一种残膜检拾机的设计和试验*

闫志鹏

(门源县农业机械管理站，青海门源 810300)

0 引言

农用地膜地面覆盖栽培，简称“地膜覆盖”，又称“护根栽培”或“促根栽培”。20世纪50年代首先由日本发明并用于草莓生产，随后被迅速推广应用到其他作物的生产栽培种植［1－2］。地膜覆盖栽培技术作为一项新型农业技术，近几年在我国北方旱作农业区迅速发展。该技术的抗旱、保墒、集雨效果非常明显，广泛应用在玉米、小麦、马铃薯等多种农作物的种植过程中，对农业增产起到了极大的促进作用，取得了良好的经济和社会效益。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，在土壤中的残留年限可达几十甚至上百年，再加上没有配套的成熟地膜回收机械，地膜覆盖栽培技术在带来可观效益的同时也带来了农田环境恶化、土壤质量下降、作物减产等多种问题。人工清理地膜费工费时、作业劳动强度大、回收效率低［3］。

针对上述问题，国内农机科研部门与生产企业积极研发各种地膜回收机械，包括弹齿式、链扒式、气吸式、滚筒杆齿式、偏心伸缩杆齿式等多种结构形式［4］。但普遍存在的问题是机具作业功能不够完善、作业效果差、捡拾率达不到作业要求［5］。因而研制一种捡拾率高，作业效率高，对土地适应性强，具有多功能于一体的残膜捡拾机是一个亟待解决的技术难题。

1 四轮拖拉机配套残膜检拾机械

1.1 整机结构

四轮拖拉机配套残膜检拾机械由机架1、清膜气泵2、中起膜齿3、悬挂架4、清膜连杆5、起膜齿压板6、清膜齿7、前起膜齿8、后起膜齿9、限深轮10等部件组成，其结构如图1所示。

图1 四轮拖拉机配套残膜捡拾机整机结构图

1.2 工作原理

四轮拖拉机配套残膜检拾机械配套14.7～17.0 kW轮式拖拉机使用。如图1所示，机架1上前方的悬挂架4与轮式拖拉机三点液压悬挂形式连接，检拾机进入农田后，拖拉机启动液压系统，放下检拾机。拖拉机牵引检拾机前进时，前起膜齿8将田间的大块废旧残膜从地表搂起，搂起的废旧残膜缠绕在弹齿上，中起膜齿3和后起膜齿9将小块的废旧地膜搂起并缠绕在弹齿上。检拾机在地头转弯时，启动清膜气泵2，通过传动机构，清膜齿7将缠绕在弹齿上的残膜清理下来，清理后的残膜经人工检拾，运送到残膜处理地进行处理。

1.3 主要技术指标

整机重量:120 kg;配套动力:14.7～17.0 kW 轮式拖拉机;结构形式:弹齿型;工作幅宽:1 600 mm;作业深度:100～150 mm;生产效率:4～6亩/小时;残膜检拾率≥85。

2 手扶拖拉机配套残膜检拾机械

2.1 整机结构

手扶拖拉机配套残膜检拾机械由起膜齿1、回位弹簧2、手动摇杆3、清膜机构4、挂架管5、清膜齿6、挂接板7、机加8等部件组成，其结构如图2所示。

图2 手扶拖拉机配套残膜捡拾机整机结构图

2.2 工作原理

如图2所示，机架上方的挂接板与手扶拖拉机尾轮挂接架挂接，机具进入农田后，通过人力放下检拾机。拖拉机牵引检拾机前进时，前后起膜齿1将田间废旧残膜搂起，搂起的废旧残膜缠绕在弹齿上。整机在地头转弯时，扳动手动摇杆，通过传动机构，清膜齿7将缠绕在弹齿上的残膜清理下来，清理完后，通过回位弹簧将手动摇杆复位。清理下来的残膜经人工检拾，运送到残膜处理地进行处理。

2.3 主要技术指标

整机重量:120 kg;配套动力:7.35～11 kW手扶拖拉机;结构形式:弹齿型;工作幅宽:1 200 mm;作业深度:80～120 mm;生产效率:3～5亩/小时;残膜检拾率:≥85。

3 残膜检拾机的特点

(1)合理的起膜齿布局和排列有利于残膜捡拾和土地平整。与轮式拖拉机配套的残膜回收机设置3排搂膜齿，与手扶拖拉机配套的残膜回收机设置2排搂膜齿，从前往后搂膜齿直径由大到小，搂膜齿数量由少到多，前排与后排之间搂膜齿相互错开，使入土搂膜全覆盖，提高了残膜回收率。

(2)起膜齿优化设计提高了捡拾机的作业效率。选用弹簧钢作起膜齿搂的材料，弹簧钢具有高强度和高屈服极限和疲劳极限，即有强度和耐磨，又有弹性，在作业时与地块仿形效果好，同时，在搂膜齿与机架连接端90°折弯处，加工成大圆弧(慢弯曲)形，解决了同类机型此处易折断的问题，延长了起膜齿的使用寿命，提高了残膜捡拾机工作效率。

(3)轮式拖拉机配套残膜检拾机设计了驱动清膜机构和液压多连杆驱动机构两种清膜机构，提高了清膜速度，节省人力。利用拖拉机的动力完成清膜，操作简单，只需通过拖拉机驾驶员在机动车上进行开关的操作即可实现清膜过程，比原有的手摇方式效率高、清膜彻底，节省人力。

4 实验结果

残膜检拾机设计完成后，进行了大量的田间试验，分别在马铃薯、玉米、小麦、油菜等平整的地块进行了试验。经过不断的优化设计，进一步完善了残膜检拾机整体性能。此类残膜检拾机在马铃薯、玉米、小麦、油菜等留有残膜的田间作业稳定，适应性强。在最终的机械性能的检测中，残膜检拾机检拾率均在85%以上，轮式拖拉机配套残膜检拾机作业效率在达到0.35 hm2/h以上，手扶拖拉机配套残膜检拾机作业效率达到0.25 hm2/h以上。此类残膜检拾机各项技术指标、经济指标、使用性能均达到或超过设计要求。该机具在进行残膜检拾作业的同时完成了平整土地、搂杂草、松土等多项作业，不仅解决了残膜污染问题，而且平整了耕地，提高了耕地质量。在实验过程中，出现的相关问题进行了及时记录和总结，并提出相应的优化设计方案和改进方法。

5 存在的问题

尽管此类残膜检拾机的各项技术指标、经济指标都达到了设计要求，但是在使用过程中也存在搂膜齿分布密度过大，残膜捡拾机在作业过程中，搂膜齿容易被植物根茎及较大直径土块堵塞，影响残膜捡拾效果;残膜机整体为刚性结构，在遇到深沟高垄时，容易出现漏捡现象。针对以上现象，初步采用的优化方案是在机架前方安置一个铲除植物根茎和碾压土块装置，进一步优化搂膜齿的仿形能力，并准备做田间试验，积累数据，以便进一步改进。

6 结论

这种简易的残膜检拾机，不仅解决了残膜污染土地的问题，节省了人力，同时提高了耕地质量。该残膜检拾机简易实用，装卸方便，制造成本低，其推广应用前景好，市场空间大。

［1］ 田原宇，乔英云，黄 伟，等.白色污染与腐殖酸多功能可降解黑色液态地膜［J］.腐殖酸，2006(2):19－23.

［2］ 许香云，王朝云.国内外地膜覆盖栽培现状及展望［J］.2001，28(1):6－11.

［3］ 安世才.1FMJ―850型废膜捡拾机［J］.农机与食品机械，1999(5):20－21.

［4］ 冯 斌，王学农.残膜回收技术与机具的发展［J］.新疆农机化，2003(4):58－59.

［5］ 雷明成，安世才，孟养荣，等.1FMJ－1000型残膜捡拾机的设计与试验［J］.中国农机化学报，2014(1):166－169.