殘膜回收與秸稈粉碎還田一體化聯合作業機的設計

河北頂呱呱機械制造有限公司 李挺 聞朝華 馬志輝

近年來隨著農業科技的發展，糧食單產逐年屢創新高，但是，隨之而來的是過量使用化肥農藥造成土地板結，過量使用地膜覆蓋技術，造成耕地里殘膜越積越多，已經嚴重影響了正常的耕種及種子著床發芽，成為揮之不去的白色污染。

1 殘膜回收裝備現狀

殘膜回收問題一直以來困擾著農業的可持續發展，縱觀西方先進農業國家，對殘膜的治理也沒有更好的辦法，現在他們主要是推廣快速降解農膜，但是快速降解農膜價格過高，推廣難度大，殘膜回收機是通過物理的方法成功解決殘膜問題理想的農業裝備。

有資料表明：連續三年殘膜沒有清理的地塊，小麥產量下降2%～3%；玉米產量下降10%左右；棉花產量下降10%～15%。可見殘膜對作物生長的影響十分嚴重，只有治理殘膜污染才能保護農田的生態環境和保持農業可持續發展。因此，研制推廣先進適用的殘膜回收機械迫在眉睫。

2 殘膜回收與秸稈粉碎還田聯合作業機的研發設計

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯合作業機，是一款通過秸稈粉碎裝置、撿拾及脫膜裝置、卷膜打包裝置為一體的農機具。其目的是為了將地里秸稈粉碎，秸稈還田機上面均勻排布風扇，高速旋轉的還田機可將粉碎的秸稈，均勻的拋灑在田地里，通過土地的分解把秸稈變為肥料；在處理秸稈的同時能夠清除掉落在膜面上的葉片和雜物，這樣就有利于下一環節的操作，回收的殘膜潔凈率特別高；撿拾及脫膜裝置能夠很好將當年地膜回收起來，并且通過打捆機把回收起來的殘膜打包成柱狀，便于裝車及運輸。

圖1：ICMJ-2.1A型殘膜回收與秸稈粉碎聯合作業機

圖2：ICMJ-2.1A型殘膜回收與秸稈粉碎聯合作業機

2.1 秸稈粉碎裝置的設計研究

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯合作業機，是牽引式作業機，拖拉機的PTO輸出動力，傳遞給變速箱，在通過設計的傳動方案傳遞給秸稈粉碎還田機動力。秸稈粉碎還田機，上面均勻排布安裝著還田刀具、風扇，安裝后的形狀為螺旋狀態，兩側使用高速軸承支撐。當拖拉機輸出動力牽引時，秸稈粉碎還田機的旋轉運動方向與拖拉機輪胎前進方向是相反的，目的是為了在某一瞬間多次并重復的還田秸稈，粉碎后的秸稈通過高速旋轉的風扇，將其均勻的拋送到聯合作業機后面，并充當肥料。

圖3：掀背式料箱設計

2.2 撿拾及脫膜裝置的設計研究

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯合作業機，秸稈粉碎還田機后面連接著的是撿拾殘膜及脫膜裝置。撿拾殘膜裝置組成核心為固定的“桃心”軌道、撿拾殘膜滾筒、擺軸、雙頭彈簧。

圖4：彈齒式殘膜清理滾筒設計

“桃心”軌道固定在大架一側上面，雙頭彈簧安裝在擺軸上面，組裝好的擺軸安裝在撿拾殘膜滾筒上面，并在一圓周上面均勻六等分，將組裝的撿拾殘膜滾筒安裝到大架上面，撿拾殘膜滾筒上面的擺軸并鑲嵌在“桃心”軌道里面。撿拾殘膜滾筒后上方有一個裝有膠條的脫膜裝置，其作用將撿拾殘膜裝置撿拾的殘膜清理干凈。

當拖拉機輸出動力牽引時，撿拾殘膜及脫膜裝置旋轉運動方向與拖拉機輪胎前進方向是相反的。撿拾殘膜裝置最關鍵部位為“桃心”軌道，擺軸在軌道里面運動。擺軸的運動方向是當擺軸上面的雙頭彈簧豎直向下時，站在殘膜回收與秸稈粉碎還田聯合作業機左側觀察，擺軸上面的雙頭彈簧按照順時針旋轉180°，擺軸上面的雙頭彈簧尾部均指向旋轉圓心，擺軸上面的雙頭彈簧當180°～360°時，擺軸上面的雙頭彈簧尾部不在指向旋轉圓心，其擺軸上面的雙頭彈簧先前傾斜一定角度，其目的為了便于脫膜裝置，很好地將回收起來的殘膜清理干凈。

脫膜裝置與撿拾殘膜裝置的距離是可以調節的，當雙頭彈簧磨損掉，脫膜裝置與撿拾殘膜裝置距離會變大，造成殘膜清理不干凈，這是需要調整好間隙。

2.3 卷膜打包裝置的設計研究

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯合作業機，撿拾殘膜及脫膜裝置后面裝有一個卷膜打包裝置。卷膜打包裝置組成主要為很多數量的卷膜輥，其每一卷膜輥都有動力。當拖拉機輸出動力牽引時，卷膜打包裝置旋轉運動方向與拖拉機輪胎前進方向是相反的。卷膜打包裝置里面的卷膜輥排布成“口哨狀”或者說是“逗號（，）”。

撿拾殘膜及脫膜裝置，將收集的殘膜通過脫膜裝置拋送到卷膜打包裝置里面，收集的殘膜越多，打包成的殘膜變得越大，變為一個柱狀體，大到一定程度會觸發警示燈，提醒操作人員卸掉打包成型的殘膜。打包后的殘膜有一定的密度，臨時放到田地里面，不會因為風大將其吹散，不會造成收集的殘膜弄成二次污染。

2.4 過載保護裝置關鍵部件設計研究

圖5：過載保護裝置設計

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯合作業機，在撿拾殘膜裝置前動力源加裝了過載保護裝置。在帶輪一側安裝摩擦片通過蝶形彈簧壓緊，還裝有調整蝶形彈簧裝置。撿拾殘膜裝置在撿拾殘膜時，地表難免會有石塊或硬至雜物，造成對撿拾殘膜裝置的損害。當撿拾殘膜裝置下面的雙頭彈簧遇到硬至物時，其消耗動力增加，所以過載保護裝置啟動，不會強行造成撿拾殘膜裝置與硬至物發生碰撞，避免了其他零部件的損壞，起到了保護的作用。

3 結語

目前我國機械化回收殘膜主要在3個時期：作物苗期殘膜回收、作物果實收獲后殘膜回收及耕地后春季播種前殘膜回收。今后的發展趨勢是將多種作業機械結合形成聯合作業，一次性可完成2項或多項作業，通過減少拖拉機的下地次數，還可減少油耗、降低機具作業成本、減少機具對土壤的壓實、節省作業時間，從而提高作業機具的工作效率，有效提高勞動生產效率。

殘膜回收裝備是保障地膜回收利用的重要手段，各級農業農村部門強化成果轉化推廣，加強聯合協作，推動熟化技術產品落地，形成系統性的農膜回收利用解決方案，為治理農田“白色污染”插上科技的翅膀。殘膜回收裝備的研發設計能更好的進行殘膜回收，修復污染土壤，為大規模的土壤治理提供有利條件。其實施不但對企業的發展和市場競爭力有很大的提升作用，也能促進行業的發展，促進我省農機產業結構的優化升級。

總之，保護農田生態環境、治理殘膜污染是種植業可持續化發展的關鍵所在。我國的殘膜回收機械仍不完善，目前我國北方農田的殘膜污染越發嚴重，因此，我們仍需在研究治理殘膜污染技術上做大量工作。