滚筒筛式膜杂分离装置存在膜杂混合物经筛分后膜中含杂率高等问题，利用计算流体力学(CFD)与离散元(DEM)耦合方法，对滚筒筛式膜杂分离装置清选室气流场动态分布以及装置内物料运动情况进行数值模拟，确定工作参数范围。选取气流角度、进气口风速和滚筒转速为试验因素，进行气固两相流耦合仿真试验，分析各试验因素对清选室气流场以及对装置内物料运动情况的影响，以产出物含膜率、杂中含膜率及残膜产出量为评价指标，开展三因素三水平正交试验，通过多目标优化的方法得到最佳工作参数组合：进气口风速为8.5 m/s、气流角度为8°、滚筒转速为26 r/min，在此条件下进行验证试验，结果表明：产出物含膜率为89.31%、杂中含膜率为1.99%、残膜产出量为0.032 6 kg/s，试验结果与理论优化值相对误差小于7%，各指标分别优于工作参数优化前0.87个、3.82个、6.57个百分点。该研究验证基于DEMCFD气固两相流耦合仿真对滚筒筛式膜杂分离装置流场分析的可行性，为滚筒筛式膜杂分离装置作业参数优化提供理论依据。

针对残膜回收机回收后的残膜含杂率高难以利用的问题，改进设计一种兼具膜杂分离和残膜收集功能的集膜装置。对残膜与杂质在气流场中的运动规律进行分析，探明物料运动轨迹的影响因素。以离心风机转速、隔板到输膜入口距离、隔板高度为试验因素，以含杂率为试验指标进行田间试验，结果表明各因素对含杂率的影响由大到小为：隔板距离、离心风机转速、隔板高度。利用DesignExpert软件响应曲面图，进行综合影响效应分析,得出离心风机转速1 974 r/min，隔板距离767 mm，隔板高度723 mm，在此参数条件下含杂率为6.97%。研究结果可为残膜回收设备研发提供依据。

针对传统花生播种机穴播器工作过程中播种深度调节过程繁琐的问题，设计一种可根据土壤含水率变化做出相应深度调节的播种装置。通过分析调节过程中推杆机构运动轨迹，明确调节深度与转臂角度变化关系，结合花生播深自动控制系统，使穴播器在机具工作过程中可根据土壤含水率变化实现无级调节。选取土壤含水率范围、设置播种深度、机具前进速度为试验因素，播种深度合格率为试验指标进行田间试验，采用Designexpert软件对试验结果进行分析，明确各因素对试验指标影响规律，并得出回归曲线方程。试验结果表明：播种深度控制过程中调节效果良好，土壤含水率范围为14%~17%、设定播种深度为3.5 mm、机具前进速度为4 km/h情况下，播种深度具有很好的一致性。当土壤含水率为15.83%，设定播种深度为3.18 mm，机具前进速度为3.91 km/h时，播种深度合格率为最大值98.19%，符合相关国家标准及花生种植农艺要求，为花生精准播种提供参考。

通过分析"十三五"期间我国棉花种植情况、生产效益、机械化发展等,指出我国棉花生产长期不赢利受制于新疆棉区机具购置成本高企、黄河流域棉区人工拾花成本高企等不同原因,提出不同棉区推广应用机采棉种植模式全程机械化生产的建议。新疆棉区应加大政策扶持力度,将农机具购置和使用成本降下来;黄河流域棉区应大力推广应用机采棉全程机械化生产模式;长江流域棉区应加强农艺技术研究和机具配套,提出切实可行机械化解决方案。

水果产业一直是中国的传统优势产业,实现水果生产机械化对促进水果产业持续健康发展具有重要意义。果园施药作为水果生产中的一个重要环节,其机械化程度直接影响水果生产机械化水平。分别从喷头技术、气力辅助喷雾技术、静电喷雾技术、在线混药技术、自动对靶技术、变量施药技术、病虫害监测技术等角度出发,分析国内外果园施药关键技术的研究进展。指出国内果园种植模式不统一,农机农艺融合不足,施药通用技术和关键部件的创新不足,果园农机制造企业资金不足、技术创新能力较弱是制约我国果园施药技术研究与推广的主要因素。为促进果园施药机械与技术的创新发展,建议加强通用技术和关键部件的创新研究,注重基础理论研究与支撑,加快多技术融合发展并进一步推动农机农艺融合,在实现果园施药机械化和自动化的前提下,进一步提高精准化、智能化及信息化水平。

为探究花生种子外形尺寸、穴播器工作转速及取种器结构参数对滚筒式穴播器排种性能的影响,将花生种子按外形尺寸分为3级,利用离散元分析软件EDEM建立穴播器和种子的仿真模型,模拟不同等级花生种子在不同转速、不同结构参数取种器下排种器的排种性能。仿真结果表明:随着工作转速的增加,穴播器对各级花生的合格指数均呈下降趋势,当工作转速大于40 r/min时,合格指数下降明显;当工作转速额定,侧孔和容腔的尺寸分别为40 mm和30 mm时,对大粒种子的排种性能最优,合格指数为91.37%;侧孔和容腔的尺寸分别为32 mm和25 mm时,对中粒种子的排种性能最优,合格指数为93.07%;侧孔和容腔的尺寸分别为28 mm和20 mm时,对小粒种子的排种性能最优,合格指数为93.02%,可见,种子与取种器的适配性影响排种性能。田间试验表明,在穴播器工作转速40 r/min、取种器侧孔长度32 mm,容腔长度25 mm条件下滚筒式穴播器对各级花生种子的排种性能与仿真变化规律一致,离散元分析方法应用于滚筒式花生穴播器上是可行的,本研究为穴播器的优化设计提供理论依据。

针对现有残膜回收机捡拾率低且回收后的残膜中含有大量碎土块、秸杆等杂质的问题,通过增设割膜装置、吸膜除杂装置、集膜装置,研制了一种气吸式残膜回收除杂一体机。本文以前进速度、弹齿链转速和风机转速为试验因素,以残膜的捡拾率为试验指标进行实地试验,结果表明各试验因素对残膜捡拾率的影响由大到小为:弹齿链转速>前进速度>风机转速。通过正交试验极差分析和方差分析得出,当前进速度为5 km/h,弹齿链转速为225 r/min,风机转速为1 900 r/min时,残膜的捡拾率为91.6%,残膜含杂率为10.5%。研究结果可为残膜回收设备研发提供理论依据。

针对机械化回收后的残膜与棉杆、碎土块等杂质不易分离,难以实现二次利用的问题,本文基于膜杂混合物空气动力学特性的不同,设计滚筒筛式膜杂分离装置。通过对膜杂混合物在滚筒筛内的运动规律进行分析,阐明了滚筒筛转速与直径的相互关系。以滚筒筛转速、喂料口风速和滚筒筛长度为试验因素,以分离后残膜的含杂率为试验指标进行实地试验,结果表明各因素对残膜含杂率的影响由大到小为:滚筒筛转速>滚筒筛长度>喂料口风速。通过正交试验极差分析和方差分析得出,当滚筒筛转速为30 r/min,喂料口风速为6.15 m/s,滚筒筛长度为2 800 mm时,分离后残膜含杂率为8.4%。研究结果可为膜杂分离设备研发提供理论依据。

随着覆膜栽培技术的大规模推广应用,土壤中的废旧农膜逐年增多,对土壤结构、作物生长和农村环境等造成严重的危害,农业生产可持续发展面临着严重威胁。本文基于黄淮海地区农膜使用及管理过程的调研结果,概述黄淮海地区农膜使用及污染现状,分析农膜使用及管理存在的主要问题,探讨今后重点研究方向和对策建议,为实现黄淮海地区农业可持续健康发展提供思路。