圆盘式切膜起茬机理及机构的研究

It’s difficult to separating mulch from stubbles because of some crop’s stubble is big and easyly twisting with mulch. The recycling and reusing of mulch will be a hard work because of mulch and stubble twisting each other.The mechanism and device of disk type cutting root-stubble and pick mulch will be studied in this project. The plastic-film mechanical characteristics with different thickness based upon different using period will be analysed.The coupling characteristic among root-stubble and mulch and soil will be researched.Then taking root-stubble as research object, we analyzed it’s movements characteristics of root-stubble working in soil to design the appliance of cutting film and pick film. Based upon research results,the mechanic model on pich root-film-soil based on single root as research object will be establisd and the multi-physical field coupling effect on composite models between cutter cutting film ,root-film-soil and root-crops-film will be explored.The Movement model to carry on the analysis of kinematics and dynamics and the mechanism of cutting membrane and crop will be studied furtherly. This project combined the complex interface modeling, contact dynamics, finite element analysis, numerical analysis, and regression testing methods and technology. Meanwhile,some modern research method will be used such as theoretical analysis, bench test and field test validation in order to rich the theory of big root mulch crop cecycling. What we have done can bring expand application prospect.This study will help establish the mechanism design theory of disk type cutting root-stubble and picking mulch.At the same time it can also provide theoretical and design basis of mulch recycling machine after big root-crops such as corns’ harvesting.

针对地膜回收中大根茬作物根茬较大且与地膜缠绕，地膜回收困难，并且地膜与根茬混合不易分离，造成地膜无法循环再利用等问题，本项目提出圆盘式切膜、起茬解决方案，并进行机理及机构的研究。项目在监测不同厚度及不同使用时间的地膜力学特性的基础上，研究根茬与地膜及土壤结合体的耦合特性，再以根茬为研究对象，分析根茬在起茬过程中的运动特性，设计切膜、起茬装置；以根茬-地膜-土壤耦合体与根茬为研究对象构建力学模型，探索圆盘刀切膜、起茬与根茬-地膜-土壤复合模型间的多物理场耦合作用，建立运动模型，进行运动学和动力学分析，研究切膜、起茬机理。本项目融合了耦合模型建模技术、有限元分析、数值分析及回归试验方法及技术，将理论分析、台架实验和田间测试验证相结合，丰富大根茬作物地膜回收理论，具有广泛的应用前景。本项目的研究有助于建立圆盘式切膜、起茬机构的设计理论，为开发秋后玉米等大根茬作物地膜回收机提供理论与设计基础。

项目背景：. 地膜回收中大根茬作物根茬较大且与地膜缠绕、混合不易分离、不易回收再利用等问题，提出圆盘式切膜、起茬解决方案，并进行机理及机构的研究。.主要研究内容：. 不同地膜厚度不同使用时间的地膜力学特性；圆盘刀与地膜、根茬及土壤复杂耦合场作用；切膜、起茬机构设计与虚拟样机技术；切膜、起茬机构运动学与动力学理论；圆盘式切膜、起茬试验台架研制与试验研究。.重要结果：. 通过研究获得了不同时间、不同位置及不同厚度地膜拉伸性能的变化规律；分析研究机构与根茬、地膜及土壤组成的复合模型作用关系，设计并制作了起边膜装置；建立了切膜、起茬机构设计模型；建立双片圆盘刀及输送装置的运动学和动力学方程，得到玉米根茬的挖取过程中，圆盘刀的结构形式、尺寸与输送装置传输速度等之间的关系；研究玉米根茬和地膜分离机构的收获分离参数并设计制造实验台架；确定玉米根茬大小、斜切深度、输送装置转速、斜切入土角度对根茬运动的影响。.关键数据：. 田间作业时，在切深15cm，前进速度4.04km/h和圆盘立柱间距12cm为最佳因素组合，效果较好；测定不同入土深度10cm、15cm、20cm应力的变化规律，得出与圆盘连接的下横梁有较大的应力，应力为227.942Mpa，小于普通材料的屈服强度235Mpa，满足结构强度和作业性能。.科学意义：. 创新性的采用双圆盘式切膜起荐装置用于玉米地膜回收技术中，解决大根巷对玉米地膜回收的影响，初步实现玉米根荘与地膜分离，为玉米等大根荐作物地膜回收提供了一种新的方法；发现了不同厚度不同位置的地膜的物理性能的变化规律，为地膜回收设计提供了理论依据。