閆志鵬

(門源縣農(nóng)業(yè)機(jī)械管理站，青海門源 810300)

0 引言

農(nóng)用地膜地面覆蓋栽培，簡(jiǎn)稱“地膜覆蓋”，又稱“護(hù)根栽培”或“促根栽培”。20世紀(jì)50年代首先由日本發(fā)明并用于草莓生產(chǎn)，隨后被迅速推廣應(yīng)用到其他作物的生產(chǎn)栽培種植［1－2］。地膜覆蓋栽培技術(shù)作為一項(xiàng)新型農(nóng)業(yè)技術(shù)，近幾年在我國北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)迅速發(fā)展。該技術(shù)的抗旱、保墑、集雨效果非常明顯，廣泛應(yīng)用在玉米、小麥、馬鈴薯等多種農(nóng)作物的種植過程中，對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起到了極大的促進(jìn)作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。由于地膜采用的材料都是不可降解的聚乙烯和聚氯乙烯材料，在土壤中的殘留年限可達(dá)幾十甚至上百年，再加上沒有配套的成熟地膜回收機(jī)械，地膜覆蓋栽培技術(shù)在帶來可觀效益的同時(shí)也帶來了農(nóng)田環(huán)境惡化、土壤質(zhì)量下降、作物減產(chǎn)等多種問題。人工清理地膜費(fèi)工費(fèi)時(shí)、作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、回收效率低［3］。

針對(duì)上述問題，國內(nèi)農(nóng)機(jī)科研部門與生產(chǎn)企業(yè)積極研發(fā)各種地膜回收機(jī)械，包括彈齒式、鏈扒式、氣吸式、滾筒桿齒式、偏心伸縮桿齒式等多種結(jié)構(gòu)形式［4］。但普遍存在的問題是機(jī)具作業(yè)功能不夠完善、作業(yè)效果差、撿拾率達(dá)不到作業(yè)要求［5］。因而研制一種撿拾率高，作業(yè)效率高，對(duì)土地適應(yīng)性強(qiáng)，具有多功能于一體的殘膜撿拾機(jī)是一個(gè)亟待解決的技術(shù)難題。

1 四輪拖拉機(jī)配套殘膜檢拾機(jī)械

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

四輪拖拉機(jī)配套殘膜檢拾機(jī)械由機(jī)架1、清膜氣泵2、中起膜齒3、懸掛架4、清膜連桿5、起膜齒壓板6、清膜齒7、前起膜齒8、后起膜齒9、限深輪10等部件組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 四輪拖拉機(jī)配套殘膜撿拾機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1.2 工作原理

四輪拖拉機(jī)配套殘膜檢拾機(jī)械配套14.7～17.0 kW輪式拖拉機(jī)使用。如圖1所示，機(jī)架1上前方的懸掛架4與輪式拖拉機(jī)三點(diǎn)液壓懸掛形式連接，檢拾機(jī)進(jìn)入農(nóng)田后，拖拉機(jī)啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，放下檢拾機(jī)。拖拉機(jī)牽引檢拾機(jī)前進(jìn)時(shí)，前起膜齒8將田間的大塊廢舊殘膜從地表摟起，摟起的廢舊殘膜纏繞在彈齒上，中起膜齒3和后起膜齒9將小塊的廢舊地膜摟起并纏繞在彈齒上。檢拾機(jī)在地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)，啟動(dòng)清膜氣泵2，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，清膜齒7將纏繞在彈齒上的殘膜清理下來，清理后的殘膜經(jīng)人工檢拾，運(yùn)送到殘膜處理地進(jìn)行處理。

1.3 主要技術(shù)指標(biāo)

整機(jī)重量:120 kg;配套動(dòng)力:14.7～17.0 kW 輪式拖拉機(jī);結(jié)構(gòu)形式:彈齒型;工作幅寬:1 600 mm;作業(yè)深度:100～150 mm;生產(chǎn)效率:4～6畝/小時(shí);殘膜檢拾率≥85。

2 手扶拖拉機(jī)配套殘膜檢拾機(jī)械

2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

手扶拖拉機(jī)配套殘膜檢拾機(jī)械由起膜齒1、回位彈簧2、手動(dòng)搖桿3、清膜機(jī)構(gòu)4、掛架管5、清膜齒6、掛接板7、機(jī)加8等部件組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 手扶拖拉機(jī)配套殘膜撿拾機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2.2 工作原理

如圖2所示，機(jī)架上方的掛接板與手扶拖拉機(jī)尾輪掛接架掛接，機(jī)具進(jìn)入農(nóng)田后，通過人力放下檢拾機(jī)。拖拉機(jī)牽引檢拾機(jī)前進(jìn)時(shí)，前后起膜齒1將田間廢舊殘膜摟起，摟起的廢舊殘膜纏繞在彈齒上。整機(jī)在地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)，扳動(dòng)手動(dòng)搖桿，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，清膜齒7將纏繞在彈齒上的殘膜清理下來，清理完后，通過回位彈簧將手動(dòng)搖桿復(fù)位。清理下來的殘膜經(jīng)人工檢拾，運(yùn)送到殘膜處理地進(jìn)行處理。

2.3 主要技術(shù)指標(biāo)

整機(jī)重量:120 kg;配套動(dòng)力:7.35～11 kW手扶拖拉機(jī);結(jié)構(gòu)形式:彈齒型;工作幅寬:1 200 mm;作業(yè)深度:80～120 mm;生產(chǎn)效率:3～5畝/小時(shí);殘膜檢拾率:≥85。

3 殘膜檢拾機(jī)的特點(diǎn)

(1)合理的起膜齒布局和排列有利于殘膜撿拾和土地平整。與輪式拖拉機(jī)配套的殘膜回收機(jī)設(shè)置3排摟膜齒，與手扶拖拉機(jī)配套的殘膜回收機(jī)設(shè)置2排摟膜齒，從前往后摟膜齒直徑由大到小，摟膜齒數(shù)量由少到多，前排與后排之間摟膜齒相互錯(cuò)開，使入土摟膜全覆蓋，提高了殘膜回收率。

(2)起膜齒優(yōu)化設(shè)計(jì)提高了撿拾機(jī)的作業(yè)效率。選用彈簧鋼作起膜齒摟的材料，彈簧鋼具有高強(qiáng)度和高屈服極限和疲勞極限，即有強(qiáng)度和耐磨，又有彈性，在作業(yè)時(shí)與地塊仿形效果好，同時(shí)，在摟膜齒與機(jī)架連接端90°折彎處，加工成大圓弧(慢彎曲)形，解決了同類機(jī)型此處易折斷的問題，延長(zhǎng)了起膜齒的使用壽命，提高了殘膜撿拾機(jī)工作效率。

(3)輪式拖拉機(jī)配套殘膜檢拾機(jī)設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)清膜機(jī)構(gòu)和液壓多連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩種清膜機(jī)構(gòu)，提高了清膜速度，節(jié)省人力。利用拖拉機(jī)的動(dòng)力完成清膜，操作簡(jiǎn)單，只需通過拖拉機(jī)駕駛員在機(jī)動(dòng)車上進(jìn)行開關(guān)的操作即可實(shí)現(xiàn)清膜過程，比原有的手搖方式效率高、清膜徹底，節(jié)省人力。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

殘膜檢拾機(jī)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行了大量的田間試驗(yàn)，分別在馬鈴薯、玉米、小麥、油菜等平整的地塊進(jìn)行了試驗(yàn)。經(jīng)過不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步完善了殘膜檢拾機(jī)整體性能。此類殘膜檢拾機(jī)在馬鈴薯、玉米、小麥、油菜等留有殘膜的田間作業(yè)穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)。在最終的機(jī)械性能的檢測(cè)中，殘膜檢拾機(jī)檢拾率均在85%以上，輪式拖拉機(jī)配套殘膜檢拾機(jī)作業(yè)效率在達(dá)到0.35 hm2/h以上，手扶拖拉機(jī)配套殘膜檢拾機(jī)作業(yè)效率達(dá)到0.25 hm2/h以上。此類殘膜檢拾機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、使用性能均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)要求。該機(jī)具在進(jìn)行殘膜檢拾作業(yè)的同時(shí)完成了平整土地、摟雜草、松土等多項(xiàng)作業(yè)，不僅解決了殘膜污染問題，而且平整了耕地，提高了耕地質(zhì)量。在實(shí)驗(yàn)過程中，出現(xiàn)的相關(guān)問題進(jìn)行了及時(shí)記錄和總結(jié)，并提出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方法。

5 存在的問題

盡管此類殘膜檢拾機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但是在使用過程中也存在摟膜齒分布密度過大，殘膜撿拾機(jī)在作業(yè)過程中，摟膜齒容易被植物根莖及較大直徑土塊堵塞，影響殘膜撿拾效果;殘膜機(jī)整體為剛性結(jié)構(gòu)，在遇到深溝高壟時(shí)，容易出現(xiàn)漏撿現(xiàn)象。針對(duì)以上現(xiàn)象，初步采用的優(yōu)化方案是在機(jī)架前方安置一個(gè)鏟除植物根莖和碾壓土塊裝置，進(jìn)一步優(yōu)化摟膜齒的仿形能力，并準(zhǔn)備做田間試驗(yàn)，積累數(shù)據(jù)，以便進(jìn)一步改進(jìn)。

6 結(jié)論

這種簡(jiǎn)易的殘膜檢拾機(jī)，不僅解決了殘膜污染土地的問題，節(jié)省了人力，同時(shí)提高了耕地質(zhì)量。該殘膜檢拾機(jī)簡(jiǎn)易實(shí)用，裝卸方便，制造成本低，其推廣應(yīng)用前景好，市場(chǎng)空間大。

［1］ 田原宇，喬英云，黃 偉，等.白色污染與腐殖酸多功能可降解黑色液態(tài)地膜［J］.腐殖酸，2006(2):19－23.

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