【正文】 1 所示，三角形的三個節(jié)點分別為、。單元分析就是將各個單元節(jié)點和節(jié)點力之間建立數(shù)學分析式。其次，對單元進行劃分，劃分完成后，計算機自動將全部的節(jié)點和單元按順序進行編號，每個單元所受的載荷均按靜力學等效原理加載到節(jié)點上，并根據(jù)試際情況約束模型上方的節(jié)點，進行位移約束。首先，根據(jù)連續(xù)體的形狀特征，選擇能完整描述連續(xù)體的單元。然后利用數(shù)值分析中的插值函數(shù)確定單元集合體上的函數(shù)。假設模型單元根據(jù)塊的近似方法，函數(shù)可以近似表示位移的分布規(guī)律，如力學模型中的變分原理等，模擬節(jié)點力與位移之間的力學特征之間的關系。當模型受外力作用時并產(chǎn)生了彈性變形，那么組成模型內部的單元也發(fā)生彈性變形，因此模型內部的連接處的節(jié)點產(chǎn)生不同大小的位移，這樣的位移稱為節(jié)點位移。有限元法是將連續(xù)的模型分割成有限個單元后進行數(shù)學模擬分析，分割成的單元僅在頂角處相互連接，稱連接點為節(jié)點。有限元分析的應用已成為分析模型的高效的、可靠性的手段。但越小時，導致粘合的時間過短，故適當?shù)慕嵌葘ιa(chǎn)試驗非常重要，經(jīng)試驗，當為和為最為適合。 受力如圖35所示。點的位置直接影響粘合的程度，當點與點較近時，粘合的時間較短，導致加強筋與普通地膜無法全部粘合或粘合存在縫隙；當點與點較遠時，影響整機的機構。展膜裝置的設計可有效的提高加強筋與普通地膜的粘合，該裝置的零件之間的角度直接影響加強筋的拉力，如圖34所示為各個零件的受力分布。該裝置有效的利用覆膜播種機的空間，為覆膜播種提供的方便。該裝置工作時，常規(guī)地膜與加強筋同時繞過展膜軸，使加強筋與普通地膜進行粘合，以覆土產(chǎn)生的拉力使該裝置運行，同時有效的防止地膜破損、收縮，使加強筋地膜完整的進行覆膜。如圖33所示，該裝置主要由軸、擋板、機架構成。由于普通地膜和加強筋垂直放置，加強筋存在拉力，容易使普通地膜撕裂，故在支架前部放置一個可旋轉的軸，該軸有效的減少的加強筋的拉力，使該機械順利的進行覆膜播種。覆膜播種時普通地膜的直徑為之間，加強筋地膜的直徑為左右。整體機械運行時，該裝置將加強筋直接粘合在普通地膜上，再將加強筋地膜進行覆膜，使加強筋地膜存在拉力，該拉力使地膜桿進行轉動，完成加強筋地膜的加工。而本課題組設計成功的直接加筋的裝置不僅結構簡單，而且性能穩(wěn)定。經(jīng)過該裝置的優(yōu)化設計，與覆膜播種機完美的結合，并且加工方便，便于維修。覆膜播種時，先將加工裝置上的加強筋與普通地膜進行粘合，運行覆膜播種機，加強筋在普通地膜輥軸上粘合完成。 加強筋地膜加工裝置的設計由于加強筋地膜加工裝置吸取了加強筋地膜加工機械的優(yōu)點，該裝置結構簡單，直接安裝在覆膜播種機上，與覆膜播種機同時運行。加強筋與普通地膜粘合時，其角度適合，展膜輥軸、加強筋安裝軸和普通地膜的輥軸的距離和角度固定。覆膜播種機運行時加強筋地膜由本身拉力使加工裝置運行，并且使普通地膜與加強筋進行粘合，完成了將普通地膜進行加筋。該機械進行加工時，機械所消耗的電費、人工的費用，特別是該機械的制造成本過高。加工時注意更換加強筋、更換地膜，注意機械故障，必須有兩人以上才能進行加工，輔助操作降低了該機械生產(chǎn)率的40%。該機械存在加工過程中存在以下問題。為了解決以上問題，本課題組研發(fā)成功了加強筋地膜加工裝置，與現(xiàn)有的棉花覆膜播種機配套使用，可有效地進行覆膜播種。目前地膜設有防風隔斷阻止地膜受風沙破損，該方法不但增加了勞動力，而且較小了地膜采光的面。由公式 （圓周力；離心拉力；懸垂拉力） 故鏈條拉力最大值，滿足加工生產(chǎn)的需要。根據(jù)上述設計參數(shù)可對動力系統(tǒng)進行校核計算，在電機額定功率及工頻條件下（額定轉速）下，鏈輪轉矩N為： 式中 電機額定功率（） 電機額定轉速（1440rpm） 減速器減速比（71） 機械系統(tǒng)傳遞效率（0. 90）圖215動力傳輸裝置示意圖主動輥軸的抗轉矩為，選用三相異步電動機滿足該機械動力輸出，根據(jù)鏈傳動的受力分析，鏈號為，單排抗拉能力，節(jié)距為考慮鏈條最大拉力為緊邊拉力。圖214為加強筋地膜加工機械傳動方案，主動鏈輪為雙齒輪，同時為鏈輪Ⅰ、鏈輪Ⅱ、鏈輪Ⅲ進行動力傳輸，將鏈輪的傳動比誤差降到最小，保證鏈輪傳動同步進行，根據(jù)試際需要鏈輪Ⅰ采用鏈輪外側進行驅動，使旋轉方向滿足加工生產(chǎn)的需求，由于鏈輪Ⅰ受到的轉矩較小，鏈輪包角過小對動力傳輸無影響。由于加強筋地膜加工機械的工作環(huán)境較差，故考慮鏈條傳動。即： 公式 （7） 加強筋地膜加工機械傳動裝置設計加強筋地膜加工機械的機構功率設計是該機械順利生產(chǎn)的關鍵，功率過大會導致加強筋地膜的收縮率增大，功率過小的動力會導致該機械動力不足，影響加強筋地膜的生產(chǎn)效率。由于存在最大的靜摩擦，故該機械工作時可持續(xù)提高輥軸的轉速，以保證該機械最大的生產(chǎn)效率，同時保證加強筋地膜的質量，促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。圖211 加強筋地膜側滑示現(xiàn)象公式（5）反應了輥軸的壓力與時間的變化關系，由于該公式參數(shù)較多，不能直觀的分辨兩者之間的關系，故采用對該公式進行分析，直觀的顯示壓力與時間的變化關系。即： 公式 （4）根據(jù)公式（2）、（3）、（4）帶入公式（1）得出壓力與時間的變化公式，根據(jù)該公式可知加強筋地膜加工機械具體停機間隔時間，以保證加強筋地膜的質量。圖210移心軸的直徑與時間變化曲線根據(jù)移心軸的直徑與時間變化曲線輸入到軟件OriginPro ，對離散點進行擬合。即： 速度恒定時公式 （1） （2） （3）式中 移心軸對輥軸的壓力移心的質量單位長度加強筋地膜的質量重力加速度加強筋地膜滾筒直徑分別為普通地膜和加強筋的質量、長度由于移心軸轉動時隨時間增加其直徑逐漸增加，隨時間的推移直徑增加的越來越緩慢，故時間直徑的關系依靠試驗數(shù)據(jù)進行求得，具體數(shù)據(jù)間表22所示。加強筋地膜由于存在加強筋，使該地膜有加強筋的位置支撐該地膜的重量，為其他為則懸空，當壓力過大時容易發(fā)生側滑，使該地膜無法覆膜播種，影響棉花的生長。由公式： 單側壓力 故由公式1得經(jīng)計算得知：加強筋地膜的總拉力F=156N 移心軸產(chǎn)生的摩擦力=， 故卷膜裝置的轉速確定以移心軸的壓力確定，圖29 卷膜輥軸裝置各零件受力分布1 移心軸 2 輥軸移心軸為該機械的核心部件，該軸將加強筋地膜卷成筒，便于搬運及運輸。離心力的公式： （1）加強筋地膜單側的抗拉能力最小拉力F1=26N，故加強筋地膜的總拉力F=156N，移心軸對輥軸的壓力產(chǎn)生的摩擦是輥軸轉速的主要因素之一，摩擦力的大小直接影響移心軸的卷膜的效率，移心軸的半徑R2=15mm，輥軸的半徑R1=，質量為m1=100kg，兩輥軸間的距離a=180mm，移心軸的質量約m2=20kg，摩擦系數(shù)u=。故卷膜裝置存在最大的轉速，使得該機械生產(chǎn)率最大。大卷的長度為L，大卷中心圓筒直徑為d，大卷的直徑為D，普通地膜和加強筋的總厚度為h。移心軸在兩個輥筒間，由于摩擦力的作用使其轉動并有相同的線速度，加強筋地膜在卷到移心軸上時移心軸半徑會越來越大，這時移心軸可以隨著卷筒的半徑增大隨時自動調節(jié)，始終保持線速度與輥筒相同，有效的防止了由不同步引起的地膜拉斷。兩個輥筒轉速可以在之間調整，移心軸放在兩個輥筒上部。圖26 展膜裝置示意圖 展膜裝置的工作原理可以簡化為如圖27 所示，主動件簡化為a，二力桿件簡化為b，支撐件簡化為c，輥筒簡化為Y，橡膠輥筒重力為G，彈簧原長為z，橡膠輥筒對地膜的壓力為，由該簡化工作原理示意圖可以得出：圖27 展膜裝置工作原理示意圖在設計過程中橡膠輥筒的位置是確定的，其它尺寸可以根據(jù)試際情況得到，從而得到橡膠輥筒對地膜的壓力，同時可以根據(jù)需要的壓力來設計其它桿件。圖25加強筋懸掛裝置示意圖 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ展膜裝置如圖26所示，由機架、橡膠輥筒、主動輥筒、調節(jié)裝置組成。橫梁上沿軸向開有懸掛架移動槽，可以根據(jù)不同寬度地膜、不同栽培模式調整懸掛架。表21加強筋地膜加工機械設計參數(shù)參數(shù)數(shù)值外形尺寸（長寬高）/mmmmmm19409501400配套動力/kW～結構質量/t滾筒轉速m/s～輸出扭矩Nm500～700生產(chǎn)率(m/h)1000～1500地膜的寬度/mm2200地膜的收縮率～ 加強筋地膜加工機械的主要部件設計加強筋懸掛裝置如圖25所示，由機架、橫梁、懸掛架等部件組成。該機械具有體積小、重量輕、傳動效率高、生產(chǎn)效率高等特點，主要應用于加強筋地膜的生產(chǎn)。圖24加強筋地膜機械的工作過程 Ⅰ Ⅱ 國內外地膜生產(chǎn)機械的結構性能、生產(chǎn)效率進行分析比較，選取部件簡單、性能優(yōu)良的結構，該機械動力由三相異步電動機經(jīng)減速器，由鏈條將動力傳遞給滾筒。普通地膜通過輥軸上部，同時加強筋依據(jù)設計位置粘在地膜上表面，此時加強筋與普通地膜粘結不牢固，地膜和加強筋通過展膜裝置的主動輥筒和從動橡膠輥筒之間，將普通地膜與加強筋充分粘牢，再經(jīng)過卷膜裝置的主動輥筒上部，最后加強筋地膜卷在兩個主動輥筒Ⅰ、Ⅱ上部的移心軸上。圖23為加強筋地膜結構和生產(chǎn)特點，主要由機架、傳動系統(tǒng)、加強筋懸掛裝置、展膜裝置、卷膜裝置等組成。該機械結構設計是將抽象的機械工作原理具體轉化該機械的各個部件，具體內容為在確定結構件的材料、形狀、尺寸、公差時，還須考慮其加工工藝、強度、剛度各個零件相互之間關系問題。如圖22 為加強筋地膜加工機械設計思想。圖21所示為適宜(660+100)100mm棉花栽培模式的加強筋地膜示意圖。該加強筋一方面和地膜有很好粘結，一方面還要有足夠的強度和延展性。本加強筋地膜針對現(xiàn)有普通地膜進行加強，目的一是防止風沙對地膜的破壞，二是方便殘膜回收。針對以上問題，本文研制成功一種加強筋地膜，該地膜抗拉強度增大，抗風沙作用破損能力提高，不需要增加防風隔斷，增大了地膜采光面；殘膜回收期間，該地膜在加強筋的作用下，仍然有很大抗拉強度，人工揭膜一次性97%以上回收殘膜。第2章 加強筋地膜加工機械設計 加強筋地膜的設計新疆春季期間風沙災害天氣較多，由于目前使用地膜強度較低，受風沙作用破損嚴重，導致重新覆膜播種，種植成本增加，另外殘膜不能完全回收，殘膜污染嚴重。對加強筋地膜性測試中存在的問題進行分析與總結；對加強筋地膜加工機械的設計及生產(chǎn)率、地膜收縮率進行闡述。 小結本章對塑料地膜發(fā)展現(xiàn)狀、力學模型研究進行了概述；對地膜加工機械力學模型研究進展進行闡述。測其樣本的厚度、破壞載荷、屈服載荷、斷裂載荷、拉伸強度、屈服強度、斷裂強度、斷裂伸長率。由于加強筋地膜是一種新的產(chǎn)品，其試驗方法并沒有具體的國際規(guī)定，而且所用的設備自己選定。對加強筋地膜加工機械設計不同的試驗，對不同的試驗，進行了多次試驗方案的設計，對不同的試驗方案進行了比較分析。對該機械生產(chǎn)加強筋地膜時加強筋地膜變形測量數(shù)據(jù)進行測量，對試驗數(shù)據(jù)結果進行分析。（3）確定較優(yōu)的測試方案對試驗數(shù)據(jù)、曲線進行分析，根據(jù)分析的結果，提出具有針對性的測試方案，驗證該方案的可行性，最后得到較優(yōu)的測試方案。（2）對加強筋地膜加工機械和加工裝置進行繪制，并對地膜的力學性能進行試驗試驗設計的方案，對加強筋地膜加工機械運用Pro/E進行三維建模，并對其進行仿真，運用Ansys對該機械進行受力分析，運用cad對該機械出工程圖。但該機械加工加強筋地膜地時，頻繁的換加強筋使該機械的生產(chǎn)率下降，改進時將加強筋與普通地膜的米數(shù)相同，并且從理論上計算出還機械最優(yōu)轉速，提高該機械的生產(chǎn)率。通過加工試驗，對加強筋地膜加工成本進行計算，成本增加20%。為批量生產(chǎn)加強筋地膜，本課題組研制了加強筋地膜加工機械，該機械經(jīng)試體仿真模擬和樣機制造試驗，機械設計合理，結構簡單，傳動系統(tǒng)正常，適宜加強筋地膜加工生產(chǎn)需要。加強筋地膜加工機械加工地膜時加強筋存在拉力和粘合劑的作用，使普通地膜和加強筋接觸的邊緣產(chǎn)生撕拉作用，導致加強筋地膜力學性能下降，在殘膜回收時加強筋與普通地膜裂開，使殘膜無法完全回收。加強筋地膜的力學性能較高，殘膜回收率高。測試加強筋地膜的破壞載荷、拉伸強度、屈服載荷、屈服強度、斷裂載荷、斷裂強度、斷裂變形、斷裂伸長率等。目前加強筋地膜的力學性能測試方法基本依據(jù)國家規(guī)定的標準，也就是依據(jù)普通地膜的力學性能標準。與普通地膜相比加強筋地膜具有拉伸強度高、屈服強度高等優(yōu)點，但也有難以克服的缺點。塑料地膜的出現(xiàn)及應用從石油工業(yè)開始，研究其力學性能時間不長，在不斷的研究過程中也取得了一定的成果。廣東亂力機械有限公司研發(fā)了精密注射機的制造技術，該項技術擠進世界前列，其成果獲得了中國、美國、日本、德國等發(fā)明專利。Bat tenfold Glouester公司在吹塑技術方面采用層共擠薄膜機頭，該機頭為Opt if low LPTM，其土工膜吹塑機頭直徑為。目前，國外的雙向拉伸薄膜，可做寬度，厚度，長度為的產(chǎn)品，對雙向拉伸薄膜采用先縱向后橫向的拉伸方法，拉伸速度為。根據(jù)其加工特點，初期對塑料進行壓制成形、澆灌成形、層壓成形等。最初，由熱固性塑料進行加工塑料。這種地膜的使用增加了殘膜回收難度和環(huán)境污染。降解地膜推廣仍有很大的障礙，如淀粉添加型降解地膜是一種不完全降解的地膜，并且易受環(huán)境因素的影響，給機械化覆膜播種帶來較大的困難。聚乙烯是塑料地膜主要化學成分，其分子式有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，在常溫下一般的酸堿都無法腐蝕，并且其分子容易氧