秋收后棉立杆模式残膜分区回收机理及机构的研究

Plastic film mulching cultivation technique that laying plastic film on the surface of farmland can retention water and hold temperature caused white pollution and remnant plastic film. In view of the farmland situation, the project put forward a new idea which machines districting collect film residue when cotton pole remain upright study on film partition collection mechanisms and machine body. There are four main areas. ①Quantitative analysis film thickness and location of film on film mechanical performance of effect degree, research residual film bearing capacity of force and the role relationship between cut film disc and film based on residual film mechanical characteristics. ②Research up film tooth buried angle and buried depth and work speed on the effect of up film, determine up film way and parameters. ③Research mechanism of slide play tooth type picked up film institutions of picked up film, analysis the stage of movement attitude of picked up film tooth in the picked up-rose shipped-off film process, build picked up film tooth movement track model, study impact of tooth length, arrangement, mounting angle to pick up film residue rate in order to optimization mechanism. ④Study force to film and movement characteristics of arming film rod teeth. Study on factors affecting properties of unloading film, established his mathematical model for optimization design of arming film rod teeth. Trial-manufacture prototype of machine. Experimental study on main reasons effect of up film, pick up film, unload film and separation film and impurities, improve and optimize mechanism..This project for the development of residual film collection machine in the situation cotton pole remain upright with characteristics of high recovery rate, strong adaptability, reliable work provide a theoretical basis. It also provide new ideas to research and development machines address other planting crops bring residual film. It is of great significance to solve the pollution of plastic film and protect the ecological environment.

针对覆膜栽培造成的农田白色污染及残膜回收现状，项目提出秋收后棉立秆模式残膜分区回收的新思路，研究残膜分区回收机理与机构。主要包括①定量分析地膜厚度和膜处位置（中间膜、边膜、株间膜）对地膜力学性能的影响，研究回收过程中残膜所能承受的作用力；②研究起膜齿入土角度、深度和工作速度对起膜效果的影响，确定起膜方式和参数；③研究滑道弹齿式拾膜机构的拾膜机理，分析拾膜弹齿在捡拾、升运、脱膜各阶段的运动姿态，构建弹齿运动学模型；研究弹齿长度、排列方式、安装角度对残膜捡拾率的影响；④研究搂膜杆齿对地膜的作用力及运动特征，确定卸膜条件。研究影响卸膜性能的因素，建立搂膜杆齿优化设计数学模型。试制原理样机，试验研究影响起膜、拾膜、卸膜和膜杂分离的因素，优化改进机构。.本项目研究成果能实现棉立秆模式残膜回收率高且回收残膜可二次利用，为农田残膜回收机械设计研究提供理论依据，这对解决残膜污染，保护生态环境具有重要意义。

残膜给农业生态环境造成的污染在逐年加剧，迫切需要研制适合新疆种植模式的残膜回收机，本项目研究棉立秆模式下的残膜回收技术与装置，旨在实现田间残膜的收净率；研究理论和方法将为残膜回收技术发展提供新思路，对解决新疆残膜白色污染问题，具有重要的科学意义和应用前景。.结论如下：.1. 进行实地调研，通过归纳当前新疆棉田地膜使用的基本状况及残留污染程度，对比分析采用不同回收方式回收的棉田残膜的初清理及资源化再加工利用难易程度。新疆长期覆膜棉田耕层地膜残留量为 42～540 kg/hm2，平均残留量在 260 kg/hm2以上，是全国农田地膜平均残留量的4倍多，地膜覆盖连续 20 年种植棉花-加工番茄土壤耕层中地膜残留量甚至高达358 kg/hm2。.2. 试验测试常用规格地膜的拉断力及延展率，分析残膜破损情况及试验拉伸速度均对残膜物理力学性能影响，研究回收过程中残膜所能承受的作用力。试验结果表明，残膜拉伸试验速度对残膜断裂延伸率影响极为显著，且断裂延伸率随着试验速度的增大而不断增大；残膜破损方向为纵向破损时，残膜破损情况对残膜最大负荷影响具有一定显著性，其残膜破损越明显，残膜最大负荷越大。.3.分析搂膜齿在搂膜过程中的受力变形及等效应力分布情况，研究作业过程中搂膜弹齿的最大变形部位及变形量，对不同形式的搂膜齿进行总变形和等效应力的有限元分析，获取总变形和等效应力值。确定搂膜条件为：搂膜弹齿在拖拉机的牵引下前进所产生的所产生的冲击力须大于土壤阻力，最终确定搂膜弹齿直径12mm，入土深度约为 20-40mm。.4.设计自助力卸膜机构，对卸膜过程中整地滚筒和弹齿间残膜进行受力分析，研究影响卸膜的因素，对卸膜率影响强弱次序为: 杆齿距＞弹齿曲率半径＞整地滚筒质量。参数优化结果为：杆齿距 1.5mm，整地滚筒质量 3kg，弹齿曲率半径 205mm。.5.样机实现一次作业完成自动对行、起边膜、仿形搂膜和自动卸膜等功能，田间试验表明：该机在搂膜弹齿入土角度在 20°-30°、搂膜弹齿安装间距为 70mm、平均作业速度为 1.8 m/s -2.2m/s 作业时，表层拾净率>80%，缠膜率<2%，回收的残膜含杂率低<25%。.该项目的实施对现有残膜回收机的改进和研发提供理论支持和技术支撑，同时缩短残膜回收机的研发和设计生产成本。项目发表中文核心论文5篇，EI收录论文1篇，申报国家发明专利3项。