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        廢舊地膜雜質(zhì)風(fēng)選裝置的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

        2019-01-11 06:59:02牛長(zhǎng)河蔣永新楊會(huì)民喬園園
        新疆農(nóng)機(jī)化 2018年5期
        關(guān)鍵詞:根茬風(fēng)選風(fēng)管

        牛長(zhǎng)河,石 鑫※,蔣永新,楊會(huì)民 ,喬園園

        (1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所,新疆 烏魯木齊 830091;2.農(nóng)業(yè)部林果棉與設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站)

        0 引言

        地膜覆蓋栽培技術(shù)自20世紀(jì)70年代末引入中國(guó)以來(lái)被大面積推廣[1-2],目前新疆棉花種植地膜膜覆蓋率達(dá)100%,使用后的地膜殘留在地表及地表以下對(duì)作物根系的生長(zhǎng)造成很大影響,目前針對(duì)地膜殘留問(wèn)題,我國(guó)多家科研院所和高校分別研制了不同類型的殘膜回收機(jī),殘膜回收機(jī)的推廣目前已經(jīng)解決了將廢舊地膜從地表及地表下清理出來(lái)的問(wèn)題,但回收后的廢舊地膜含有大量雜質(zhì),如秸稈、根茬、泥土等,不能直接重復(fù)再利用,大部分都被隨意堆放、掩埋、焚燒,對(duì)環(huán)境造成二次污染。因此如何對(duì)回收后的廢舊地膜再利用成了當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題[3-7]。本文針對(duì)上述問(wèn)題為實(shí)現(xiàn)廢舊地膜與雜質(zhì)的有效分離,設(shè)計(jì)了廢舊地膜雜質(zhì)風(fēng)選裝置,實(shí)現(xiàn)廢舊地膜的再加工,研制的地膜雜質(zhì)分離設(shè)備可與廢舊地膜再造粒生產(chǎn)線配套使用,組成完整的廢舊地膜綜合利用加工生產(chǎn)線,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)具的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        1 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

        1.1 結(jié)構(gòu)

        廢舊地膜雜質(zhì)風(fēng)選裝置整機(jī)主要由機(jī)架、篩筒、托輪、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、入料斗、篩筒、雜質(zhì)出料口、廢舊地膜出料口等組成。篩筒支撐于機(jī)架上,在電機(jī)的帶動(dòng)下能夠繞自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng),篩筒上均布設(shè)有直徑為3 cm的小孔,其內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋葉片,篩筒前端與風(fēng)機(jī)風(fēng)管的出風(fēng)口相連,入料斗位于風(fēng)管出風(fēng)口上,廢舊地膜出料斗位于旋轉(zhuǎn)篩筒末端,雜質(zhì)出料口位于篩筒前端的正下方,秸稈根茬輸送帶和細(xì)小雜物輸送帶位于機(jī)架底部(圖1)。

        圖1 廢舊地膜雜質(zhì)風(fēng)選裝置結(jié)構(gòu)示意

        1.2 工作原理

        由于我國(guó)多采用厚度為0.008(±0.003)mm的地膜,地膜抗拉強(qiáng)度低,經(jīng)一個(gè)作業(yè)季回收時(shí)地膜已嚴(yán)重老化、斷裂,呈長(zhǎng)條狀并與秸稈、根茬等纏繞在一起,無(wú)法回收時(shí)直接分離,目前使用的播前和耕后棉田殘膜回收機(jī),大多是將廢舊地膜連同棉秸稈、根茬、雜草一起回收,回收后再進(jìn)行廢舊地膜和雜質(zhì)分離。本課題組設(shè)計(jì)的廢舊地膜雜質(zhì)風(fēng)選裝置采用風(fēng)選法分離地膜,分離之前先將地膜與秸稈、根茬的混合物剪切粉碎,切斷長(zhǎng)度為40~60 mm,以便于后期分離使用。

        作業(yè)時(shí),電機(jī)帶動(dòng)篩筒旋轉(zhuǎn),混合物料經(jīng)入料斗喂入篩筒內(nèi),篩筒內(nèi)壁上設(shè)置螺旋葉片,螺旋葉片分成兩段,前段螺旋的主要作用是將大量的秸稈和根茬推送至雜質(zhì)出料口,后段螺旋翻轉(zhuǎn)攪拌混合物料,不斷將混合物料帶起至篩筒上方,同時(shí)再次把少量的秸稈根茬等雜質(zhì)輸送至螺旋前段。由于混合物料在空氣介質(zhì)中受力后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同,密度最小的地膜被吹向篩筒末端,由地膜出料口送出;密度較大的秸稈、根茬落至篩筒的中部,再由螺旋葉片從旋轉(zhuǎn)篩筒的前端推出,經(jīng)秸稈根茬輸送帶輸出;細(xì)小的秸稈和泥土從篩筒的篩孔中漏下,經(jīng)細(xì)小雜物輸送帶輸出,從而實(shí)現(xiàn)物料的分離[8-9]。

        2 主要技術(shù)參數(shù)

        整機(jī)尺寸(長(zhǎng)×寬×高,mm) 3750×1200×2100

        整機(jī)重量(kg) 1 000

        膜中含雜率(%) ≤10

        生產(chǎn)率(kg/h) ≥ 250

        3 試驗(yàn)及分析

        2017年9-10月在尉犁縣選擇收獲后的棉花地,采用殘膜回收機(jī)將廢舊地膜連同秸稈、根茬、土壤的混合物集堆裝箱,后期在尉犁縣匯豐塑業(yè)有限公司完成樣機(jī)的試驗(yàn),試驗(yàn)前選用混合物料1.5 t,先將混合物料投入剪切式物料粉碎機(jī),進(jìn)行剪切破碎,將長(zhǎng)條狀的廢舊地膜破碎成塊狀,秸稈破碎成小段,破碎長(zhǎng)度為40-60 mm。安裝并調(diào)試樣機(jī),使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        圖2 分離前的物料

        通過(guò)前期大量基礎(chǔ)試驗(yàn)研究分析得出影響廢舊地膜與雜質(zhì)篩分效果的主要因素包括篩筒轉(zhuǎn)速、風(fēng)管出口風(fēng)速及物料喂入量,試驗(yàn)分別選用篩筒轉(zhuǎn)速30 r/min、40 r/min、50 r/min,風(fēng)管出口風(fēng)速 10 m/s、15 m/s、20 m/s,喂入量為 200kg/h、250 kg/h、300kg/h采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行試驗(yàn),以膜中含雜率和雜中含膜率為試驗(yàn)指標(biāo),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,試驗(yàn)如下:

        表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

        通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析得出篩筒轉(zhuǎn)速為30 r/min和風(fēng)管出口風(fēng)速為15 m/s,喂入量為250 kg/h,試驗(yàn)后膜中含雜率為8.8%,雜中含膜率為0.1%,試驗(yàn)效果最佳。

        4 結(jié)論

        針對(duì)如何處理回收后的廢舊地膜,如何能有效再利用廢舊地膜的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了廢舊地膜與雜質(zhì)風(fēng)選裝置,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證當(dāng)機(jī)具篩筒轉(zhuǎn)速為30 r/min、風(fēng)管出口風(fēng)速為15 m/s、喂入量為250 kg/h時(shí),試驗(yàn)后膜中含雜率為8.8%,雜中含膜率為0.1%,試驗(yàn)效果最佳,機(jī)具的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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