地膜覆盖种植是棉花的主要种植模式,因其能够提高棉花质量,增加棉花产量而被农民广泛使用。但使用后的地膜却未及时回收,大量地膜残留在土壤中,对土壤的结构及物理特性造成破坏限制了农业的增产增收,对农业生态环境造成了严重的破坏,近年来残膜污染问题日益严重,残膜回收迫在眉睫。随着农业机械化的发展,残膜回收机械化已成为一种必然趋势,结合播前阶段田间残膜面积小、回收难度大等问题设计一种可与整地机配套使用的残膜回收装置,重点对装置的关键机构的结构参数和作业性能进行研究,对捡膜机构的关键作业部件进行运动特性分析,运用仿真分析软件对捡膜机构关键作业部件进行运动轨迹仿真分析,并制作试验台和样机,进行试验寻求样机最优工作参数组合,为样机的改进提供理论依据。主要开展的研究内容如下:(1)对播前阶段作业环境进行测定分析。通过田间调研获取土壤坚实度、含水率等参数,统计分析了土壤深度在0~50 mm,0~100 mm之间土壤中残膜的含量,分析了在0~50 mm深度土壤中残膜面积在小于4 cm~2、4~25 cm~2、大于25 cm~2三个区域内残膜的分布规律,对残膜进行悬浮速度、抗拉特性试验研究为后续的设计提供支撑。(2)装置关键部件的机构设计。根据播前阶段田间作业环境测定参数以及残膜的物理特性试验,确定装置的总体设计方案;确定了捡膜机构的结构参数、捡膜钉齿数量及排布规律;确定脱膜机构结构参数,脱膜罩的结构参数。(3)装置关键部件的研究与分析。运用运动学分析法对捡膜机构进行分析计算,获得捡膜机构运动方程及满足作业要求的作业参数取值范围,最终确定机具前进速度v在1.11~1.94 m/s之间,捡膜机构转速ω大于7.72 rad/s,运用ADAMS软件对捡膜机构进行运动轨迹仿真分析,对作业参数进行进一步优化;对残膜在脱膜机构中的受力情况进行分析,确定脱膜机构转速范围。(4)装置试验性能研究。通过试验分析设计软件分析了机具前进速度、捡膜滚筒转速、脱膜滚筒转速对装置捡膜率、脱膜率的影响。分析各因素对捡膜率、脱膜率影响的显著性,获得装置作业参数最优组合为:机具前进速度为1.62 m/s、捡膜转速为90 r/min、脱膜转速为1055 r/min。通过田间试验验证最优作业参数下装置的作业性能,结果显示装置的捡拾率为70.56%,脱膜率为82.96%,可完成残膜回收作业。