耕層殘膜回收機的工業設計研究

于仁杰

摘 ? 要：眾所周知，我國耕地面積亦是十分驚人，新疆作為全國棉花生產基地，棉花的總生產份額，在全國的占有率都舉足輕重。據華經產業研究院數據顯示：2017年新疆維吾爾自治區耕地面積為5239.62千公頃。由于新疆耕地地勢平緩，在農業生產方面基本都是利用機械化生產作業，而在春播階段，都是利用地膜覆蓋技術。而使用后的地膜難以降解，又不能及時完整地回收，且不易回收，長時間存在土壤里，逐年累月，就會影響土壤的質量，從而影響到農作物的產量，并且大量使用后的地膜不回收，就會導致大面積的白色污染。本次耕層殘膜回收機的工業設計研究將是對當代農業發展的又一巨大的推動。

關鍵詞：耕層 ?殘膜 ?回收

中圖分類號：S223.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0103-02

就近幾年來中國農業機械化的發展情況來看，我國現階段有3種使用后的地膜回收方式，分別為人工回收、使用可降解地環保地膜和機械化回收。使用人力對地膜進行回收，不僅需要耗費巨大的人力資源，制造技術也未完全發展成熟，再結合目前我國的基本國情和農業經濟的發展水平，而新疆的農戶大多是中小型農業生產戶，難以接受造價過高的可降解性地膜。機械化回收則是農業發展歷程中的一個重大突破，既減輕人力資源的投入，還能使回收效率大大提高，并且其中有部分殘膜回收機的機型已經得到很好的應用。大致可分為苗期地膜回收機具、秋后殘膜回收機具、耕后播前殘膜回收機具三大類。

根據新疆實際的地情，同時結合當代農業發展狀況，由于自走式的耕層殘膜回收機造價成本過高，不適合大部分中小型農戶，故選用常見的農用拖拉機作為牽引載具，并通過液壓傳動，為耕層殘膜回收機提供動力，從而進行工作。本次研究內容主要為整體機架的設計、核心零部件的設計、傳動裝置的設計3個方面。整體機架作為耕層殘膜回收機重要的組成部分和支撐部分，用于配合各零部件與拖拉機相連，并承擔著垃圾箱、旋耕機、提土裝置和傳動裝置的重力及壓力，用以實現整機前移功能。核心零部件包括旋耕機、提土裝置、篩網、膜刷等，這些核心部件是實現殘膜回收的過程中重要組成部分。傳動裝置主要是鏈傳動和液壓傳動。

1 ?整體結構分析

1.1 總體結構

本次對耕層殘膜回收機的設計采用的是臥式布局的形式，耕層殘膜回收機整體框架選用不同型號的方鋼焊接而成，使之能承受足夠的壓力，耕層殘膜回收機前端與拖拉機通過牽引架進行鉸接相連，后端選用普通的輪胎進行支撐，也方便工作時整體的前行。

1.2 工作原理

耕層殘膜回收機在拖拉機牽引力的作用下，實現旋耕機在滾動過程中，將耕地變得松軟，然后提土裝置在動力的作用下，通過鏈傳動，將松軟的含有殘膜的土壤傳送到篩網，篩網在動力的作用下不停抖動，成功將殘膜和土壤分離，接著膜刷將停留在篩網上的殘膜進行清掃至垃圾箱，如此循環往復，待到垃圾箱快滿時，可將耕層殘膜回收機移至預先地膜統一收集處，通過液壓傳動進行自卸，整個過程不需要耗費大量人力資源，也比較省時。

2 ?關鍵零部件的設計

2.1 整體機架

機架作為耕層殘膜回收機重要的組成部分和支撐部分，用于配合各零部件與拖拉機相連，并承擔著垃圾箱、提土裝置、運土裝置和傳動裝置的重力及壓力，用以實現整機前移功能，其主要由各種尺寸的方鋼焊接而成。

2.2 提土裝置

提土裝置主要是由土鏟和鏈條組成，考慮到提土裝置的工作效率和穩定性，故采用雙排鏈與土鏟進行結合，而土鏟和鏈條的結合則是采取螺栓螺母配合連接。

3 ?傳動部分的設計

3.1 旋耕機轉速的確定

本課題研究的針對中大型面積耕地的殘膜回收機，考慮到新疆耕地的實際情況，結合新疆農用拖拉機在田間作業時的速度大約為4.2km/h，故設計的旋耕機R=200mm。

據農戶介紹，現使用的農用拖拉機的動力在70～90馬力之間，本次設計的耕層殘膜回收機工作時所需動力較大，所選用東方紅LX1204輪式拖拉機可實現動力的輸入。

3.2 減速器的設計

由于耕層殘膜回收機的整體動力來源均有作為牽引載具的拖拉機提供，但由于選用的LX1204拖拉機的輸出軸轉速為540～1000r/min，拖拉機所提供的動力和轉速與耕層殘膜回收機工作時所需要的轉速不能很好地匹配，因此采用變速器，對拖拉機輸出軸的轉速進行改變，使之轉速達到我們所設計的條件。根據旋耕比分所需轉速與拖拉機所能提供的轉速從而確定傳動比，從而進一步設計我們所需要的變速器。

3.3 鏈的設計

所設計的耕層殘膜回收機中，除了垃圾箱的自卸以及耕層殘膜回收機在工作時和非工作時底盤的升降采用的是液壓傳動外，其余傳動都采取的是鏈傳動，包括在提土裝置中，也涉及到鏈條，這一設計大大提高了耕層殘膜回收機的工作效率，但是在長期工作的狀態下，自身損耗也相對較大，故需要不定期地進行維護。在本節鏈條的設計計算過程中，因在耕層殘膜回收機整體結構中，所涉及到的鏈條數比較多，故在本次設計計算過程中，只選取其中一條進行計算。為了設計后方便調試，將小鏈輪與旋耕機兩端的齒輪做成相同尺寸，此設計的旋耕機兩端的齒輪半徑R=40mm，則小鏈輪的分度圓直徑d1=80mm。結合旋耕機的轉速n1=55.73r/min，得出小鏈輪的轉速n2=111.46r/min，同樣為保障傳動比i=2，大小鏈輪的齒數均為偶數。綜上所訴選擇小鏈輪z2=16，m=5;大鏈輪z1=32，m=5。材料選擇40鋼，熱處理：淬火、回火。

4 ?結語

本次設計的耕層殘膜回收機的整體外殼，除了機架以外鏤空的部分，由于沒有受到太大的外力作用以及工作壓力，僅僅是對耕層殘膜回收機的內部構建的一個保護作用，故選用厚度為1mm的鐵皮進行焊接包裝。在工作時，工作機與農用拖拉機的尾部用過牽引架進行鉸接，從而帶動工作機前進，而工作機的動力來源則是通過數根特定的液壓管與拖拉機的液壓部分進行連接，從而獲得工作時所需要的各種動力。通過改進，將為當地農業發展提供良好的發展和保障。

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