随着我国目前地膜使用量和覆膜面积的不断增加,残留在农田中的“白色污染”也日益严重,造成农田生态环境的严重污染,因此迫切需要研发残膜回收设备。我国目前现有的残膜回收机根据拾膜机构的不同主要有齿链式、弹齿式、伸缩杆齿式、铲筛式及耙齿式等,其工作原理都是将残膜和杂物一起捡拾回收,然后再进行除杂分离,由于残膜回收时膜上有土壤、秸秆、棉壳等杂物,膜杂一起捡拾易使残膜与秸秆等杂物缠绕在一起,回收后残膜含杂率过高,且拾膜机构存在着结构复杂、能耗较高等现象。因此本项目提出一种气吹式残膜卷收机,即在残膜回收前利用风力将残膜与膜上土壤杂物分离,然后通过自张弛式拾膜输送辊将清洁后的残膜拾起并输送至卸膜板,残膜在卸膜板处卸去并滑落至卷膜装置。具体研究内容如下:(1)实地调研新疆棉田在秸秆还田后残膜回收前田地情况。通过实地调查测量和称重得到地表残膜上土壤秸秆等杂物在残膜上分布情况及含量;收集地表残膜并进行清洗晾干,对地表残膜进行力学性能拉伸实验。(2)根据国内残膜回收机的设计要求完成气吹式残膜卷收机的整机方案设计,分析整机工作原理,并对整机各零件进行设计分析,完成边膜铲、气吹式膜杂分离装置、自张弛式拾膜输送辊、卸膜板、卷膜装置的设计。(3)使用Fluent流体仿真软件对气吹式膜杂分离装置进行了内流场仿真分析,模拟当装置的进风口风速分别在20 m/s、30 m/s和40 m/s情况下装置内腔和出风口处风速大小及分布情况。根据仿真分析结果对装置进行参数优化,并在Fluent软件中对优化结果进行虚拟验证。(4)使用ANSYS Workbench对自张弛式拾膜输送辊上的角铁和杆齿进行有限元分析,根据分析结果得出模型最大变形量、等效应变最大值、等效应力最大值。验证分析结果是否符合杆齿工作要求。(5)搭建实验台架并分别对自张弛式拾膜输送辊和气吹式膜杂分离装置进行正交实验,采用三因素三水平二次回归正交实验方案,使用Design-Expert软件对实验结果进行方差分析,分别建立了各自因素参数对实验指标残膜回收率和膜杂分离率的回归方程,确定了各自因素参数对残膜回收率和膜杂分离率影响水平大小,分别得到自张弛式拾膜输送辊和气吹式膜杂分离装置的最优工作参数组合,分别为:当自张弛式拾膜输送辊的前进速度为0.78 m/s,拉伸弹簧形变量为41.35 mm,杆齿入土深度为98.30 mm,其残膜回收率最优值为90.44%;当气吹式膜杂分离装置前进速度为0.82 m/s、出风口风速为35.73 m/s、出风板倾角4.33°,此时装置的膜杂分离率最优值为93.77%。并在实验台架上对最优参数组合进行实验验证。