農田殘膜撿拾打包聯合作業機的研制

趙　巖，鄭　炫，周敦興（.新疆農墾科學院，新疆石河子　83000；.新疆科神農業裝備科技開發股份有限公司）

農田殘膜撿拾打包聯合作業機的研制

趙巖1，鄭炫1，周敦興2
（1.新疆農墾科學院，新疆石河子832000；2.新疆科神農業裝備科技開發股份有限公司）

摘要：隨著環保事業的發展，殘膜的再利用必將成為一種趨勢，廢舊殘膜自然堆放占用面積大，易受大風天氣影響，轉運不便且回收勞動強度大。因此我們將農田殘膜撿拾環節與打包作業環節相結合，研制了殘膜回收打包聯合作業機。文中介紹了整機結構和工作原理，闡述了主要部件結構和設計方案并分析了田間試驗結果。

關鍵詞：殘膜回收；撿拾打包；聯合作業

我國農膜使用面積在逐年增加，部分地區應用地膜覆蓋技術已超過30年[1-3]。目前國內研發的主要殘膜回收機械有滾筒式、彈齒式、齒鏈式等，主要著眼于如何將農田地表或土壤中的殘膜回收，或將回收技術與撿拾、秸稈還田作業技術相結合。目前殘膜的主要處理方式是焚燒，既污染大氣環境又破壞土壤生態[4-6]。隨著我國對生態環境的日益重視，殘膜的再利用必將成為一種趨勢。殘膜采用自然堆放占用面積大，易受大風天氣影響，轉運不便且回收勞動強度大。個別地區也有使用場地打包機將回收殘膜打包的做法，但效率低、裝備轉移不便，增加了裝備工序和生產成本。目前還沒有能夠將農田殘膜撿拾環節與打包作業環節相結合的殘膜回收打包聯合作業機械，因此開展農田殘膜撿拾打包聯合作業機的研究，為殘膜的處理或再利用提供了有效的技術支撐，具有十分重要的意義。新疆農墾科學院2014年研制了YFM-1.5型農田殘膜撿拾打包聯合作業機并進行了田間生產試驗，試驗證明，該機具有很好的作業效果和應用前景。

1　整機結構與工作原理

1.1整機結構

農田殘膜撿拾打包聯合作業機由地輪、機架、傳動系統、撿拾機構、脫膜機構、打包機構組成。其中，撿拾機構由彈齒、彈齒固定機構和脫膜滾筒組成；脫膜機構由脫膜滾筒、刮板和外罩組成；打包機構由3個液壓油缸、液壓系統、控制系統和打包箱體組成。

圖1　整機結構示意1.地輪2.機架3.傳動系統4.撿拾機構5.脫膜機構6.打包機構

1.2工作原理

機架由拖拉機牽引行進，拖拉機動力輸出軸通過萬向節將動力傳輸給撿拾機構、脫膜機構和液壓泵，液壓泵驅動打包機構上的液壓油缸。地表集條后的殘膜由撿拾機構撿拾輸送到脫膜滾筒下部，脫膜滾筒上的刮板將其撥送至后部的打包機構的入料口，落入打包機構箱體，箱體內的殘膜儲存到一定量的時候，啟動控制系統進行打包，打好的殘膜包在液壓系統的推動下落到地面。

2　主要部件設計

2.1撿拾機構

撿拾機構由脫膜滾筒、彈齒固定機構和彈齒等部件組成。其中彈齒固定機構與脫膜滾筒為偏心配置，可以實現彈齒在脫膜滾筒下部伸出，在上部縮進，從而完成撿拾與輸送作業。

在機具前進過程中，伸出滾筒外壁的彈齒將地表殘膜或集條后的殘膜鉤起，沿轉動的滾筒外壁向上輸送，至脫膜輥筒下部時，彈齒在彈齒固定機構作用下縮進滾筒外壁內，彈齒鉤扯的殘膜被剝脫下來，完成撿拾作業。

撿拾機構的脫膜滾筒外壁直徑為1 m，作業轉動半徑大，輸送距離較長，通過機具的行走、部件運轉和地表高低起伏變化等因素作用產生的振動，實現對撿拾殘膜中夾雜的塵土、石塊等物料的清理，減少打包作業的壓縮阻力，減少雜質含量，提高物料壓縮比。

圖2　撿拾機構結構1.脫膜滾筒2.彈齒固定機構3.撿拾彈齒

2.2脫膜機構

脫膜機構設于撿拾機構上方，其結構包含脫膜滾筒、刮板和弧形外罩。脫膜滾筒外壁間隔設有多個刮板。弧形外罩向后方向為敞口，密布一定直徑的鉆孔

圖3　脫膜機構結構1.外罩2.脫膜滾筒3.刮板

脫膜機構的弧形外罩上間隔設有多個通孔，可將脫膜過程中帶起的小石子或其他雜質顆粒通過通孔甩出，起到除雜的作用。刮板運動軌跡圓與撿拾機構的脫膜滾筒外壁圓連心線等于或略小于兩圓半徑之和，以保證能將撿拾的殘膜順利剝脫和輸送。

2.3打包機構

打包機構位于脫膜機構的后方，其結構包含長方體狀打包箱體、壓蓋驅動液壓油缸、蓋板驅動液壓油缸和推包驅動液壓油缸。在打包箱體上方設有進料口，后部設有殘膜包出口。在打包作業過程中，由控制盒控制3個液壓油缸依次作業。控制模式有點控、半自動和全自動3種。

殘膜由進料口進入打包箱體，待打包箱體內的殘膜達到一定量后，首先啟動壓蓋油缸，將打包箱體內殘膜壓縮至出料口一端，完成一次壓縮后，啟動蓋板油缸，將打包箱體內壓縮后殘膜向箱底方向壓縮，二次壓縮到位后，啟動推包油缸，將二次壓縮后的殘膜由殘膜包出口推出，落入套裝在出料口的編織袋內，完成打包作業。點動模式下，即觸即動，不觸不動，被控制油缸進行前進或后退動作；半自動模式下，一次點觸，被控制油缸完成一個前進或后退行程；全自動模式下，3個油缸按順序完成行程后復位，間隔5 s后重復循環油缸動作。

圖4　打包機構結構1.進料口2.蓋板油缸3.推包油缸4.出包口5.打包箱體6.控制盒7.壓蓋油缸

3　田間試驗情況

在農第八師一四五團和一四九團對該機進行了33.3 hm2的田間試驗。試驗證明，該機整機運轉順暢，能夠完成田間集條后殘膜的撿拾打包作業，撿拾率大于90%，作業效率約為3.3hm2/h。

4　結論

農田殘膜撿拾打包聯合作業機設計理念新穎，從便于殘膜后續再利用的角度，將殘膜回收與打包技術結合，在完成地膜撿拾功能的同時，能大幅度縮小殘膜體積，有效避免大風天氣對殘膜回收作業的不良影響。殘膜打包有效縮減了物料體積，便于農膜的處理和轉運，為后期處理提供了極大便利。利用該機具能很好地解決殘膜回收后的亂堆亂放問題，有效避免了大風天氣造成的農膜二次污染，為殘膜再利用提供便利，能有效避免田間焚燒殘膜造成的空氣污染。

參考文獻：

[1]王吉奎，付威，王衛兵等.SMS-1500型秸稈粉碎與殘膜回收機的設計[J].農業工程學報，2011，27（7）：168～172.

[2]曹肆林，王序儉，沈從舉等.殘膜回收機械化技術的專利分析研究[J].新疆農機化，2010（1）：59.

[3]戚江濤，張濤，蔣德莉等.殘膜回收機械化技術綜述[J].安徽農學通報，2013，19(09)：153～155.

[4]常立榮，裴澤蓮，曹磊.殘膜回收機研究發展初探[J].農業科技與裝備，2013（2）：37～38.

[5]王頻，孫學軍.殘膜回收聯合作業機的現狀與思考[J].新疆農機化，2000（6）：28～30.

[6]嚴昌榮，王序儉，何文清等.新疆石河子地區棉田土壤中地膜殘留研究[J].生態學報，2008，28（7）：3470～3484.

通訊作者：鄭炫

基金項目：兵團重大專項課題“殘膜撿拾打捆機的研發與示范”（2014AA002- 2）

收稿日期：2015-01-15

文章編號：1007-7782（2015）01-0006-02

中圖分類號：S223.5

文獻標識碼：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.01.002