殘膜回收與秸稈粉碎還田一體化聯(lián)合作業(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)

河北頂呱呱機(jī)械制造有限公司 李挺 聞朝華 馬志輝

近年來(lái)隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，糧食單產(chǎn)逐年屢創(chuàng)新高，但是，隨之而來(lái)的是過(guò)量使用化肥農(nóng)藥造成土地板結(jié)，過(guò)量使用地膜覆蓋技術(shù)，造成耕地里殘膜越積越多，已經(jīng)嚴(yán)重影響了正常的耕種及種子著床發(fā)芽，成為揮之不去的白色污染。

1 殘膜回收裝備現(xiàn)狀

殘膜回收問(wèn)題一直以來(lái)困擾著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，縱觀西方先進(jìn)農(nóng)業(yè)國(guó)家，對(duì)殘膜的治理也沒(méi)有更好的辦法，現(xiàn)在他們主要是推廣快速降解農(nóng)膜，但是快速降解農(nóng)膜價(jià)格過(guò)高，推廣難度大，殘膜回收機(jī)是通過(guò)物理的方法成功解決殘膜問(wèn)題理想的農(nóng)業(yè)裝備。

有資料表明：連續(xù)三年殘膜沒(méi)有清理的地塊，小麥產(chǎn)量下降2%～3%；玉米產(chǎn)量下降10%左右；棉花產(chǎn)量下降10%～15%。可見(jiàn)殘膜對(duì)作物生長(zhǎng)的影響十分嚴(yán)重，只有治理殘膜污染才能保護(hù)農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境和保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，研制推廣先進(jìn)適用的殘膜回收機(jī)械迫在眉睫。

2 殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)，是一款通過(guò)秸稈粉碎裝置、撿拾及脫膜裝置、卷膜打包裝置為一體的農(nóng)機(jī)具。其目的是為了將地里秸稈粉碎，秸稈還田機(jī)上面均勻排布風(fēng)扇，高速旋轉(zhuǎn)的還田機(jī)可將粉碎的秸稈，均勻的拋灑在田地里，通過(guò)土地的分解把秸稈變?yōu)榉柿希辉谔幚斫斩挼耐瑫r(shí)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(huán)節(jié)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(dāng)年地膜回收起來(lái)，并且通過(guò)打捆機(jī)把回收起來(lái)的殘膜打包成柱狀，便于裝車及運(yùn)輸。

圖1：ICMJ-2.1A型殘膜回收與秸稈粉碎聯(lián)合作業(yè)機(jī)

圖2：ICMJ-2.1A型殘膜回收與秸稈粉碎聯(lián)合作業(yè)機(jī)

2.1 秸稈粉碎裝置的設(shè)計(jì)研究

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)，是牽引式作業(yè)機(jī)，拖拉機(jī)的PTO輸出動(dòng)力，傳遞給變速箱，在通過(guò)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案?jìng)鬟f給秸稈粉碎還田機(jī)動(dòng)力。秸稈粉碎還田機(jī)，上面均勻排布安裝著還田刀具、風(fēng)扇，安裝后的形狀為螺旋狀態(tài)，兩側(cè)使用高速軸承支撐。當(dāng)拖拉機(jī)輸出動(dòng)力牽引時(shí)，秸稈粉碎還田機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向與拖拉機(jī)輪胎前進(jìn)方向是相反的，目的是為了在某一瞬間多次并重復(fù)的還田秸稈，粉碎后的秸稈通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，將其均勻的拋送到聯(lián)合作業(yè)機(jī)后面，并充當(dāng)肥料。

圖3：掀背式料箱設(shè)計(jì)

2.2 撿拾及脫膜裝置的設(shè)計(jì)研究

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)，秸稈粉碎還田機(jī)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(shè)計(jì)

“桃心”軌道固定在大架一側(cè)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(gè)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(dāng)拖拉機(jī)輸出動(dòng)力牽引時(shí)，撿拾殘膜及脫膜裝置旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向與拖拉機(jī)輪胎前進(jìn)方向是相反的。撿拾殘膜裝置最關(guān)鍵部位為“桃心”軌道，擺軸在軌道里面運(yùn)動(dòng)。擺軸的運(yùn)動(dòng)方向是當(dāng)擺軸上面的雙頭彈簧豎直向下時(shí)，站在殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)左側(cè)觀察，擺軸上面的雙頭彈簧按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，擺軸上面的雙頭彈簧尾部均指向旋轉(zhuǎn)圓心，擺軸上面的雙頭彈簧當(dāng)180°～360°時(shí)，擺軸上面的雙頭彈簧尾部不在指向旋轉(zhuǎn)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(lái)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(diào)節(jié)的，當(dāng)雙頭彈簧磨損掉，脫膜裝置與撿拾殘膜裝置距離會(huì)變大，造成殘膜清理不干凈，這是需要調(diào)整好間隙。

2.3 卷膜打包裝置的設(shè)計(jì)研究

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)，撿拾殘膜及脫膜裝置后面裝有一個(gè)卷膜打包裝置。卷膜打包裝置組成主要為很多數(shù)量的卷膜輥，其每一卷膜輥都有動(dòng)力。當(dāng)拖拉機(jī)輸出動(dòng)力牽引時(shí)，卷膜打包裝置旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向與拖拉機(jī)輪胎前進(jìn)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(shuō)是“逗號(hào)（，）”。

撿拾殘膜及脫膜裝置，將收集的殘膜通過(guò)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?yōu)橐粋€(gè)柱狀體，大到一定程度會(huì)觸發(fā)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(shí)放到田地里面，不會(huì)因?yàn)轱L(fēng)大將其吹散，不會(huì)造成收集的殘膜弄成二次污染。

2.4 過(guò)載保護(hù)裝置關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)研究

圖5：過(guò)載保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)，在撿拾殘膜裝置前動(dòng)力源加裝了過(guò)載保護(hù)裝置。在帶輪一側(cè)安裝摩擦片通過(guò)蝶形彈簧壓緊，還裝有調(diào)整蝶形彈簧裝置。撿拾殘膜裝置在撿拾殘膜時(shí)，地表難免會(huì)有石塊或硬至雜物，造成對(duì)撿拾殘膜裝置的損害。當(dāng)撿拾殘膜裝置下面的雙頭彈簧遇到硬至物時(shí)，其消耗動(dòng)力增加，所以過(guò)載保護(hù)裝置啟動(dòng)，不會(huì)強(qiáng)行造成撿拾殘膜裝置與硬至物發(fā)生碰撞，避免了其他零部件的損壞，起到了保護(hù)的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)機(jī)械化回收殘膜主要在3個(gè)時(shí)期：作物苗期殘膜回收、作物果實(shí)收獲后殘膜回收及耕地后春季播種前殘膜回收。今后的發(fā)展趨勢(shì)是將多種作業(yè)機(jī)械結(jié)合形成聯(lián)合作業(yè)，一次性可完成2項(xiàng)或多項(xiàng)作業(yè)，通過(guò)減少拖拉機(jī)的下地次數(shù)，還可減少油耗、降低機(jī)具作業(yè)成本、減少機(jī)具對(duì)土壤的壓實(shí)、節(jié)省作業(yè)時(shí)間，從而提高作業(yè)機(jī)具的工作效率，有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。

殘膜回收裝備是保障地膜回收利用的重要手段，各級(jí)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門(mén)強(qiáng)化成果轉(zhuǎn)化推廣，加強(qiáng)聯(lián)合協(xié)作，推動(dòng)熟化技術(shù)產(chǎn)品落地，形成系統(tǒng)性的農(nóng)膜回收利用解決方案，為治理農(nóng)田“白色污染”插上科技的翅膀。殘膜回收裝備的研發(fā)設(shè)計(jì)能更好的進(jìn)行殘膜回收，修復(fù)污染土壤，為大規(guī)模的土壤治理提供有利條件。其實(shí)施不但對(duì)企業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有很大的提升作用，也能促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我省農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。

總之，保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、治理殘膜污染是種植業(yè)可持續(xù)化發(fā)展的關(guān)鍵所在。我國(guó)的殘膜回收機(jī)械仍不完善，目前我國(guó)北方農(nóng)田的殘膜污染越發(fā)嚴(yán)重，因此，我們?nèi)孕柙谘芯恐卫須埬の廴炯夹g(shù)上做大量工作。