田辛亮 ，趙 巖 ，2※，顏利民 ，2，溫浩軍 ，2

（1.石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.農(nóng)業(yè)部西北農(nóng)業(yè)裝備重點實驗室）

0 引言

地膜覆蓋種植技術(shù)因具有良好的增溫保墑、防病抗蟲、抑制雜草生長等作用，得到廣泛的應(yīng)用[1～2]。隨著農(nóng)田殘膜含量增加，污染逐步加劇，殘膜回收問題受到高度重視[3～5]。覆膜種植技術(shù)在國外已有300多年的應(yīng)用歷史，歐美、日本等發(fā)達(dá)國家均采用高強度地膜，利用卷膜機具完成收膜作業(yè)，回收率高[6～7]。目前新疆地區(qū)廣泛應(yīng)用的棉田殘膜回收機具為立桿式彈齒摟膜機，該機型結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，作業(yè)行進(jìn)速度快，但存在許多問題。如殘膜回收率低于50%、不能回收窄行中的殘膜、卸膜頻繁，嚴(yán)重影響作業(yè)效率。

為解決上述問題，本文設(shè)計了棉稈粉碎及摟膜聯(lián)合作業(yè)機，重點研究以下幾個方面：摟膜部件增加了浮動功能的小窄行摟膜彈齒，進(jìn)一步提升殘膜回收率；機具采用大尺寸摟膜彈齒，增加物料存儲空間；通過拖拉機后輸出液壓控制液壓缸伸縮，實現(xiàn)自動卸膜，彌補現(xiàn)有立桿式摟膜機的不足。

1 整機結(jié)構(gòu)

圖1 棉稈粉碎與摟膜聯(lián)合作業(yè)機

棉稈粉碎及摟膜聯(lián)合作業(yè)機主要由三點懸掛裝置、動力傳輸系統(tǒng)、棉稈粉碎裝置、棉稈輸送裝置、摟膜機構(gòu)、卸膜裝置以及機架等部分組成，如圖1所示；其中棉稈粉碎裝置主要包括刀軸、刀片、限深輪等組成；棉稈輸送裝置包括攪龍、攪龍軸固定板等組成；摟膜機構(gòu)包括彈齒、彈簧、固定架等部分組成；卸膜機構(gòu)包括卸膜擋板、液壓系統(tǒng)等部分組成。

2 田間試驗

2.1 試驗?zāi)康?/h3>

為了檢驗棉稈粉碎與摟膜聯(lián)合作業(yè)機的合理性與可靠性，比較在不同機具前進(jìn)速度、不同彈齒組數(shù)、不同彈齒入土深度下棉稈粉碎與摟膜聯(lián)合作業(yè)機的殘膜回收率，從而確定機具的最優(yōu)工作參數(shù)組合。

2.2 試驗條件

2017年9-10月在石河子145團(tuán)三分場十二連進(jìn)行了整機試驗，試驗面積為4 hm2。試驗地土壤類型為灰漠土，土壤堅實度為350 kPa，土壤表層含水率為15.1%。配套拖拉機選用約翰迪爾1 204，動力88.3kW，牽引速度5～6 km/h。按照石河子市具有代表性的棉花種植模式，具體參數(shù)如表1所示。

表1 棉花種植模式

2.3 試驗設(shè)計

通過對棉稈粉碎及摟膜聯(lián)合作業(yè)機進(jìn)行定量分析，確定了棉稈粉碎及摟膜聯(lián)合作業(yè)機試驗指標(biāo)為殘膜回收率。為了簡化試驗、減少試驗次數(shù)，本試驗在前期工作的基礎(chǔ)上，考察機具的作業(yè)性能及參數(shù)。試驗選用3因素3水平正交試驗，3個因素依次為：機具前進(jìn)速度A、彈齒組數(shù)B、彈齒入土深度C。在不考慮這3個因素之間交互作用的情況下找出這些因素對殘膜回收率的最優(yōu)參數(shù)組合，表2為試驗因素水平。

表2 試驗因素及水平

3 試驗數(shù)據(jù)與分析

3.1 試驗結(jié)果

把試驗參數(shù)條件和試驗結(jié)果指標(biāo)依次填入L9（33）正交表中，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 試驗結(jié)果

其中：ki為各影響因素3個水平的平均值，R值表示試驗指標(biāo)變化的幅度。R值越大，該因素對試驗指標(biāo)的影響越大；R值越小，該因素對試驗指標(biāo)的影響越小[8]。通過分析可知，殘膜回收率最優(yōu)工作參數(shù)組合為A2B2C2。

3.2 試驗分析

由方差分析知機具前進(jìn)速度、彈齒組數(shù)、彈齒入土深度對殘膜回收率影響顯著，結(jié)合表3對殘膜回收率的影響主次為機具前進(jìn)速度＞彈齒入土深度＞彈齒組數(shù)。最優(yōu)組合水平為A2B2C2，即機具前進(jìn)速度為1.5 m/s，彈齒組數(shù)為12組，彈齒入土深度為20 mm。通過直觀分析可知隨機具前進(jìn)速度增大殘膜回收率先增大后減小，是因為機具前進(jìn)速度過大導(dǎo)致漏膜現(xiàn)象加劇，導(dǎo)致殘膜回收率降低。

表4 正交試驗結(jié)果的方差分析

3.3 試驗驗證

對最優(yōu)組合A2B2C2進(jìn)行試驗驗證。結(jié)果如表5所示，機具殘膜回收率平均達(dá)到90.1%，高于國際中對于殘地膜回收機殘膜回收率高于80%的要求。

表5 驗證試驗結(jié)果

4 結(jié)論

本文對棉稈粉碎與摟膜聯(lián)合作業(yè)機作業(yè)性能進(jìn)行試驗，當(dāng)機具前進(jìn)速度為1.5 m/s，彈齒組數(shù)為12組，彈齒入土深度為20 mm時，平均殘膜回收率為90.4%，滿足殘膜回收機械作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。