【摘 要】
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残膜资源化利用过程中,无论采用熔融造粒还是热压制板等工艺流程,均对膜杂中土壤含量有严格限制。目前,新疆棉田残膜回收以机械化方式为主,但机械回收的膜杂物料中存在严重的残膜裹挟土壤现象,膜杂中土壤含量高,导致残膜资源化利用困难。为解决上述问题,开展了交错式多筛体膜杂除土装置设计与试验研究。本文以新疆秋后棉田机收膜杂物料为研究对象,分析机收膜杂中棉秆、残膜、土壤等物料特性,设计了交错式多筛体膜杂除土装置
【基金项目】
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兵团重大科技项目《农田残膜污染综合治理新技术及装备的示范应用》（2018AA001/04）；
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残膜资源化利用过程中,无论采用熔融造粒还是热压制板等工艺流程,均对膜杂中土壤含量有严格限制。目前,新疆棉田残膜回收以机械化方式为主,但机械回收的膜杂物料中存在严重的残膜裹挟土壤现象,膜杂中土壤含量高,导致残膜资源化利用困难。为解决上述问题,开展了交错式多筛体膜杂除土装置设计与试验研究。本文以新疆秋后棉田机收膜杂物料为研究对象,分析机收膜杂中棉秆、残膜、土壤等物料特性,设计了交错式多筛体膜杂除土装置,通过对筛体及膜杂物料运动过程进行运动学、动力学分析,确定了影响筛面物料运动的参数条件;以膜杂筛分效率和除土率为评价指标,通过试验获得了装置结构参数和工作参数对土壤筛分性能的影响规律,确定了最优组合参数。主要研究工作及结论如下:（1）实地调研新疆秋后棉田膜杂物料回收现状及残膜初清理成套设备研究情况,获得了当季机收膜杂中残膜-土壤-棉秆各成分几何尺寸、占比以及膜杂中土壤含水率等数据,结合膜杂除土装置技术要求,确定了总体方案,该装置主要由双曲轴、多筛体、电机、机架等部分组成,各筛体交错运动可一次完成膜秆后抛输送和除土作业。（2）对膜杂除土装置的筛体运动进行理论分析。在对筛体进行运动学分析的基础上,建立筛体运动方程。结合膜杂物料在筛面上的受力分析,得到不同运动状态下膜杂物料在筛面上的运动特征值。对膜土物料起抛过程进行运动分析,得到土壤和残膜在不同时间下的运动轨迹。（3）在理论分析的基础上确定装置结构参数。应用ANSYS软件对曲轴和机架进行模态分析,获得曲轴和机架发生共振的临界条件。应用Solid Works软件对曲轴、筛体等关键零部件进行装配并进行运动算例分析,检验了装置的运动干涉、安全性和可靠性。（4）根据除土装置作业性能要求,以曲轴转速、筛面倾角、筛体振幅为试验因素,以膜杂筛分效率和膜杂除土率为试验指标,运用Box-Benhnken方法,进行了三因素三水平响应曲面试验设计,利用Design-Expert软件对试验结果进行了方差分析,得到了膜杂除土装置作业最佳组合参数:曲轴转速177 r/min、筛面倾角12°、筛体振幅140 mm。在最优组合参数下,试验测得膜杂除土率86.5%,膜杂筛分效率995.6 kg/h。研究结果可为相关膜杂除土装置设计提供参考。
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