铲筛式残膜回收机输膜机构参数优化与试验

第 33卷 第 1期 农 业 工 程 学 报 V ol.33 N o.1 2017年 1月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2017 17 铲筛式残膜回收机输膜机构参数优化与试验严 伟 1,2 ，胡志超 1 ，吴 努 2 ，徐弘博 1 ，游兆延 1 ，周新星 1,2（1. 农业部南京农业机械化研究所，南京 210014；2. 南通大学机械工程学院，南通 226019） 摘 要：垄作残膜回收对机具幅宽要求较高、地膜利用低、垄体高、垄沟残膜回收难、残膜碎片多、埋膜深等特点。铲 筛式残膜回收机对土下残膜具有回收能力，在垄作残膜回收领域具有良好的应用前景。输膜机构缠膜率高和收获后残膜 含土率高是制约铲筛式残膜回收机推广的主要问题，为了提高铲筛式残膜回收机输膜机构作业质量，降低输膜机构的缠 膜率及收获后残膜的含土率，该文运用单因素试验方法得出最优筛面结构形式，在单因素试验基础上运用 Box-Benhnken 的中心组合试验方法对残膜回收机输膜机构的工作参数进行了试验研究，以振动筛振动频率、振动筛振幅、齿片间距进 行三因素三水平二次回归正交试验设计。建立了响应面数学模型，分析了各因素对作业质量的影响，同时，对影响因素 进行了综合优化。试验结果表明：缠膜率影响显著性顺序为振动筛振动频率 齿片间距 振动筛振幅；含土率影响显著性 顺序为齿片间距振动筛振动频率振动筛振幅；最优工作参数组合为振动筛振动频率 3.9 Hz、振动筛振幅 42 mm，齿片 间距 15 mm，对应的缠膜率和含土率分别为 1.72%、32.81%，且各评价指标与其理论优化值的相对误差均小于 5%。研究 结果可为铲筛式残膜回收机输膜机构的结构完善设计和作业参数优化提供参考。 关键词：农业机械；塑料薄膜；优化；输膜机构；单因素试验；响应曲面 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.01.003 中图分类号：S223.5 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-01-0017-08 严 伟，胡志超，吴 努，徐弘博，游兆延，周新星. 铲筛式残膜回收机输膜机构参数优化与试验J. 农业工程学报， 2017，33(1)：1724. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.01.003 http:/www.tcsae.org Yan Wei, Hu Zhichao, Wu Nu, Xu Hongbo, You Zhaoyan, Zhou Xinxing. Parameter optimization and experiment for plastic film transport mechanism of shovel screen type plastic film residue collectorJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(1): 1724. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.01.003 http:/www.tcsae.org 0 引 言 近年来中国对农村农业产业结构的调整力度不断加 大，地膜覆盖种植技术得到了大面积推广，地膜覆盖种 植技术可以提高粮食产量，进而增加农民收入，给农民 带来了一定的经济效益 1-2 。地膜覆盖栽培技术带来了显 著的经济效益，地膜覆盖面积每年都在不断地扩大，覆 膜的年限也在不断地增长，使用过的地膜由于破碎、埋 膜深等原因有很大一部分不能彻底地回收，逐年积累， 滞留在农田里的残膜对作物的根系生长、出苗和产量产 生了严重影响，甚至也影响了农田机械化作业的顺利进 行，残膜回收刻不容缓 3-5 。 中国对残膜回收机械的研究可追溯到 20 世纪 80 年 代，研究至今，各类残膜回收机具被开发出来并得到了 广泛应用 6 。但是，针对垄作地区残膜回收的机具种类并 不多，仅有耙齿式残膜回收机、铲链式残膜回收机、齿 链式残膜回收机与铲筛组合式残膜回收机。从机具的实 收稿日期：2016-04-28 修订日期：2016-10-20 基金项目：公益性行业（农业）科研专项“残膜污染农田综合治理技术方案” （201503105） 作者简介：严 伟，男（汉） ，江苏宿迁人，主要从事农机化装备研发。南 京 农业部南京农业机械化研究所，210014。Email：974916120qq.com 通信作者：胡志超，男（汉） ，陕西蓝田人，研究员，博士，博士生导师， 主要从事农作物收获及产后加工技术与装备研究。南京 农业部南京农业机 械化研究所，210014。Email：zchu369163.com 际使用情况来看，有待攻克和提升完善的技术问题还很 多。耙齿式残膜回收机在实际工作中存在壅土、漏膜现 象；铲链式残膜回收机实际工作中缠膜、漏膜，回收的 残膜含土率高；齿链式残膜回收机壅土、漏膜、缠膜现 象严重；铲筛组合式残膜回收机清土效果好、残膜回收 率高，但是输膜性能较差 7 。针对目前垄作地区残膜回收 机存在的问题，国内对耙齿式、铲链式、齿链式残膜回 收机有了一定的研究 8-10 ，但是针对铲筛组合式残膜回收 机研究较少，且并未对其关键部件结构参数进行优化。 输膜机构是铲筛式残膜回收机的核心工作部件，影响因 素复杂多样且相互制约，有效提高输膜机构的输膜性能 与膜土分离能力是铲筛式残膜回收设备研发中必须重点 考虑的问题之一。 为了攻克输膜机构缠膜、壅土技术难题，提高机具 适应性、保证机具收获质量，本研究以该残膜回收机的 输膜机构为研究对象，以缠膜率、含土率为主控目标， 对影响残膜回收质量的关键参数进行试验研究，筛选出 作业效果最佳的振动筛，分析各参数对作业性能的影响 主次关系，对输膜机构进行优化，寻求输膜机构最优参 数组合，以期为残膜回收机设计与优化提供参考。 1 铲筛式残膜回收机 1.1 工作原理 铲筛式残膜回收机为铲筛组合式残膜回收机，主要农业工程学报（http:/www.tcsae.org） 2017年 18 由挖掘铲 1、机 架 2、传 动 装 置 3、连 杆 机 构 4、飞 轮 5、 限深轮 6、振动筛 7、集膜筐 8 组成，其结构简图见图 1。铲筛式残膜回收机工作原理及工作过程为：残膜回 收机利用拖拉机的三点悬挂装置悬挂于拖拉机的后 部，由拖拉机后动力输出轴通过万向节传送到收获机， 由变速箱输出轴经传动装置 3带动飞轮 5与连杆机构 4 运动，由连杆机构 4 带动振动筛 7 振动。工作中，挖掘 铲将挖起的膜土向后输送至振动筛， 振动筛进行膜土分 离，同时振动筛将分离后的残膜向后输送至集膜筐内， 完成收膜。 1. 挖掘铲 2. 机架 3. 传动装置 4. 连杆机构 5. 飞轮 6. 限深轮 7. 振 动筛 8. 集膜筐 1. Digging shovel 2. Frame 3. Transmission device 4. Connecting rod mechanism 5. Flywheel 6. Depth wheel 7. Vibration sieve 8. Basket of collecting film 图1 铲筛式残膜回收机结构简图 Fig.1 Structural diagram of shovel screen type plastic film residue collector 1.2 输膜机构及影响因素 输膜机构结构简图如图 2 所示，主要包括连杆 1、飞 轮 2、机架 3、振动筛 4。评价输膜机构性能的指标有缠膜 率、含土率。 1. 连杆 2. 飞轮 3. 机架 4. 振动筛 1. Connecting rod 2. Flywheel 3. Frame 4. Vibration sieve 图2 输膜机构结构简图 Fig.2 Structural diagram of plastic film transport mechanism 试验中对各影响因素进行分析，寻求各影响因素的 最优参数组合 11 ，使输膜机构具有良好的输膜性能。对 输膜机构的优化设计须注意以下几点： 通过试验比较 并确定振动筛面的最佳结构形式。 筛孔大小或筛片间 隙选取要合适。筛孔尺寸或筛片间隙如果偏大，有利于 降低含土率，但是容易增加残膜从筛孔或筛片间掉落的 几率，同时孔间或筛片之间易挂膜缠膜；如果尺寸偏小， 膜土分离效果变差，会出现拥堵、膜土难分离现象。 振动筛振动频率设计要合理，振动筛振动频率过小膜土 在筛面不会被抛起 12-13 ，膜土分离率将会降低；振动 筛振动频率过大，机具振动加大，工作可靠性降低。 振幅选取要合理 14-15 ，振幅选择过小，残膜通过筛面 有效时间长，容易增加残膜缠绕筛面的几率；振幅选择 过大，膜土通过筛面有效时间短，会出现膜土分离不彻 底现象。 综上分析，确定输膜机构性能的试验因素为振动筛 振幅、振动筛振动频率、筛孔大小或筛片间隙和筛面结 构形式。 2 筛面结构形式单因素试验 为了确定最佳筛面结构形式，在试验条件固定的情 况下，进行不同筛面结构形式输膜效果试验，根据试验 结果确定最佳筛面结构形式。 2.1 试验条件 残膜回收试验在江苏农业科学院收获后的花生地进 行，试验地种植模式为垄作花生单垄双行，土壤类型沙 土， 含水率 10% （0100 mm土深） ， 所覆膜为厚度 0.008 mm 的黑膜，垄宽 900 mm，覆膜宽度 680 mm，垄 高 110 mm， 机具作业速度 1 m/s，振动筛振动频率 3.3 Hz，振动筛振 幅 60 mm，筛面尺寸 1 000 mm 1 100 mm。 2.2 试验仪器与设备 试验仪器设备主要有福田雷沃 254 拖拉机、铲筛式 残膜回收机、圆孔筛、编织筛、锯齿筛（锯齿形、齿高 10 mm） 、水分测定仪、电子天平、计算器、皮尺、转速 表等。圆孔筛筛孔直径 20 mm，筛面总镂空面积 0.52 m 2 ； 编织筛采用方孔编制形式，方孔长宽均为 20 mm，总镂 空面积 0.52 m 2 ；锯齿筛齿片间距 20 mm，总镂空面积 0.52 m 2 。筛面结构形式如图 3 所示。 a. 圆孔筛 b. 锯齿筛 c. 编织筛 a. Circular pore screen b. Saw tooth screen c. W oven screen 图3 筛面结构形式 Fig.3 Screen surface structure 2.3 评价指标的测定 试验选择土壤含水率基本相同的试验地作为测区， 测区长度不少于 100 m 16 。 每次试验结束将集膜筐内土壤 称重，并将收集好的残地膜洗净晾干后称其质量，分别 测定缠膜率、含土率作为评价指标，上述评价指标计算 方法如下： 1）缠膜率 Y 1 ： 100 2 1 1 1 m m m Y （1） 式中 Y 1 为缠膜率，%；m 1 为测区内缠绕在机器上地膜的 质量，g；m 2 为测区内集膜箱内残地膜的质量，g。 2）含土率 Y 2 ： 100 2 0 0 2 m m m Y （2） 式中 Y 2 为含土率， %； m 0 为测区内集膜筐内土壤的质量， g。 2.4 试验结果与分析 表 1 为不同筛面结构形式试验结果。由表 1 可知， 固定其他条件不变，锯齿筛筛面结构形式缠膜率、含土 率均低于其他筛面结构形式。圆孔筛筛分精度高、不易第 1期 严 伟等：铲筛式残膜回收机输膜机构参数优化与试验 19 磨损、寿命长 17-19 ，但圆孔筛输送能力差，拥堵，膜土 分离效果差，圆孔之间易缠膜。编织筛不易拥堵，有利 于膜土分离，但是编织筛顺畅性差，横杆缠膜严重，有 些甚至堵塞方孔，不利于膜土分离与残膜输送。锯齿筛 筛分精度高，锯齿条松破土性能较好，有利于土壤从齿 片间通过，同时锯齿条也可以阻止残膜向下滑移并增强 抛送能力，有利于残膜向上输送。综合比较分析可知， 锯齿筛各方面性能优于圆孔筛与编织筛，所以筛面结构 形式选用锯齿筛。 表1 不同筛面结构形式试验结果 Table 1 Test results under different screen surface structure 筛面结构形式 Screen surface structure 缠膜率 Wrap plastic film/% 含土率 Soil content/% 圆孔筛 Circular pore screen 3.6 96.2 锯齿筛 Sawtooth screen 3.1 34.3 编织筛 Woven screen 86.7 46.2 3 参数优化试验 试验条件、试验仪器设备、评价指标与单因素试验 相同，在此不再展开叙述。 3.1 试验设计与方法 在上述单因素试验基础上，并依据 Box-Benhnken 中 心组合设计理论 20-21 ，以缠膜率 Y 1 、含土率 Y 2 作为响应 值，对振动筛振动频率、振动筛振幅、锯齿筛齿片间距 开展响应面试验研究。试验过程中通过曲柄在飞轮的不 同连接位置来调节振幅，通过更换传动链轮来调节振动 筛振动频率。采用三因素三水平二次回归正交试验设计 方案，对影响缠膜率、含土率的 3 个主要参数组合完成 优化。试验中，振动筛振动频率 2.3 Hz，膜土分离效果 差； 振动筛振幅40 mm， 输膜性能较差； 齿片间距 8 mm 膜土分离效果差；振动筛振动频率 4.3 Hz，机器共振现 象严重；振动筛振幅 80 mm，膜土分离效果差；齿片间 距 20 mm，残膜现象严重；因此振动筛振动频率选取 2.34.3 Hz；振动筛振幅选取 4080 mm；齿片间距选 取 820 mm。因素及水平设计见表 2。 表2 试验因素和水平 Table 2 Factors and levels of test 试验水平 Levels 振动筛振动频率 Vibration frequency of vibrating screen x 1 /Hz 振动筛振幅 Amplitude of vibrating screen x 2 /mm 齿片间距 Distance between jagged piece x 3 /mm 1 2.3 40 8 0 3.3 60 14 1 4.3 80 20 3.2 数据分析与处理 试验数据采用 Design-Expert8.0.6.1 软件对缠膜率与 含土率进行二次多项式回归分析，通过对回归方程的分 析来寻求最优工作参数，并利用响应面分析法对各因素 相关性和交互效应的影响规律进行分析研究，寻求最佳 参数组合。 3.3 结果与分析 3.3.1 试验结果 根据 Box-Behnken 试验原理设计三因素三水平分析 试验 22-24 ，试验方案包括 17 个试验点，其中包括 12 个 分析因子， 5个零点估计误差， 试验方案与响应值见表 3。 表3 试验设计方案及响应值 Table 3 Experiment design and response values 响应值 Response values 序 号 No. 振动筛振动 频率水平 Level of vibration frequency of vibrating screen X 1 振动筛 振幅水平 Level of amplitude of vibrating screen X 2齿片间距水平 Level of distance between jagged piece X 1缠膜率 Wrap plastic film Y 1 /% 含土率 Soil content Y 2/ % 1 0 0 0 1.84 38.26 2 1 1 0 1.74 36.68 31 1 0 1.72 34.36 4 0 0 0 1.95 41.26 5 1 1 0 8.76 56.69 60 1 1 1.71 83.63 7 1 0 1 3.14 32.69 8 1 0 1 7.12 96.46 90 1 1 1.82 92.26 10 1 0 1 8.29 52.36 11 0 0 0 1.75 37.65 12 0 0 0 2.32 42.35 13 1 1 0 6.79 70.56 14 0 1 1 3.36 34.36 15 0 1 1 4.26 32.28 16 1 0 1 1.76 87.36 17 0 0 0 2.24 36.36 3.3.2 回归模型建立与显著性检验 根据表 3 中的数据样本，利用 Design-Expert8.0.6.1 软件开展多元回归拟合分析寻求最优工作参数，建立缠 膜率 Y 1 、含土率 Y 2 对振动筛振动频率水平 X 1 、振动筛振 幅水平 X 2 、齿片间距水平 X 33个自变量的二次多项式响 应面回归模型，如式（3）式（4）所示，并对回归方 程进行方差分析 25 ，结果如表 4 所示。 1123 34 12 13 34 2 23 1 42 2 23 47.01 0.35 0.14 0.19 4.15 10 1.46 10 2.10 10 6.98 10 5.53 10 0.02 YXXX XX XX XX X XX （3） 21 23 33 12 13 32 23 1 32 2 23 282.22 0.87 0.27 17.25 2.41 10 7.34 10 0.01 2.36 10 4.76 10 0.54 YX XX XX XX XX X XX （4） 由表 4 分析可知，响应面模型中的缠膜率 Y 1 、含土 率 Y 2 模型 P 0.000 1，表明回归模型高度显著；失拟项 P 0.05（分别为 0.100 9、0.060 7） ，表明回归方程拟合度 高；其决定系数 R 2 值分别为 0.989 9、0.984 2，表明这 2农业工程学报（http:/www.tcsae.org） 2017年 20 个模型可以解释 98%以上的评价指标。因此，输膜机构 工作参数可以用该模型来优化。 各参数对回归方程的影响作用可以通过 P 值大小反 应，P 0.01 表明参数对模型影响极显著，P 0.05 表明参 数对模型影响显著。缠膜率 Y 1 模型中有 3 个回归项影响 极显著（P0.05）分别为 X 1 X 3 、X 2 X 3 、 2 2 X ；模型 Y 2 中有 5 个回 归项对试验影响不显著 （P>0.05） ， 分别为 X 2 、 X 1 X 2 、 X 1 X 3 、 X 2 X 3 、 2 2 X 。剔除模型不显著回归项，对模型 Y 1 、Y 2 进行 优化，如式（5）式（6）所示，分析优化后的模型， 根据模型 Y 1 、Y 2 的 P 值（分别为 P0.000 1、P0.001) 与模型 Y 1 、Y 2 的失拟项 P值（分别为 0.131 、0.0557）可 知优化模型可靠。 表4 回归方程方差分析 Table 4 Variance analysis of regression equation 缠膜率 Wrap plastic film 含土率 Soil content 方差 来源 Source 平方和 Sum of squares 自由度 Degree of freedom F值 F value 显著水平 Significant level P 平方和 Sum of squares 自由度 Degree of freedom F值 F value 显著 水平 Significant level P 模型 Model 100.70 9 76.39 齿片间距>振动筛振幅； 各因素对含土率贡献率大小顺序为：齿片间距>振动筛振 动频率>振动筛振幅，分析结果如表 5 所示。 1 1 0 1 1 F F F （7） 2 j 1 1 2 jj i j XX X X X i K j=1,2,3 i j （8） 式中： F 为回归方程中各回归项的 F 值；为回归项对 F 值的考核值；K Xj 为各因素贡献率。 表5 各因素贡献率分析 Table 5 Analysis on contribution rate of each factor 各因素贡献率 Factors contribution rate 评价指标 Response values 振动筛振动频率 Vibration frequency of vibrating screen 振动筛振幅 Amplitude of vibrating screen 齿片间距 Distance between jagged piece 贡献率顺序 Rank of contribution rate 缠膜率 Wrap plastic film 2.42 1.77 2.07 X 1 >X 3 >X 2 含土率 Soil content 2.27 1.12 2.43 X 3 >X 1 >X 23.3.4 交互因素对性能影响规律分析 根据回归方程分析结果，利用 Design-Expert8.0.6.1 软件绘制响应面图，根据响应面图考察振动筛振动频率、 振动筛振幅、齿片间距交互因素对响应值 Y 1 、Y 2 的影响。 1）交互因素对缠膜率的影响规律分析 振动筛振动频率、振动筛振幅、齿片间距交互因素 对响应值 Y 1 影响的响应面曲线图见图 4。图 4a 为齿片间 距位于中心水平（14 mm）时，振动筛振动频率与振动筛 振幅对缠膜率 Y 1 交互作用的响应面图， 从图 4a可以看出， 增大振动筛振动频率和振动筛振幅有助于降低缠膜率； 图 4b 为振动筛振幅位于中心水平（60 mm）时，振动筛 振动频率与齿片间距对缠膜率 Y 1 交互作用的响应面图， 从图 4b 可以看出，缠膜率的降低可以通过增大振动筛振 动频率和减小齿片间距实现；图 4c为振动筛振动频率位 于中心水平（3.3 Hz）时，振动筛振幅与齿片间距对缠膜 率 Y 1 交互作用的响应面图，从图 4c 可以看出，缠膜率的 降低可以通过增大振动筛振幅和减小齿片间距实现。 此外从各因素对响应值 Y 1 影响的响应图中（图 4） 可以得知， 响应面变化规律与回归方程方差分析结果 （表 4）及模型（5）一致，总体影响趋势为振动筛振动频率 越高、振动筛振幅越大、齿片间距越小，则残膜率越低， 反之则缠膜率高。其主要原因为：当振动筛振动频率加 大时，残膜从筛面被抛起的能力增强；当振动筛振幅增 大时，残膜通过筛面的有效时间少；当齿片间距减小时， 筛面自缠绕概率低。 2）交互因素对含土率的影响规律分析 振动筛振动频率、振动筛振幅、齿片间距交互因素 对含土率 Y 2 影响的响应面曲线图见图 4。图 4d 为齿片间第 1期 严 伟等：铲筛式残膜回收机输膜机构参数优化与试验 21 距位于中心水平（14 mm）时，振动筛振动频率与振动筛 振幅对含土率 Y 2 交互作用的响应面图， 从图 4d可以看出， 含土率的降低可以通过增大振动筛振动频率和减小振动 筛振幅来实现；图 4e 为振动筛振幅位于中心水平 （60 mm）时，振动筛振动频率与齿片间距对含土率 Y 2 交互作用的响应面图，从图 4e 可以看出，增大振动筛振 动频率与齿片间距有助于降低含土率；图 4f 为振动筛振 动频率位于中心水平（3.3 Hz）时，振动筛振幅与齿片间 距对含土率 Y 2 交互作用的响应面图，从图 4f 可以看出， 增大齿片间距和降低振动筛振幅有助于降低含土率。 此外从各因素对响应值 Y 2 影响的响应图中（图 4） 可以得知， 响应面变化规律与回归方程方差分析结果 （表 4）及模型（6）一致，总体影响趋势为振动筛振幅越小、 振动筛振动频率越高、齿片间距越大含土率越低，反之 则含土率越高。其主要原因为：当振动筛振动频率加大 时，土壤被抛起的频率越高；当振动筛振幅减小时，土 壤有效分离时间长，筛分率高；当齿片间距加大时，土 壤透筛率高，含土率低。 图4 振动筛振动频率、振幅及齿片间距交互因素对缠膜率和含土率的影响 Fig.4 Effects of interactive factors of vibration frequecy, amplitude and distance between jagged pieces of vibrating screen on wrap plastic film and soil content 4 参数优化与验证试验 4.1 参数优化 为了使输膜与膜土分离性能最佳，因此必须要求缠 膜率较低、含土率较低，根据交互因素对缠膜率及含土 率影响效应分析可知：要获得较低的残膜率，就必须要 求振动筛振动频率高、振动筛振幅小、齿片间距小；要 获得较低含土率，就必须要求振动筛振动频率不应过高、 振动筛振幅小、齿片间距大。为了寻求满足输膜与膜土 分离性能的最佳参数组合，考虑各因素对响应值的影响 不尽相同，因此，必须进行多目标优化。 本研究针对输膜机构工作参数优化，要求满足缠膜 率低、含土率低的输膜作业要求。其目标函数如式（9） 所示。 j min 11 0 1, 2, 3 1, 2 f j X Yf （9） 式中 Y fmin 为响应值中最小值。 为了得到各因素最优工作参数，采用 Design-Expert 软件对各参数进行优化求解。 当振动筛振动频率为 3.85 Hz、 振动筛振幅为 42.04 mm、齿片间距为 15.11 mm时，此时 缠膜率为 1.68%、含土率为 31.69%。 4.2 试验验证 为了验证模型预测的准确性，采用上述参数在江苏 农业科学院收获后的花生地进行 3 次重复试验。考虑试 验的可行性，将振动筛振动频率设置为 3.9 Hz、振动筛振 幅为 42 mm、齿片间距为 15 mm，在此优化方案下进行 试验，结果见表 6。 农业工程学报（http:/www.tcsae.org） 2017年 22 表6 优化条件下各评价指标实测值 Table 6 Experimental value of evaluation indices at optimal condition 项目 Item 缠膜率 Wrap plastic film/% 含土率 Soil content/% 试验平均值Average 1.72 32.81 优化值 Optimal value 1.68 31.69 相对误差 Relative error 2.4 3.5 通过分析表 6 结果可知，各响应值试验值与理论优 化值均比较吻合，试验值与理论优化值相对误差均小于 5%，因此，参数优化模型可靠。在收膜作业时，采用该 优化参数组合，即振动筛振动频率 3.9 Hz、振动筛振幅为 42 mm、齿片间距为 15 mm，此时缠膜率为 1.72%，含土 率为 32.81%。 5 结论与讨论 1）采用 Box-Benhnken 中心组合试验方法对振动筛 振动频率、振动筛振幅、齿片间距对缠膜率、含土率的 影响趋势进行了分析并建立了优化模型，通过试验验证 了模型和优化结果进行准确性，实测值与优化值相对误 差均小于 5%，表明模型可靠性较高。 2）输膜机构各因素对缠膜率影响显著顺序为振动筛 振动频率 齿片间距 振动筛振幅；各因素对含土率影响 显著顺序为齿片间距振动筛振动频率振动筛振幅。 3）输膜机构最优工作参数组合为振动筛振动频率 3.9 Hz、振动筛振幅 42 mm、齿片间距 15 mm，试验结果 为缠膜率 1.72%、含土率 32.81%。 4）该试验对输膜机构工作参数开展多因素分析，研 究各因素对缠膜率、含土率的影响。由于本试验针对锯 齿条仅仅考虑了齿片间距工作参数，对土壤含水率、齿 片的形状、齿片高度等因素未开展全面试验，因此在后 续输膜机构研究中因综合考虑上述因素； 5） 铲筛式残膜回收机虽然收膜完整， 残膜回收率高， 但是实际工作中作业效率还不够高，后续机具研发建议 增大作业幅宽， 由单垄收获改为双垄收获， 提升作业效率。 参 考 文 献 1 毕继业，王秀芬，朱道林. 地膜覆盖对农作物产量的影响 J. 农业工程学报，2008，24(11)：172175. 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