國內殘膜回收機構性能分析

劉琦 蔣鑫

摘 要：地膜在農業生產中已經被廣泛使用，因為回收不及時、不徹底而造成的殘膜污染日益嚴重，殘膜回收機由此應運而生。殘膜回收機構是殘膜回收機的核心部件，現有機構主要采用摟膜、篩膜和勾膜3種原理，基于這3種原理設計出不同實現形式的殘膜回收機構。現有殘膜回收機構尚處于探索階段，由于殘膜性質和機構結構而造成的作業問題仍然沒有徹底解決，這些問題在后續新型殘膜回收機構的設計中要重點考慮并加以解決。

關鍵詞：殘膜;回收機構;性能分析;問題

中圖分類號：S224.9

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200915024

收稿日期：2020-08-04

作者簡介：劉琦（1992-），男，本科，助理工程師。研究方向：農機設計與制造;通訊作者蔣鑫（1985-），男，本科，工程師。研究方向：農機設計。

地膜因為透光性好、保溫性強、不透水，在增溫、保水、保肥、改善土壤理化性質、提高土壤肥力、抑制雜草生長、減輕病蟲害、增產增收方面具有顯著優勢[1]。目前已在我國農業生產中大規模應用，但是由于前期在使用過程中對殘膜回收沒有給予足夠重視，非降解地膜的連年使用，導致碎殘地膜逐年積留于土壤耕層且很難分解，既影響土壤耕作，又使作物根系生長受阻，污染土壤和生態環境，導致耕地質量下降，造成后茬作物減產，影響農產品質量[2]。隨著殘膜污染日益嚴重，殘膜回收機應運而生，其中的殘膜回收機構可以把田中殘膜收集起來，以供機具后續進一步處理，在殘膜回收作業中起到最基礎作用，殘膜回收機構作業效果直接影響殘膜回收率和機具的使用性能。

按照農藝要求和作業時間，我國目前的殘膜回收機具可以分為3類，即苗期地膜回收機具，秋后殘膜回收機具，耕后播前殘膜回收機具[3]。本文主要針對秋后殘膜回收機具，通過對目前市場上采用比較廣泛的殘膜回收機構進行分析比較，找出這一機構目前仍存在的缺點，并提出改進方案。

1?國內現有殘膜回收機構原理及作業效果

根據殘膜回收方式的不同，現有機構回收殘膜方式有摟膜、篩膜、勾膜3種。

1.1?摟膜

根據摟膜原理設計的殘膜回收機構，采用懸掛到拖拉機后方，由拖拉機拖動作業的方式。通過有密排耙齒的摟耙（如圖1）或帶有釘齒的滾筒，在前進的過程中摟起田間的殘膜。此類殘膜回收機構結構簡單，成本低，可靠性和回收效率高，缺點是作業方式粗放，漏膜率和纏膜率高，殘膜回收率低。此外，摟耙裝置由于是密排的耙齒，如果田間有較大土塊或者玉米、棉花收獲后田間殘茬比較多，殘茬或土塊不僅會堵塞摟耙間隙，降低后續的殘膜回收率，嚴重的會插入摟耙造成耙齒損壞。

雖然田間作業速度快，但由于殘膜直接被摟到耙齒或釘齒上，機具沒有專門的集中回收裝置，因此每個作業班次都需要人工清理機具上的殘膜，增加了作業時間和作業量。目前有的機具加裝了卸膜格柵輔助卸膜，減少了人工卸膜的作業量，但是不能徹底解決耙齒纏膜問題。

采用摟膜原理設計的殘膜回收機比較適用小地塊、低成本葉菜類的殘膜回收作業，不適用于收后遺留殘茬較多的作物和大面積種植的地塊。

1.2?篩膜

采用篩膜原理設計的殘膜回收機構首先是將殘膜和地中雜物一并鏟起，利用殘膜和雜物的不同物理性質進行篩選分離，再做進一步回收。根據篩選原理的不同，殘膜回收機構又分為振動篩選和風力篩選。

1.2.1?振動篩膜

振動篩膜裝置借鑒于塊莖類農作物回收機械，利用殘膜與雜物質量和體積的不同，在將殘膜和雜物一并鏟起后利用輸送鏈運輸，在運輸過程中，通過在輸送鏈上加裝振動裝置，將土塊從輸送鏈上篩下，殘余的殘膜與殘茬再通過后續裝置進行進一步處理。

采用振動篩膜原理的殘膜回收裝置，受田中土塊、殘茬等雜物的影響較小，可以適用大多數的土地條件，由于是將表層土壤一并鏟起，其纏膜率和漏膜率相對較低。缺點是在作業過程中噪音和揚塵較大，纏繞到土塊等雜質上的殘膜會一并從輸送鏈的縫隙中掉落。

1.2.2?風力篩膜

風力篩膜裝置的核心是風力吸送機構，利用殘膜與其它雜質質量不同的特性進行篩選回收。為了防止殘膜與土塊殘茬纏繞無法吸起，風力篩膜前，一般會利用旋耕破碎或振動的方式對雜質，特別是土塊等體積大的雜質進行初步粉碎。初步處理的殘膜與雜質，在通過風力吸送裝置時，質量輕的殘膜被吸入回收箱，土塊殘茬等大質量雜質排入田中。

基于風力篩膜而研發的殘膜回收機構，其拾凈率由吸送機構吸力和殘膜雜質分離程度決定，吸力越大，分離程度越高，拾凈率越大。與其它形式的回收機構相比，風力篩膜的優勢是拾凈率高，纏膜率低，但其在作業過程中產生的揚塵相對較大，需通過加裝護罩，控制揚塵，從而便于風力集中吸取。

1.3?勾膜

利用勾膜原理設計的殘膜回收機構，其勾膜的主要部件是彈齒，裝有彈齒的撿拾器或彈齒滾筒安裝于殘膜回收機的最前端，在機具前進的過程中，通過彈齒將田中殘膜勾起，刮膜裝置用以將勾在彈齒上的殘膜刮下，進行收集處理。基于勾膜原理設計的殘膜回收機構根據結構不同又可分為撿拾器和彈齒滾筒2類。

1.3.1?撿拾器式

撿拾器式殘膜回收機構是將撿拾器加裝于殘膜回收機最前端，殘膜回收機行進的過程中，撿拾器利用其上面的彈齒將殘膜勾起。彈齒一端固定在凸輪軌道上，中間固定在圓形主動輪上，主動輪轉動，一端在凸輪的約束下，另一端作伸縮運動，如圖3所示。

該回收方式直接移用了撿拾器，拾凈率較高，但是沒有充分考慮殘膜回收作業中殘膜易纏繞、不容易脫離的特點，作業時殘膜易纏繞堆積到彈齒上，使得彈齒無法繼續勾膜，甚至堵塞撿拾器縫隙，導致撿拾器無法正常工作。

1.3.2?彈齒滾筒式

彈齒滾筒式殘膜回收機構是為了解決撿拾器纏膜率高的問題，在原有撿拾器工作原理基礎上改進而來的。

彈齒滾筒式回收裝置的作業過程同撿拾器式相同，如圖4。在結構上，彈齒滾筒的主動輪是外圈的滾筒，彈齒被安裝在內部的偏心輪上，通過滾筒上的孔約束，滾筒轉動帶動彈齒軸轉動，同時彈齒作伸縮運動，在轉動到地面時彈齒伸出勾膜，在轉動到滾筒高點，靠近刮膜板時彈齒縮回滾筒，與刮膜板配合將殘膜脫掉。

彈齒滾筒的應用降低了機具的纏膜率，但與撿拾器相比，彈齒滾筒結構復雜，制造難度大，成本高。

2?目前殘膜回收機構存在問題

2.1?殘膜拾凈率低

殘膜回收作業條件惡劣多樣。田中殘膜、殘茬、土塊混雜，殘膜多呈碎片狀，或與雜物纏繞，或埋在土中，且與殘茬土塊相比，殘膜質輕，不容易回收;殘膜應用范圍廣，土壤、地形等作業環境多樣，覆膜的農作物種類多，不同農作物的種植方式也存在很大不同。目前殘膜回收裝置作業質量不高，殘膜拾凈率表層不低于80%，深層不低于70%的標準仍待提高。

2.2?纏膜問題有待解決

對于上述3種回收方式，纏膜率高都會大大降低作業質量。纏繞的殘膜會減小彈齒間距，堵塞風口和振動篩，如果機具傳動系統和運動部件纏繞大量殘膜，會損壞機具零部件，無法正常工作。纏膜問題，一直是殘膜回收作業的突出問題。雖然目前彈齒滾筒可以有效降低纏膜，但是在機具后續對殘膜處理過程中，仍然會有殘膜纏繞到其它部件上。

2.3?未能實現殘膜雜質分離回收

在耕后殘膜回收的過程中，玉米、棉花等農作物會夾雜大量的土塊、殘茬等雜質，這些雜質會損壞彈齒和旋耕刀片，堵塞振動篩，且不利于后續殘膜的循環處理。因此，降低殘膜回收的含雜率，探索殘膜雜質的分離回收技術以提高殘膜回收質量是很有必要的。

2.4?揚塵、噪音等問題

殘膜回收作業不可避免會出現揚塵和噪音問題。大規模使用地膜的多是氣候干旱、風沙大、溫度低的地區，本身比較容易形成揚塵;殘膜回收作業會將表層土壤揚起，且機具大多有振動機構，因此在作業的過程中易產生揚塵、噪音的問題。

為了減小揚塵、噪音問題，目前的殘膜回收機大多加裝了防塵罩，但防塵罩不便于觀察機具運行情況，在有些部位容易造成殘膜堆積，引發故障。

3?結論

目前國內殘膜回收機構主要為摟膜、篩膜、勾膜3種原理，基于以上3種原理研發的殘膜回收機，或單獨采用1種機構，或在此3種原理中進行組合，回收裝置后加裝回收箱或打包裝置，完成殘膜回收作業。

核心問題仍然沒有徹底解決。雖然殘膜回收機市場需求量很大，但目前尚未有作業效果很好的殘膜回收機，纏膜率高、拾凈率低仍是需要解決的問題，且殘膜回收作業之后，滯留在田中的碎膜回收難度更大，由此造成土壤污染不容忽視。

農機農藝需進一步融合。殘膜回收受覆膜作物種類、種植模式和土壤類型的影響較大，普遍存在對不同地區、不同作物、不同覆膜模式適應性差的問題[4]。相同農作物在不同地區，其種植模式也有不同，多樣的行距、壟距以及由此帶來的不同覆膜形式，對殘膜回收機適用性提出了更高要求。因此，同種農作物在種植方式上要統一，不同農作物需探索有利于同種農機作業的種植方式。而在農機開發上，作業寬幅等參數，應做到一定范圍內可調，以提高適用性。

參考文獻

[1] 劉艷霞.中國農村地膜殘留污染現狀及治理對策思考[D].楊凌：西北農林科技大學，2014.

[2]王鑫，胥國斌，任志剛，等.無公害可降解地膜對玉米生長及土壤環境的影響[J].中國生態農業學報，2007，15（01）：78-81.

[3]謝建華，侯書林，劉英超.殘膜清理回收機具的研究現狀及存在的問題[J].中國農機化，2012（05）：41-44.

[4]嚴偉，胡志超，游兆延，等.3種殘膜回收機的作業性能對比試驗研究[J].農機化研究，2017（03）：197-202.

（責任編輯?李媛媛）