地膜覆盖作为一种农业栽培技术,因具有增温保墒、抑制杂草等功能被广泛应用。但我国农田地膜回收率不足60%,地膜残留导致土壤物理结构层次破坏和“白色污染”等一系列问题。残膜回收人工捡拾存在效率低、劳动强度大、成本高等问题,为此,机械化回收已成为解决残膜污染问题的有效手段。但大部分机具存在回收后的残膜和棉壳、棉秆、土壤等杂质混合严重,残膜资源化利用困难等问题,采用直接焚烧或集中堆放又造成极大的资源浪费和严重的二次污染。为解决回收残膜含杂率高的问题,团队前期设计了一种随动式残膜回收机。本文在此研究基础上,对随动式残膜回收机的关键核心部件清杂系统进行了研究。以新疆棉花铺膜种植为研究对象,分析当季秋后残膜、棉秆和土壤等物料特性,设计了集膜杂分离装置和杂质输送装置等为一体的清杂系统;对膜杂分离装置进行了结构设计,并分析了影响膜杂分离的因素;研究了杂质输送装置结构参数和工作参数对棉秆、土壤等杂质输送性能的影响规律;以提高残膜回收率和膜杂分离率等为目标,对清杂系统进行了结构和工作参数优化。主要研究工作及结论如下:(1)实地调研随动式残膜回收机清杂系统作业环境,获得了当季棉花秸秆粉碎作业后的膜面上(2050 mm)土壤杂质量为1067 g/m,棉秆主秆量为110 g/m,棉秆枝秆量为92 g/m;获得了粉碎棉秆参数和和田间作业试验条件等。根据随动式残膜回收机清杂系统的技术要求,确定了清杂系统的总体方案。(2)对清杂系统膜杂分离装置的关键部件地膜捡拾输送链排和差速捡拾滚筒进行了理论分析、结构设计和参数确定;在残膜捡拾输送过程中,对膜杂分离的影响因素进行了分析,确定了清杂系统田间试验因素。(3)对清杂系统杂质输送装置进行了设计;运用EDEM离散元法分析了棉秆、土壤等物料在一级杂质输送机构内的运动规律;运用Box-Benhnken试验设计方法,以螺旋输送器螺距、转速和拨杂板角度为变量因素进行试验设计,模拟杂质输送过程,优化得出当螺旋输送器螺距200 mm、转速204 r/min和拨杂板角度10°时,杂质输送装置的输送性能较好。(4)根据清杂系统作业性能要求,确定以机具前进速度、地膜输送速度和捡拾滚筒安装位置为试验因素,以残膜捡拾率和膜杂分离率为试验指标,进行了三因素五水平回归正交组合田间试验设计。利用Design-Expert软件对试验结果进行响应面分析,得出清杂系统最佳作业参数组合:当机具前进速度为5.43 km/h,地膜输送速度为6.90 km/h,捡拾滚筒安装位置为-20 mm时,残膜捡拾率为94.71%,膜杂分离率为91.25%。同时,在该参数组合基础上,当杂质输送装置转速为204 r/min时,杂质输送效率为90.6%。研究结果可为提高随动式残膜回收机作业质量提供参考。