mm，宽度设计为350 mm，见图3。3搂膜齿排列
搂膜组架由浮动框架、四排搂膜齿组成。前3排搂膜齿在搂膜时有松土作用，为最后一排密搂提供条件。搂膜齿的左右、前后之间距离应根据搂膜齿产生土壤变形影响区确定，见图4。
前面是与搂膜齿法线成φ角的平面，两侧是与搂膜齿幅宽所限定的垂直面成β角度的平面。由图得
式中，K为变形区的宽度，K0为搂膜齿工作幅宽，s为搂膜齿作业深度，2β为两侧破裂面夹角，为搂膜齿入土角。
由式②可知，变形区域的宽度与土壤类型、作业深度、搂膜齿入土角有关。
搂膜齿前面影响范围L由下式确定
L=l+m=l+stg(φ+α)③
其中，l为搂膜齿伸出的长度，L为搂膜齿前面影响的范围。由此得出搂膜齿横向排列松土不漏的条件
3 K＞B＞2 K④
其中，K为变形区的宽度，B为前3排两齿之间中心线的距离。
经计算和试验可知，第1排作用是搂膜、搂大残茬、松土，齿间距为26.5 cm；第2排搂膜、松土，要求安装位置与第1排交错，齿间距为26.5 cm；第3排搂膜、松土，要求安装位置与第1排、第2排交错，齿间距为26.5 cm；最后一排搂残膜残茬，齿间距为13.5 cm。第2排、第3排不能合并成一排是因为密排壅土。
4结束语
通过在玉米、高粱等农作物大根茬田地中试验，整机结构简单合理，搂膜齿部件符合设计要求。整机作业时可一次性完成松土、起膜、搂膜、集膜、快速卸膜、碎土*等多道作业工序。搂膜深度0～30 cm，精调精度为1 cm，地表平整度标准差小于2 cm，残膜拾净率达80%以上，作业速度高达8 km/h以上，均高于《NY/T1227-2006残膜回收机作业标准》规定，彻底解决农田残膜危害，提高了作业效率和残膜回收率。
参考文献
[1]牛琪,陈学庚.地膜应用与残膜回收技术的研究现状[J].农机科技推广,2014(11):3.
[2]黄钢,王贤坤.勾拉式残膜清除机的设计[J].农机化研究,2006(12):123-124,127.
[3]严伟,胡志超,周新星,等.残膜回收机拾膜机构研究现状及展望[J].农机化研究,2016,38(10):258-262,268.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
本文标签：
农田残膜清除机搂膜齿部件设计论文
人参与 2024-07-01 14:04:56 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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