二階鏈板式秸稈粉碎地膜回收聯合作業機的研制

溫浩軍，緱海嘯，陳學庚

（石河子大學，新疆石河子 832000）

0 引言

新疆地處西北，常年干旱少雨，薄膜因具有增加地表溫度，保持水分，抑制雜草生長的作用被廣泛應用于新疆地區的農業生產過程中[1]。在此基礎上覆膜技術又與滴灌技術結合發展出膜下滴灌技術，在節省農業用水，維持生態的同時，起到了增產的作用[2]。但殘膜的回收與再利用問題一直未得到解決，殘膜污染逐年加劇。殘留在農田中的地膜不僅污染生態環境，而且影響土壤結構，危害作物生長[3，4]。因此，研究設計一種可靠性好、殘膜回收率高，并且對進行后續資源化利用的殘膜回收機械具有重要意義。

殘膜回收機械的研究已持續二十多年，但回收效果仍不理想，資源化利用程度低。主要體現在回收殘膜含雜率高，不易儲運這兩方面。針對現有殘膜回收機械存在的問題，結合新疆棉田覆膜的實際情況，本文設計一種二階鏈板式秸稈粉碎地膜回收聯合作業機，可實現秸稈粉碎還田及殘膜回收作業，膜雜多次分離，回收地膜含雜率低；回收地膜打卷、壓縮并利用液壓機構將膜卷卸在地頭，便于回收儲運。

1 結構及工作原理

如圖1所示，二階鏈板式秸稈粉碎地膜回收聯合作業機主要由機架、秸稈粉碎裝置、秸稈輸送裝置、前限深驅動輥、一階撿拾清雜裝置、二階撿拾清雜裝置、卷膜裝置等機構組成。

圖1 二階鏈板式秸稈粉碎地膜回收聯合作業機

該機具由拖拉機牽引并提供動力輸出。工作時，秸稈粉碎裝置先將棉桿粉碎，并將秸稈及雜質拋送至秸稈輸送裝置，輸送裝置的后輸送皮帶將粉碎的棉桿及雜質輸送至機具后方，完成秸稈還田；前限深驅動輥為撿拾裝置提供動力，一階撿拾鏈板撿拾地膜并向上輸送，振動裝置使鏈板產生振動進行雜質清理，膜面雜質由重力作用向下運動；地膜由脫膜輥脫膜，沿地膜反轉下滑板下滑，后限深輔助脫膜輥輔助脫膜；二階撿拾鏈板再次將地膜撿拾向上輸送，雜質在重力作用下沿鋪展的膜面下滑實現膜雜分離；地膜通過脫膜圈從釘齒板脫出，最后經卷膜裝置將殘膜自動打卷，殘膜卷達到一定量之后停機，通過油缸控制翻轉機構翻轉，將膜卷卸至地表，完成殘膜回收作業。

2 主要技術參數

二階鏈板式秸稈粉碎地膜回收聯合作業機主要技術參數詳見表1。

表1 二階鏈板式秸稈粉碎地膜回收聯合作業機主要技術參數

3 機具特點及創新

1）聯合作業，作業效率高。采用秸稈粉碎還田與殘膜回收聯合作業，可一次完成棉花秸稈粉碎還田、殘膜撿拾、回收殘膜打卷等作業工序，減少農機具對棉田的碾壓，工作效率高，能耗低[5]。

2）三次膜雜分離，殘膜含雜率低。在粉碎秸稈的同時，高速旋轉的甩刀在秸稈粉碎裝置與地膜之間形成負壓場，膜面的部分雜質被吸附起，連同粉碎后的秸稈進入秸稈輸送裝置，由輸送皮帶拋至田間，在秸稈粉碎還田的同時，完成膜面的初清雜；一階釘齒鏈板撿拾地膜向上輸送，凸輪塊隨一階主動輥轉動，地膜在與一階釘齒鏈板上升的同時隨凸輪塊帶動的振動裝置振動，膜面雜質由重力作用向下運動，實現二次清雜；二階釘齒鏈板將二次清雜后的地膜再次撿拾向上輸送，實現第三次清雜。三級膜雜分離有效降低了殘膜的含雜率。

3）整膜撿拾。設計了大傾角縱向布置的柔性釘齒鏈板撿拾裝置，25條釘齒鏈板縱向布置構成撿拾帶組，撿拾釘齒鏈板套在撿拾主動輥和撿拾被動輥之間，通過鏈板與撿拾輥之間的摩擦力傳動，鏈板間通過安裝于主動輥上的脫膜圈隔開并限位。多條柔性釘齒鏈構成的撿拾面保證了地膜的完整性，使雜質分離過程始終處于有序的混合物料之下進行，雜質沿鋪展膜面下滑實現膜雜分離，降低清雜難度。

4）不同機構協同脫膜，脫膜率高。機具作業過程中包含兩個脫膜過程。地膜被一階撿拾清雜裝置撿拾向上輸送，先經脫膜圈脫膜，然后經地膜反轉下滑板下滑至后限深輥前部的根茬上，后限深輔助脫膜輥與地面相對運動，對地膜產生拉力輔助脫膜；二階撿拾裝置撿拾地膜向上輸送，脫膜圈脫膜，當地膜進入卷膜裝置，卷膜皮帶與卷膜軸相對運動，對地膜產生拉力輔助脫膜。脫膜輥與后限深輥和卷膜裝置結合脫膜，提高脫膜效率。

5）單次作業距離長，膜卷易儲運。現有殘膜回收機普遍單次作業收膜量少，需要頻繁停機清理回收地膜，作業效率低且不利于后續回收儲運。設計自動卷膜和液壓卸膜的后翻式卷膜裝置，卷膜皮帶轉動，殘膜從二階脫膜輥脫膜后被纏繞在卷膜機構的半軸上，殘膜纏繞一定量之后停機，油缸控制翻轉機構翻轉，將膜卷卸至地表[6]。此機構實現了卷膜回收、地膜壓縮和液壓卸膜的功能，提升了作業效率。

4 田間試驗及結論

田間試驗在新疆維吾爾自治區博爾塔拉蒙古自治州博樂市進行，試驗面積10 hm2，棉花種植模式為“66+10”模式，鋪設地膜幅寬為2 050 mm；滴灌帶鋪設模式為一膜3管。棉田采棉機已經采收，地面平整，土壤為沙壤土，含水率為14.3%；滴灌帶已回收，棉桿少量倒伏，高度在80～100 cm間；配套動力69.825 kW，作業速度5.8 km/h。本殘膜回收機單次卷膜作業距離最高可達1 000 m，膜卷緊實度高，試驗結果參數如表2所示。

表2 試驗結果

試驗結果表明此殘膜回收機型可靠性好，作業效率高，回收率達94.6%，含稈率5%，滿足秸稈還田與殘膜回收的作業要求；單次卷膜作業距離長，可將回收膜卷卸在地頭，便于儲運；回收殘膜含雜率低，膜面較完整，有利于后續的再加工，再利用。