田辛亮 ，趙 巖 ，2※，鄭 炫 ，周敦興 ，紀 超

（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；3.新疆農(nóng)墾科學(xué)院機械裝備研究所；4.新疆科神農(nóng)業(yè)裝備科技開發(fā)股份有限公司）

0 引言

地膜覆蓋種植技術(shù)因具有良好的增溫保墑效果被廣泛應(yīng)用于種植業(yè)中[1-3]。隨著農(nóng)田殘膜含量增加，污染逐步加劇，造成了嚴重的白色污染問題[4-5]。國外覆膜種植一般采用厚度大于0.01 mm的高強度地膜，且覆膜時間比較短，地膜破損程度小，故殘膜回收機構(gòu)多為卷膜輥式[6-7]。新疆棉田為全國殘膜回收的熱點研究區(qū)域，本地基本采用彈齒摟膜機進行殘膜回收作業(yè)，存在卸膜頻繁，殘膜撿拾率低等問題。

為解決上述問題，本文設(shè)計了滾筒式殘膜回收機，在機具行進過程中清雜輥通過自身轉(zhuǎn)動將殘膜及雜質(zhì)拋起，偏心滾筒帶動撿拾桿齒將殘膜挑起，殘膜隨滾筒旋轉(zhuǎn)至脫膜輥筒底部，桿齒旋轉(zhuǎn)至偏心滾筒內(nèi)，在小脫膜輥與大脫膜輥的共同作用下殘膜被撥送至后部集膜箱體內(nèi)[8]，彌補現(xiàn)有立桿式摟膜機的不足。

1 整機結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機結(jié)構(gòu)

圖1 滾筒式殘膜回收機結(jié)構(gòu)示意

滾筒式殘膜回收機主要由3點懸掛裝置、液壓裝置、機架、清雜機構(gòu)、挑膜機構(gòu)、輸膜機構(gòu)以及卸膜機構(gòu)等部分組成，清雜機構(gòu)主要由桿齒、清雜輥等部分組成，輸膜機構(gòu)主要由撿拾桿齒、偏心滾筒等部分組成，卸膜機構(gòu)主要由小脫膜輥、大脫膜輥、脫膜葉片等部分組成，如圖1所示。

1.2 工作原理

滾筒式殘膜回收機由三點懸掛裝置與拖拉機連接。機具作業(yè)時，清雜機構(gòu)將棉稈及泥土清理，同時將地膜挑起傳遞至撿拾滾筒，滾筒通過自身轉(zhuǎn)動將地膜輸送至小脫膜輥，在小脫膜輥與大脫膜輥的共同作用下將殘膜卸至集膜箱。

2 田間試驗

2.1 試驗?zāi)康?/h3>

為了確定滾筒式殘膜回收機在作業(yè)環(huán)境中的最優(yōu)組合參數(shù)，確定機具作業(yè)速度、起膜角度數(shù)、滾筒轉(zhuǎn)速3個因素進行田間試驗。

2.2 試驗條件

整機試驗定于2017年9-10月，試驗地點為石河子145團三分場十二連，試驗面積為5 hm2。試驗地種植作物為棉花，試驗前已對棉稈進行粉碎處理，棉稈粉碎機具采用側(cè)拋式粉碎還田機，膜面覆有少量雜質(zhì)，滴管帶提前全部清理。

2.3 試驗設(shè)計

通過對滾筒式殘膜回收機進行定量分析，將殘膜回收率確定為滾筒式殘膜回收機試驗指標。試驗選用三因素三水平正交試驗，因素依次設(shè)置為：機具作業(yè)速度A、起膜角B、滾筒轉(zhuǎn)速C。在前期準備工作的基礎(chǔ)上確定試驗因素水平如表1所示。

表1 試驗因素及水平

3 試驗數(shù)據(jù)與分析

3.1 試驗結(jié)果

本次試驗選取9個試驗點，試驗方案及結(jié)果如表2所示。

其中：ki表示影響因素3個水平的和，試驗指標變化的幅度由R值大小表示。R值越大，該因素對試驗指標的影響越大；R值越小，該因素對試驗指標的影響越小[9-10]。由表可知，機具最優(yōu)參數(shù)組合為起膜角30°，滾筒轉(zhuǎn)速120 r/min，機具作業(yè)速度6 km/h。

表2 試驗結(jié)果

3.2 試驗分析

由表3可知，各因素對殘膜回收率的影響主次為B＞C＞A。最優(yōu)參數(shù)組合為起膜角30°，滾筒轉(zhuǎn)速120 r/min，機具作業(yè)速度6 km/h。

表3 正交試驗結(jié)果的方差分析

3.3 試驗驗證

按照優(yōu)化結(jié)果起膜角30°，滾筒轉(zhuǎn)速120 r/min，機具作業(yè)速度6 km/h再次進行田間試驗。結(jié)果如表4所示，機具平均殘膜回收率為89.6%，滿足設(shè)計要求。

表4 驗證試驗結(jié)果

4 結(jié)論

本文對滾筒式殘膜回收機作業(yè)性能進行試驗，當起膜角為30°，滾筒轉(zhuǎn)速120 r/min，機具作業(yè)速度6 km/h時，平均殘膜回收率為89.6%，滿足殘膜回收機械作業(yè)標準。