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大學
畢業(yè)論文（設計）開題報告
課題名稱 分區(qū)式殘膜回收機的設計
學生姓名
學 號
所屬學院
專 業(yè)
班 級
指導教師
起止時間
機械電氣化工程學院教務辦制
填 表 說 明
一、學生撰寫《開題報告》應包含的內(nèi)容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析；
4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進度計劃；
7、主要參考文獻（不少于7篇）。
二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。
三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。
一、本課題來源及研究的目的和意義
1.本課題來源：自選題
2.目的與意義：
2.1 地膜覆蓋的作用
（1）保持土壤水分，增加作物抗旱能力，提高成活率。
（2）改善光照條件，提高光和效率。
（3）抑制雜草生長和病蟲的危害，提高農(nóng)作物的品質(zhì)。
（4）地膜覆蓋技術遏制了土壤中鹽分的上升，對于鹽堿地的作物起到了很好的保護作用。
（5）地膜覆蓋技術有效的將自然力與土壤之間分離開來，減少了自然力對土地的破壞，尤其是對翻耕之后的土地作用更大。
（6）因為地膜的保溫保墑作用，使許多農(nóng)作物逐漸向北方低溫適作區(qū)推移，充分有效地利用了我國的耕地資源。
2.2殘膜污染產(chǎn)生的問題
（1）影響土壤物理性狀，降低土壤肥力
大量殘留的農(nóng)用地膜在土壤中很難被分解，影響土壤中的水，肥，氣活動，給土壤環(huán)境帶來嚴重污染，不利于農(nóng)業(yè)的生態(tài)生態(tài)平衡。其表現(xiàn)在：一是破壞土壤的通透性和團粒結(jié)構(gòu)的形成，使土壤上下隔離，形成斷層，造成土壤板結(jié)，降低了土壤的吸水保水能力，導致有水下不去，有漿上不來，使土壤的物理性得不到充分發(fā)揮。二是地膜的殘留會使土壤膠體吸附能力降低。
（2）影響作物生長發(fā)育，造成減產(chǎn)
地膜在土壤中，使種子不能很好地發(fā)芽，即使發(fā)芽，根系也因無法穿透地膜而扎不下去，達不到根深蒂固的目的，作物易遭受災害。如果種子播到殘膜下面，發(fā)芽后也生長不出來，造成缺苗斷條，使作物減產(chǎn)。殘膜覆蓋連續(xù)15年之后，耕地會顆粒無收。
（3）危害人體健康
農(nóng)膜生產(chǎn)過程中添加一些助劑，當農(nóng)膜廢棄在田間或土壤里時，其中的助劑會向土壤和水中滲透，會污染大氣，土質(zhì)和水域等。特別是一些重金屬有毒添加劑，會通過土壤富集于蔬菜，糧食及動物體中，人食用后直接影響健康。
（4）破壞環(huán)境，有礙觀瞻
殘膜被丟棄于田頭地角，積存于排泄渠道，散落于水體或亂掛在樹枝桿頭，成為白色污染的重要標志，既不雅觀還可能纏繞犁頭和播種機輪盤，影響田間作業(yè)。
2.3殘膜污染的治理
（1）提高地膜的質(zhì)量，改變現(xiàn)在廣泛使用的地膜厚度。實驗結(jié)果表明，使現(xiàn)有的
0.008mm厚的地膜增加到 0.012mm,同時增加一些抵抗老化的化學物質(zhì)，這樣不僅提高了地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的作用，同時也可以使地膜重復利用和快速回收。
（2）從生產(chǎn)實際的角度出發(fā)，根據(jù)農(nóng)藝要求不同來提高地膜的使用效率和回收效率。例如可以更具不同地區(qū)的地勢，地貌，氣候變化來找出收取地膜的最佳時期。這樣既有利于農(nóng)作物的生長也能很好的回收殘膜。
（3）隨著地膜覆蓋種植技術的廣泛應用?；厥諝埬さ墓ぷ饕仓饾u加大，想依靠人工來對殘膜進行收取已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要了。因此要加大殘膜回收機械的研制與改良，使地膜回收工作更高效、更環(huán)保。
（4）加強對一些新的可降解地膜的研究與推廣利用，從而減少普通地膜的使用。如目前我國正在努力開發(fā)研制的光降解地膜、生物降解地膜、和液態(tài)降解地膜等。這些種類的地膜可以從根本上解殘膜回收，殘膜污染的問題。
二、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
1、國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析
目前我國所使用過和理論研究度過的殘膜回收機有幾十種。按殘膜回收的時間劃分分為三類：苗期殘膜回收機械，秋后作物收獲完成之后的殘膜回收機械，春天播種之前殘膜回收機械。
1.1苗期殘膜回收機械
(1) 卷膜式棉花苗期殘膜回收機
該機具在苗期回收殘膜是可以依次完成起膜、送膜、卷膜等收膜工序。這一機具通過卷膜滾進行收膜，收取的膜成卷，減少了二次污染。
(2) 棉花苗期地膜回收機
該機具是一種不扎膜、不挑膜，而是從膜下將膜拱起，自動抖掉膜上積土，順利卷膜且極少傷苗的棉花苗期收膜機。它采用起膜鏟和扁紡捶狀抖土滾相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，能很好地實現(xiàn)膜苗、膜土分離，地膜回收率不低于 95.7%。
(3) CSM-130B 型齒鏈式懸掛收膜機
該機具屬于國家專利產(chǎn)品，由兵團農(nóng)機技術推廣站和農(nóng)八師 134 團共同研制設計。主要用在苗期收膜，在收膜導輪與抓膜齒鏈的共同作用下，加上殘膜本身的強度，使殘膜被提升的同時從植株上取下，而不破壞植株。
1.2秋后殘膜回收機
（1）4CM系列殘膜回收整地機
此機具利用掘鏟將土塊、地膜、雜物一并鏟起。土塊被壓碎滾壓碎還田，雜物和地膜被齒刺式分離輸送帶運往集膜裝置。在機架底部有碾壓板完成整地。該機型在 2011 年 5 月的農(nóng)機博覽會上很受參會人員的青睞。
（2）彈齒式收膜機
該機具工作時，先由松土器松土和起膜鏟將膜鏟起，然后用彈齒拾膜輪將殘膜收起。該機具適用于 700mm 和 1000mm 的壟作，適用性較好，收膜率高達 91.6%。
（3）梳齒滾筒式殘膜回收機
該機工作時，由 20KW 小型拖拉機懸掛拖帶，先由撿拾滾筒上的片狀勾膜齒進行一次撿膜，再由緊跟在后面的摟膜齒進行二次摟膜。該機具結(jié)構(gòu)簡單，殘膜回收率高，便于維護，符合農(nóng)民的要求
1.3春播前殘膜回收機械
春播前對殘膜進行回收，此時的殘膜由于在地里時間較長，由于風沙等原因作用下使大部分殘膜成為了小碎片，加上播前整地時間緊，所以此階段殘膜回收作業(yè)難度較大。主要有以下幾種機型：
(1) CMJ-5 型春秋兩用密排彈齒式殘膜回收機
該機的主要用途是在播種前對地表殘膜進行回收。在小四輪拖拉機的脫引下，機具上的前排齒和后排齒進行摟膜。這種機具重量輕，不需保養(yǎng)，作業(yè)成本低，深受廣大職工的歡迎。
(2) IMS-450 型彈齒摟膜機
該機由農(nóng)七師 127 團彈簧廠生產(chǎn)。適用于播前整地后。機具由輪齒式拖拉機后懸掛，拖拉機前進中，彈齒入土將殘膜和秸稈雜物撿拾成條，達到一定數(shù)量后，通過排膜結(jié)構(gòu)將其卸下。
(3) 4MQ-1.5 型吸氣式殘膜回收機
該機工作時挑膜輪將殘膜挑離地面，至風機吸口處，由風機產(chǎn)生負壓氣流將殘膜吸入風機，再吸送到集膜箱中。
1.4我國殘膜回收機主要存在的問題
（1）作業(yè)功能單一，作業(yè)環(huán)節(jié)較長，殘膜回收率低，通常只有60%—70%，且回收后的殘膜潔凈度極差，膜,稈，土混合相當嚴重，無法二次利用，形成了新的廢棄物群，加大了運輸成本。
（2）機具作業(yè)速度較低，因而導致生產(chǎn)率底下，經(jīng)濟效益不明顯，且回收時間較長，機具作業(yè)適應性和可靠性較差，難以發(fā)揮機具效率。
（3）在耕后的耕作層中進行殘膜回收時，對已耕松的農(nóng)田造成機械壓實，因此，為解決這一問題，可改為播種前整地時使用殘膜回收機械。
（4）耕前的殘膜都較碎小，難以揀拾，迫使在研制殘膜回收機械時不得不較密排列其揀拾稈齒，以提高其工作能力，并且進行耕前殘膜回收的機械大都是聯(lián)合作業(yè)機械，這類機械機構(gòu)復雜，笨重。因此，目前國內(nèi)與其配套的絕大多數(shù)是中型輪式拖拉機，在動力儲備方面均是較弱環(huán)節(jié)。
2、國外研究現(xiàn)象以及分析
由于殘膜難降解，對土地污染嚴重，因此世界各國在殘膜回收方面都做了大量的努力,爭取早日解決殘膜污染問題。
（1）英國和前蘇聯(lián)主要采用懸掛式回收機。在進行收膜候時，松土鏟將壓膜土耕松，然后將殘膜收卷到羊皮網(wǎng)或金屬網(wǎng)上，收好的地膜洗后備用。
（2）以色列在殘膜回收方面的研究起步比較早，主要是利用收卷的方式來收膜，因為以色列使用的地膜較厚，強度較大，覆蓋時間段，所以地膜收凈率非常高。
（3）日本國家的土壤土質(zhì)疏松，并且使用的地膜在質(zhì)量要求的標注較高，覆蓋期大約在 1.5—3個月，地膜保留較完整，清理起來較容易。
（4）美國主要采用卷膜式的殘膜回收機械，利用卷膜滾將地膜從地表卷起。如 Sawyer 開發(fā)的就是這種類型的殘膜回收機械。
（5）歐洲國家主要采用高強度，耐老化的地膜。另一方面他們積極研制可降解免收地膜。
綜上所述，本課題研究的是一種適用于苗期可收獲后殘膜回收機，可將覆蓋在地表的殘膜，分為三個區(qū)，即中間收膜部分，兩邊收膜部分，中間收膜部分用于回收兩壟之間的殘膜，而兩邊埋在土里的殘膜則通過兩邊收膜部分進行回收。
三、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可靠性分析
3.1、分區(qū)式殘膜收獲機工作過程
機具與拖拉機三點懸掛聯(lián)接，作業(yè)時拖拉機液壓系統(tǒng)置于懸浮狀態(tài)，該分區(qū)式殘膜回收機上的四個邊架將該分區(qū)式殘膜回收機分為中間收膜部分和兩邊收膜部分。在中間收膜部分的邊架兩端上裝有切膜裝置，將在距離棉桿根部 2cm 處的薄膜切開，安裝在兩邊架之間的收膜裝置將切斷的兩壟之間的殘膜回收起來。對于收取邊膜的部分也是同樣在拖拉機的牽引下，切膜裝置將薄膜在距離棉桿根部2cm的地方切斷，然后起膜裝置將埋在土里的邊膜鏟于地表，后邊的收膜裝置將其卷起，待拖拉機到達田間地頭的時候，液壓系統(tǒng)將分區(qū)式殘膜回收機提升起來通過卸膜裝置卸膜，完成一次收膜過程。
(1)設計一款分區(qū)式殘膜收獲機，以小型拖拉機為牽引動力。
(2)改變以往殘膜回收機械效率低的現(xiàn)狀，提高其回收率。
（3）提高機具的作業(yè)速度，進一步提高其生產(chǎn)率，增強經(jīng)濟效益。
(4)改變復雜結(jié)構(gòu)，降低成本，實現(xiàn)普及。
3.2可靠性分析
本裝置主要對殘膜進行回收，能對混合物進行簡單的分離，綜合國內(nèi)殘膜回收機技術發(fā)展現(xiàn)狀分析，國內(nèi)殘膜回收技術比較成熟，本課題主要介紹了要設計的主要問題以及思路。綜上所述，該設計是可行的。
四、課題研究的關鍵內(nèi)容及其解決思路
4.1、課題的研究內(nèi)容
該機械動力源為小型拖拉機，通過拖拉機動力輸出工作。包括框架，切膜裝置，起膜裝置，收膜裝置，卸膜裝置幾部分組成，研究過程如下：
（1）分區(qū)式殘膜回收機的工作原理，根據(jù)大學學習的農(nóng)業(yè)機械學以及農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)管理學知識。
(2)分區(qū)式殘膜回收機的整體框架的研究，框架是整個機械的支撐裝置。查找相關文獻專利說明。
(3)進行起膜裝置的研究，重點是起膜工具的研究，這一部分用來將膜掀起。
(4)進行切膜裝置的合理設計，這一部分用來切膜分膜。
(5)對收膜裝置及卸膜的研究，這是用來回收膜及卸掉膜。
(6)最后進行整體的改進，提高回收效率，保證回收質(zhì)量。
4.2、關鍵問題及解決思路
(1)起膜工具及起膜角度的設計，查閱資料以及進行實驗研究，做出合理的方案。
(2)初步確定回收裝置的設計，主要是回收工具及其分布。
(3)殘膜回收機起膜角度進行了設計計算。
(4)殘膜回收機裝配方案 ,以符合起膜要求, 對起膜裝置的運動進行了分析。
（5）卸膜部分的研究，參照以往回收機械進行改造。
五、完成本課題所必須的工作條件
（1）知識方面：運用具備的學科知識，如農(nóng)業(yè)機械學，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理學，機械設計基礎，機械綜合設計，機械制造基礎等。
（2）硬件方面：有個人計算機，利用計算機等查閱工具，查閱有關資料選擇相關參數(shù)及材料,設計殘膜回收機構(gòu)。
（3）軟件知識：運用塔里木大學圖書館各種在線網(wǎng)絡資源，搜集相關資料。
（4）運用Solidworks，pore軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。
（5）運用三維設計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行仿真。
六、完成本課題的工作方案及進度計劃
6.1工作方案：
1.查找大量關于殘膜回收機原理設計出分區(qū)式殘膜回收機的雛形。
2.繪制所有零部件并查閱相關說明，各零部件尺寸要達到合適效果。
3.組裝裝配圖并生成三維立體模型，觀察效果并加以改進。
6.2進度計劃
第 一 周：查找分區(qū)式殘膜回收機的相關資料并且熟悉課題內(nèi)容。
第 二 周：撰寫開題報告，制定總體方案。
第三周至第八周：設計分區(qū)式殘膜回收機裝置的三維實體模型圖，并生成關鍵部件及裝配圖工程圖。
第 九 周：殘膜回收裝置進行切膜設計和起膜設計。
第 十 周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。
第十一周：編寫答辯提綱，準備答辯。
第十二周：答辯
七、主要參考文獻
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學生簽名
年 月 日
指導教師審閱意見
指導教師簽名
年 月 日