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残膜回收机集膜装置研究进展

农业工程 2024年第1期14卷 5-14页

作者：刘学虎田辛亮赵岩李元超马华章石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室新疆石河子832000

地膜覆盖技术的广泛应用,导致农田残膜污染程度加剧,严重影响农业生产与生活。针对目前国内外残膜回收机集膜装置研究现状,对残膜回收机搂膜型、卷膜型、箱体型、圆捆型及方捆型机具类型进行总结,分析了各类型装置特点、工作形式及优缺... 详细信息

地膜覆盖技术的广泛应用,导致农田残膜污染程度加剧,严重影响农业生产与生活。针对目前国内外残膜回收机集膜装置研究现状,对残膜回收机搂膜型、卷膜型、箱体型、圆捆型及方捆型机具类型进行总结,分析了各类型装置特点、工作形式及优缺点,指出了目前集膜装置发展所遇到的困难和问题,并对残膜回收机集膜装置的发展提出了几点建议。

关键词：残膜回收机集膜装置地膜覆盖技术残膜打包装置农用地膜

基于桩-土界面剪切特性的单桩沉降和承载问题研究

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岩土力学 2024年第5期45卷 1457-1471页

作者：叶帅华辛亮亮兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050

近年来,西北地区出现了许多高填方场地,为减小建筑物基础的不均匀沉降,基础类型广泛使用桩基础。与一般场地不同,黄土填方场地中的单桩桩周土受力后仍会产生较大的变形,该类场地单桩沉降机制复杂。桩顶总沉降计算是桩基设计的重要依据,... 详细信息

近年来,西北地区出现了许多高填方场地,为减小建筑物基础的不均匀沉降,基础类型广泛使用桩基础。与一般场地不同,黄土填方场地中的单桩桩周土受力后仍会产生较大的变形,该类场地单桩沉降机制复杂。桩顶总沉降计算是桩基设计的重要依据,为此,建立了高填方黄土场地单桩桩顶总沉降计算模型。基于传统的荷载传递法和剪切位移法,分别考虑桩-土界面的桩-土相互作用和桩-土界面外剪切带土体的剪切变形。依据桩端边界,将单桩类型分为摩擦桩和端承摩擦桩,分别建立桩周土弹性阶段和塑性阶段的桩身位移控制微分方程,结合边界条件进行求解,得到桩身位移、轴力、侧摩阻力,并通过弹塑性理论求解了桩周土剪切带土体剪切变形,进而通过叠加原理求得桩顶总沉降。用桩长与桩周土塑性发展深度的比值,定义了桩基承载力安全系数K。通过算例分析与现场试验数据对比分析,研究结果表明:使用新的模型计算得到的桩顶总沉降与现场试验结果相近;当桩顶荷载较小、桩周土处于弹性阶段时,桩端边界对桩身轴力、位移和侧摩阻力影响很小,但桩周土进入塑性滑移阶段后,桩端边界的影响开始变大,考虑桩端土的承载能力会极大提高单桩极限承载力;建立了将荷载传递法和剪切位移法综合起来的计算模型,不仅可以考虑桩-土界面的相对滑移,还可以计算桩-土界面外土体剪切带的剪切变形,使得桩顶总沉降计算更加精确,可为类似场地中单桩沉降的分析与控制提供一定的参考。

关键词：荷载传递法剪切位移法桩-土界面桩-土剪切带桩顶沉降承载特性分析

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棉秆粉碎及搂膜联合作业机的设计与研究

棉秆粉碎及搂膜联合作业机的设计与研究

作者：田辛亮石河子大学

学位级别：硕士

地膜覆盖种植技术因具有良好的增温保墒、防病抗虫、抑制杂草生长等作用,得到广泛的应用。随着农田残膜含量增加,污染逐步加剧,残膜回收问题受到高度重视。为了将残地膜及时回收,残膜回收机的研发便由此展开。针对目前新疆残膜回收机残... 详细信息

地膜覆盖种植技术因具有良好的增温保墒、防病抗虫、抑制杂草生长等作用,得到广泛的应用。随着农田残膜含量增加,污染逐步加剧,残膜回收问题受到高度重视。为了将残地膜及时回收,残膜回收机的研发便由此展开。针对目前新疆残膜回收机残膜回收率低、窄行中残膜无法回收、无法自动卸膜等问题,本文设计了一种棉秆粉碎及搂膜联合作业机。通过对棉秆粉碎装置、螺旋输送装置、搂膜装置、地膜自卸机构的设计研究。田间试验表明,机具各项性能稳定,故障率低,满足设计要求。主要研究内容如下:本文通过对新疆棉田种植模式的调研,确定了影响残膜回收率的主要因素,对棉秆粉碎及搂膜联合作业机的关键部件进行了设计。针对残膜回收含杂率过高及棉秆粉碎效果不理想的问题,设计了一种新型棉秆粉碎装置,棉秆输送机构改为螺旋单侧输出,将粉碎后的棉秆输送至地膜右侧,提高了棉秆粉碎合格率,降低了残膜中的含杂率。针对残膜回收过程中,棉田窄行中的地膜不能进行有效回收问题,设计了一种浮动搂膜机构。浮动搂膜机构是对窄行中地膜进行回收的关键部件。本文在搂膜装置中增加两组浮动搂膜机构。作业时,由于地面的反作用力,预紧弹簧通过伸缩自动调节弹齿入土深度,对窄行中的地膜进行有效回收,进一步提高了残膜回收率。针对地膜回收后无法自动卸膜问题,设计了一种地膜自卸机构。当机具作业一段距离后,弹齿及物料存储空间中存有大量地膜,卸膜之后机具方可继续作业。拖拉机后输出液压系统将动力经由液压油管传递至液压缸,通过液压缸的伸长实现搂膜弹齿向上运动,由于卸膜挡板间的空隙只允许弹齿经过,从而将弹齿上的残膜脱下。田间试验结果表明,地膜自卸机构自动卸膜率达到90%以上。田间试验运用Box-Benhnken中心组合试验方法,以刀轴转速、弹齿组数、机具前进速度进行试验与响应曲面分析,建立了响应面三维模型,并得出最优试验组合。由试验结果可知,当刀轴转速2200 r/min、弹齿组数为12组、机具前进速度为4 km/h,残膜回收率为91.1%,棉秆粉碎合格率为91.5%;增加卸膜机构,卸膜率为96.7%。

关键词：残膜回收棉秆粉碎螺旋输送搅龙自动卸膜机构试验

4JSM-2000A型棉秆粉碎及搂膜联合作业机的研制

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农业工程学报 2018年第10期34卷 25-35页

作者：田辛亮赵岩陈学庚颜利民温浩军缑海啸纪超石河子大学机械电气工程学院石河子832000 新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000 农业部西北农业装备重点实验室石河子832000

新疆是中国地膜应用面积最大、污染最为严重的地区,地膜回收广泛采用立杆式搂膜机作业,存在窄行中的地膜难回收、残膜回收率低、作业距离短、卸膜频繁、作业效率低等问题。为解决上述问题,该文研制了4JSM-2000A型棉秆粉碎及搂膜联合作... 详细信息

新疆是中国地膜应用面积最大、污染最为严重的地区,地膜回收广泛采用立杆式搂膜机作业,存在窄行中的地膜难回收、残膜回收率低、作业距离短、卸膜频繁、作业效率低等问题。为解决上述问题,该文研制了4JSM-2000A型棉秆粉碎及搂膜联合作业机。机具主要由棉秆粉碎装置、螺旋输送机构、搂膜机构、卸膜机构、传动系统、机架等组成。采用侧输出式棉秆粉碎装置,将粉碎后的棉秆通过螺旋搅龙输出至地面,有利于膜秆分离;搂膜部件增加有浮动功能的小窄行搂膜弹齿,进一步提升残膜回收率。通过静力学分析,确定弹齿入土角θ范围为10°~30°;对弹齿入土深度、弹齿组数、机具前进速度进行试验与响应曲面分析,并建立了三元二次回归模型。应用Design-Expert软件寻优功能进行优化,优化后弹齿入土深度20 mm、弹齿组数为12组、机具前进速度为1.5 m/s。田间试验结果表明,优化参数组合的残膜回收率为91%,膜秆分离率为87%,棉秆粉碎合格率为90%,优化方案切实可行,满足设计要求。对比试验表明,本文机具在残膜回收率与卸膜次数上优于立杆式搂膜机。研究结果可为残膜回收联合作业机械的研制提供参考。

关键词：农业机械秸秆塑料薄膜棉秆粉碎搂膜弹齿试验

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番茄钵苗移栽探出式取钵机构设计与试验

农业机械学报 2024年第3期55卷 96-105页

作者：辛亮王明成孙国玉张浩孙铭翼王航东北农业大学工程学院哈尔滨150030

为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出... 详细信息

为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出入钵、移动送苗及收回推秧工序。根据钵苗移栽取钵过程分析与设计要求,建立了探出式取钵机构力学分析模型,并获得影响秧针扎入钵土时驱动杆受最小驱动力的因素。基于Matlab App Designer平台开发了取钵机构计算机辅助分析设计软件,获得满足番茄钵苗移栽要求的取钵机构设计参数集。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以驱动杆斜杆夹角、钵体含水率、入钵深度为试验因素,以钵体完整率和取苗成功率为评价指标,试制样机并搭建台架实施参数组合优化及验证试验,结果表明:探出式取钵机构可有效地配合取苗机构完成各项性能工作要求,在参数组合为驱动斜杆间夹角112°、钵体含水率57.5%、入钵深度28.4 mm时作业效果最佳,钵体完整率为96.44%,取苗成功率为97.06%,满足钵苗移栽作业性能。

关键词：番茄钵苗移栽探出式取钵机构力学分析

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4JSM-2000B型残膜回收机棉秆粉碎装置设计与试验

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农机化研究 2020年第11期42卷 81-85,93页

作者：赵岩严昌荣田辛亮刘勤农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081 石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000

地膜残留现已成为影响新疆棉区可持续发展的主要因素,而现有的残膜回收机具大多存在含杂率高的问题。为解决上述问题,研制了一种新型棉秆粉碎装置,主要由悬挂架、动力传递系统、刀片及刀辊等部件组成。该机采用螺旋单侧输出搅龙,将粉碎... 详细信息

地膜残留现已成为影响新疆棉区可持续发展的主要因素,而现有的残膜回收机具大多存在含杂率高的问题。为解决上述问题,研制了一种新型棉秆粉碎装置,主要由悬挂架、动力传递系统、刀片及刀辊等部件组成。该机采用螺旋单侧输出搅龙,将粉碎后的棉秆侧抛至地面,降低了残膜含杂率。设计了刀片线速度、刀辊旋转半径、刀辊转速及螺旋输送机构,并确定其结构尺寸。田间试验结果表明:当刀辊转速2200r/min、刀片离地高度60mm、机具作业速度1.5m/s时,棉秆粉碎合格率为90.2%,本研究可为棉秆粉碎装置的设计与改进提供理论支持。

关键词：棉秆粉碎残膜回收分析

黑土区覆混耕作中玉米秸秆还田对土壤水分入渗性能的影响

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农业工程学报 2021年第1期37卷 141-147页

作者：齐江涛田辛亮刘凯李明森郑铁志李光范旭辉吉林大学工程仿生教育部重点试验室长春130022 吉林大学生物与农业工程学院长春130022 吉林省农业机械研究院长春130022 吉林省农业机械化管理中心长春130022

覆盖混埋耕作主要通过联合整地机对秸秆进行切碎并均匀混入土壤,对降低风蚀水蚀、提高耕层土壤蓄水能力及构建优质种床具有重要作用。为探究覆混耕作中玉米秸秆对土壤水分入渗性能的影响,该研究利用Design Expert软件,根据Box-Behnken... 详细信息

覆盖混埋耕作主要通过联合整地机对秸秆进行切碎并均匀混入土壤,对降低风蚀水蚀、提高耕层土壤蓄水能力及构建优质种床具有重要作用。为探究覆混耕作中玉米秸秆对土壤水分入渗性能的影响,该研究利用Design Expert软件,根据Box-Behnken试验原理通过室内土柱模拟试验,以覆混耕作中秸秆混埋深度、秸秆混埋量、秸秆长度为影响因素,以渗水量为指标进行三因素三水平二次回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析了各因素对土壤水分入渗性能的影响,并对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:对渗水量影响主次顺序为秸秆混埋深度、秸秆长度、秸秆混埋量;当秸秆混埋深度为20 cm、秸秆混埋量为80%、秸秆长度为9 cm时,渗水量达到最优值0.249 L。利用优化后的参数进行试验验证,土壤渗水量为0.247 L。研究结果可为覆混耕作中联合整地机的作业参数调整提供参考和土壤水分入渗性能研究提供参考。

关键词：农业工程覆混耕作黑土区水分入渗玉米秸秆

高接低栽式差速变姿态行星轮系栽植机构设计与试验

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农业机械学报 2024年

作者：辛亮孙铭翼李泽泽朱轩卫冯宇琛李嘉诚东北农业大学工程学院

针对目前旱地蔬菜钵苗移栽机大多适用于大株距（大于260mm）移栽且投接苗与栽植位置作业高度差大、移栽性能不佳等问题，本文提出一种高接低栽式差速变姿态行星轮系栽植机构。根据中小株距蔬菜钵苗移栽农艺指导与机构设计要求，解析双... 详细信息

针对目前旱地蔬菜钵苗移栽机大多适用于大株距（大于260mm）移栽且投接苗与栽植位置作业高度差大、移栽性能不佳等问题，本文提出一种高接低栽式差速变姿态行星轮系栽植机构。根据中小株距蔬菜钵苗移栽农艺指导与机构设计要求，解析双行星架差速行星轮系栽植机构工作原理并建立其运动学理论模型；结合所提出优化目标构建目标函数，开发了基于Matlab GUI的栽植机构计算机辅助分析优化设计软件，通过人机交互方式获得1组较优的机构设计参数组合。通过三维建模与装配以及ADAMS软件虚拟仿真，初步验证了机构正确性与合理性。开展栽植机构物理样机试制与试验台架系统开发研究，通过空转试验测试，验证了栽植机构实际作业轨迹、姿态与虚拟仿真及理论设计的一致性；开展栽植机构接苗与栽植性能试验，试验结果表明，栽植机构在接苗与栽植各项试验指标均较为优秀，能够满足栽植机构预期设计要求与旱地移栽机械标准，验证了该机构的可行性与实用性。

关键词：蔬菜钵苗移栽栽植机构双行星架差速行星轮系非圆齿轮优化设计

非圆齿轮-连杆组合式水稻钵苗膜上移栽机构优化设计与试验

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农业机械学报 2024年

作者：辛亮王明成张浩孙国玉王航庄智圆东北农业大学工程学院

为实现机械化一体式水稻钵苗膜上移栽要求，提出非圆齿轮-连杆组合式行星轮系移栽机构，用一套机构实现取苗、送苗、破膜挖穴和栽植4个工序协同配合作业，满足水稻钵苗膜上移栽所需的轨迹与姿态要求。对移栽机构进行理论分析并建立运动... 详细信息

为实现机械化一体式水稻钵苗膜上移栽要求，提出非圆齿轮-连杆组合式行星轮系移栽机构，用一套机构实现取苗、送苗、破膜挖穴和栽植4个工序协同配合作业，满足水稻钵苗膜上移栽所需的轨迹与姿态要求。对移栽机构进行理论分析并建立运动学模型，结合优化目标，基于Matlab GUI平台开发了数字可视化优化设计软件，通过人机交互获得1组满足移栽要求的机构参数。根据优化参数对机构开展结构设计与三维建模，通过ADAMS软件完成了虚拟样机仿真验证。研制了水稻钵苗膜上移栽机构物理样机与多功能试验测试台架，开展了移栽机构在空转和带苗状态下运动学特性和工作性能试验，结果表明，理论轨迹、虚拟样机仿真轨迹和物理样机台架试验轨迹在误差允许范围内保持一致，验证了移栽机构设计的一致性与正确性，性能试验结果为取苗成功率94%，移栽成功率为92.36%，栽植株距变异系数2.67%，满足移栽作业要求，验证了水稻钵苗膜上移栽机构设计的合理性与可行性。

关键词：水稻钵苗膜上移栽齿轮-连杆组合机构非圆行星轮系优化设计试验