链齿式残膜回收输送方式对比分析与试验
2017-12-16徐弘博胡志超顾峰玮于昭洋
徐弘博，胡志超，吴 峰，顾峰玮，于昭洋
(农业部 南京农业机械化研究所，南京 210014)
链齿式残膜回收输送方式对比分析与试验
徐弘博，胡志超，吴 峰，顾峰玮，于昭洋
(农业部 南京农业机械化研究所，南京 210014)
针对传统下输送链齿式残膜回收机存在的捡拾效果不佳与输膜不畅等现象，提出了上输送残膜回收方式，并对两种输送方式的残膜回收机在拾膜和脱膜阶段的机理进行了分析；从理论角度分析了两种输送方式的可行性，并对其特点进行了比较。分别设计了结构参数相同但输送方式不同的两台链齿式残膜回收机，一台采用下输送方式，而另一台采用上输送方式。在收获后的花生田进行收膜对比试验，对影响机具作业质量的输送方式、输送链转速和脱膜辊转速3个主要因素进行正交试验，结果表明：输送方式是影响机具捡拾率的主要因素，上输送方式的捡拾率达到91.9%，远高于下输送方式，综合作业质量上输送方式优于下输送方式。该对比试验可为链齿式残膜回收机输送方式的选择和未来的研发方向提供参考。
残膜回收；输送方式；分析；试验
0 引言
覆膜技术带来农作物增产的同时也导致了严重的土质恶化和环境破坏[1-4]。我国是当今世界上覆膜面积最大的国家，覆膜技术广泛应用于全国各个地区，但地膜回收率普遍很低。目前，我国新疆棉花、玉米等农作物主产区的平均地膜残留量已高达约200kg/hm2，残膜污染治理已进入关键时期。机械化残膜回收技术作为残膜污染治理的重要手段之一，具有良好的发展前景[5-7]。
链齿式残膜回收机清土效果好、作业效率高，在残膜回收领域得到了广泛应用。链齿式残膜回收机主要由拾膜部件、脱膜部件和集膜部件组成，其拾膜部件负责残膜的捡拾和输送，是残膜回收机的关键部件之一。目前,已有的拾膜机构主要采用下输送方式，即残膜沿输送链的下侧输入到回收机中，如新疆石河子大学研制的SMS-1500型残膜回收机、棉秆粉碎还田与残膜回收联合作业机、弹齿链耙式播前残膜回收机[8-12],以及山东农业大学研制的链条导轨式地膜回收机[13]等。这种下输送方式与市场上主流的稻麦联合收获机的输送方式一致；但残膜作为一种柔性轻薄物质，与稻麦秸秆的形态、质量等物理特性具有本质区别。在实际作业过程中，由于残膜自身特性与下输送拾膜机理的原因，往往出现残膜捡拾效果不佳和输送不畅等现象。
针对上述问题，本文分别设计两台结构参数相同的链齿式残膜回收机：一台采用上输送收膜方式，即残膜沿输送链上侧进行输送；另一台采用传统下输送收膜方式。同时，对比两种输送方式的作业机理并进行田间试验，为链齿式残膜回收机的设计方案提供新思路。
1 总体结构与工作原理
两台链齿式残膜回收机的结构基本相同，但升运链的运转方向相反。链齿式残膜回收机主要由机架、变速箱、起膜铲、垄沟铲、升运链、杆齿、脱膜辊和集膜箱等组成，如图1所示。下输送链齿式残膜回收机沿升运链下方平行设置了一块托板。
工作时，机具由拖拉机后动力输出轴驱动，起膜铲和垄沟铲负责将地膜从土壤中初步托起，便于杆齿捡拾。上输送方式通过杆齿将地膜挑起并沿升运链上表面输送到机具后方，再由脱膜辊将膜刷脱到集膜箱内；而下输送方式则是将地膜反向挑起到托板上，并在升运链的带动下将地膜沿托板向后输送，再由脱膜辊将地膜刷脱到集膜箱内，运输过程中地膜始终处于升运链的下方。上、下输送链齿式残膜回收机工作原理如图2所示。
1.垄沟铲 2.起膜铲 3.机架 4.变速箱 5.升运链 6.杆齿 7.脱膜辊 8.集膜箱
(a) 上输送方式 (b) 下输送方式
2 拾膜条件分析与对比
拾膜包含起膜和输膜两个过程。起膜是指将地膜与地表进行分离的过程；输膜是指将地膜向机具内部进行输送的过程。对于链齿式残膜回收机来说，下输送与上输送具有截然不同的拾膜机理，本文从起膜和输膜角度就其各自拾膜条件分别进行分析。
2.1 下输送式拾膜条件与参数
起膜阶段，杆齿挑膜方向与机具前进方向相反，残膜与地表进行分离的条件是杆齿对残膜做功，使其克服自身重力、自身张力、膜土粘合力与膜土摩擦力。残膜在A点处被杆齿挑起，对残膜进行受力分析如图3所示。此时残膜被挑起的条件为
(1)
其中，Fxq为起膜瞬间杆齿对残膜作用力(N)；Fz为残膜自身张力(N)；N粘为残膜与地面的粘合力(N)；G为残膜自重(N)；f地为残膜与地面的摩擦因数；α为起膜瞬间杆齿对残膜的作用力方向与水平方向的夹角(°)。
1.地面 2.杆齿 3.托板 4.升运链
由于起膜时杆齿的运行速度(即杆齿圆周段线速度)高于机具的前进速度而造成残膜拉扯形成了残膜自身张力Fz。将杆齿直线段运行速度设为机具前行速度，由于起膜时杆齿处于圆周运动阶段，此阶段齿尖的速度高于杆齿水平运动阶段，因此只要残膜拥有一定长度，采用下输送方式起膜不可避免地受到残膜自身张力Fz的影响。PE塑料地膜受到外力拉伸，在发生屈服前大致表现为弹性变形[14-15]。因此，Fz又与残膜拉伸长度成正比，则有
Fz=k·Δx
(2)
其中，k为残膜拉伸系数，与地膜厚度与覆膜时间有关；Δx为残膜拉伸长度(mm)。最大拉伸长度Δxmax表现为
(R-r)φ
(3)
其中，x1表示残膜从地表到杆齿圆周段终点的距离(mm)；x2表示同样时间内机具前行距离(mm)；r为升运链轮回转节圆半径(mm)；R为杆齿齿尖圆半径(mm)；ω1为升运链转速(rad/s)；φ为杆齿直线输送段起点与起膜点之间的夹角(°)。式(3)表示残膜拉伸长度为残膜从地表到杆齿圆周段终点的距离与同样时间内机具前行距离的差值，由此可发现：最大拉伸长度Δxmax主要取决于杆齿齿尖到回转中心半径R与回转节圆半径r的差值(R>r)，当拉伸长度Δx达到一定值时，残膜将发生断裂。实际生产中，为了减小机具尺寸、降低制造成本，一般设计回转节圆半径r比较小，而为了增大捡拾率，杆齿齿尖到回转中心半径R较大，导致其差值也较大，因而试验中往往观察到下输送方式拾膜造成残膜断裂现象。
对残膜与地膜的粘合力N粘进行试验，发现N粘与土壤特性t和残膜与土壤的接触面积S有关；而残膜与土壤的接触面积S与残膜自重G正相关。因此可得
N粘=t×S=t地×G
(4)
其中，t地为残膜与土壤粘合系数。通过弹簧测力计试验发现，在沙土中，N粘≈G；在黏土中，N粘≈5G。
将式(2)～式(4)带入式(1)可得，残膜被挑起的条件为
(5)
式(5)可合并为
(6)
由式(6)可以看出：采用下输送方式捡拾残膜，起膜条件是由机具尺寸参数、土壤特性和残膜特性共同决定的。
输膜阶段，残膜被输送的条件是杆齿与托板的合力对残膜做功，使其克服自身重力、空气阻力和膜与托板间的摩擦力。输送过程中残膜在B点受力如图4所示。
1.杆齿 2.升运链 3.托板
该阶段输膜条件为
Fxs=
(7)
其中，Fxs为输送过程中杆齿与托板对残膜的合力(N)；F钢为残膜与托板间的摩擦力(N)；F空为空气对残膜的阻力(N)；θ为升运链与水平方向夹角(°)。通过试验发现，空气对残膜的阻力与残膜面积成正比，即与残膜质量成正比，可以写作
F空=μG
(8)
其中，μ为空气阻力系数。同样，托板对残膜的阻力也有类似关系，写作
F钢=λG
(9)
其中，λ为托板阻力系数。将式(8)、式(9)带人式(7)可得
(10)
由式(10)可以看出：采用下输送方式输送残膜，输膜条件是由机具结构、托板阻力、空气阻力和残膜自重共同决定的。
2.2 上输送式拾膜条件与参数
起膜阶段，杆齿挑膜方向与机具前进方向相同，残膜与地表进行分离的条件是杆齿对残膜做功，使其克服自身重力、膜土粘合力与膜土摩擦力。残膜在C点被杆齿挑起，对残膜进行受力分析如图5所示。此时残膜被挑起的条件为
(11)
其中，Fsq为起膜瞬间杆齿对残膜作用力(N)；β为起膜瞬间杆齿对残膜的作用力方向与水平方向的夹角(°)。当杆齿入土深度不变时，上输送与下输送在起膜瞬间杆齿对残膜作用力方向与水平方向的夹角相同，即
β=α
(12)
将式(4)、式(12)带入式(11)可得
(13)
式(13)可合并为
(14)
由式(14)可以看出：采用上输送方式捡拾残膜，起膜条件由残膜和土壤特性决定，与机具尺寸参数无关，且不需要克服残膜自身张力作用，因此残膜不会发生断裂。
输膜阶段，残膜被输送的条件是杆齿对残膜做功，使其克服自身重力和空气阻力。输送过程中残膜受力在D点如图6所示。该阶段输膜条件为
(15)
其中，Fss为输送过程中杆齿对残膜作用力(N)；θ为升运链与水平方向夹角(°)。将式(8)带入式(15)可得
(16)
由式(16)可以看出：采用上输送方式输送残膜，输膜条件是由机具结构、空气阻力和残膜自重共同决定的。
1.地面 2.升运链 3.杆齿
1.升运链 2.杆齿
2.3 拾膜条件对比
分别从起膜阶段和输膜阶段对上输送方式和下输送方式进行对比。
对两种输送方式的起膜阶段进行对比，结合式(6)和式(14)，将下输送方式起膜阻力的平方和与上输送方式起膜阻力的平方求差可得
ΔFq=[k(R-r)φ+f地(t地+1)G]2+
k2(R-r)2φ2+2(R-r)(t地+1)kφf地G>0
(17)
其中，ΔFq为下输送方式起膜瞬间阻力的平方和与上输送方式起膜瞬间阻力的平方和的差值(N2)。由式(17)可以看出：下输送方式起膜所需作用力大于上输送方式起膜作用力，即当杆齿起膜作用力不足或杆齿抓取残膜不牢固时，下输送方式起膜率低于上输送方式。这是由于下输送方式存在对残膜的牵拉作用，而上输送方式则是沿机具前进方向挑起残膜，无牵拉作用。因此，上输送方式起膜可靠性高于下输送方式。
对两种输送方式的输膜阶段进行对比，将下输送方式输送过程中杆齿与托板对残膜的合力Fxs与上输送式输送过程中杆齿对残膜作用力Fss求平方差可得
(1+2λsinθ+2μsinθ+2λμ+λ2+μ2)G2-
(1+2μsinθ+μ2)G2=
Gλ(λ+2μ+2sinθ)>0
(18)
其中，ΔFs为Fxs与Fss的平方差(N2)。由式(18)可以看出：由于托板阻力系数λ对下输送方式造成的影响，下输送方式输膜所需作用力大于上输送方式输膜作用力。当杆齿抓取残膜不牢固时，下输送方式更容易存在残膜在输送过程中掉落的情况。在实际试验中，依靠杆齿连续输送作用，残膜即使从一排杆齿上脱离，也往往会被后一排杆齿抓住，因此输膜过程中发生残膜掉落的现象较为罕见，而表现出输送阻滞不畅的现象。
3 脱膜机理分析与对比
本文涉及的两种输送方式均采用滚筒型脱膜装置，脱膜叶片均布在滚筒的圆周方向，作业时叶片与拾膜杆齿运动方向相反，同属逆向脱膜。这种脱膜方式的优点是结构简单、制造成本低、可靠性高；缺点是装配精度要求高、且易造成脱膜辊缠绕，影响机具作业的顺畅性[16-18]。
3.1 脱膜条件对比
脱膜过程是从残膜与脱膜叶片开始接触瞬间开始的，因此需对残膜与脱膜叶片接触瞬间的受力情况进行分析，该点的受力情况取决于机具的结构和运动参数。
下输送方式脱膜瞬间残膜受力情况如图7所示。残膜沿升运链运动到E点时受到脱膜叶片打击，残膜受到自身重力G、杆齿对残膜作用力FC、残膜与空气的摩擦阻力F空和脱膜叶片对残膜作用力FT。其中，残膜的脱膜条件主要取决于脱膜叶片对残膜作用力FT的值，即FT克服其他作用力对残膜的阻碍作用时，残膜可与杆齿发生分离，达到脱膜目的。
由图7可以看出：残膜自身重力G的分力方向与脱膜叶片对残膜作用力FT方向相同，因此对脱膜相起到辅助作用。
1.升运链 2.杆齿 3.脱膜辊
上输送方式脱膜瞬间残膜受力情况如图8所示。残膜沿升运链运动到F点时受到脱膜叶片打击，残膜受到自身重力G、杆齿对残膜作用力FC、残膜与空气的摩擦阻力F空、离心力Fω和脱膜叶片对残膜作用力FT。与下输送方式相同的是残膜脱膜条件主要取决于脱膜叶片对残膜作用力FT的值。
1.升运链 2.杆齿 3.脱膜辊
由图8可以看出：离心力Fω的分力与脱膜叶片对残膜作用力FT方向相同，因此对脱膜相起到辅助作用，而重力G的分力对脱膜起到阻碍作用。
由于拾起的每块残膜在质量、抓取方式等方面都有其唯一性，因此本文只对脱模条件进行定性分析。由动量守恒定理可知
(19)
其中，t为残膜脱离杆齿所用时间(s)；m为脱膜叶片质量(kg)；v’为脱膜叶片线速度(m/s)。其中，脱膜叶片线速度v设计的较高，而残膜脱离杆齿的时间t很短，因此脱膜叶片对残膜作用力FT非常大，足以克服其他力的阻碍作用，实现残膜与杆齿分离。因此，无论采用上输送还是下输送方式，采用脱膜辊脱膜在机理上均具有其可行性。
3.2 脱膜顺畅性对比
影响脱膜顺畅性的因素有残膜堆积与脱膜辊缠绕。残膜堆积是指残膜堆积在杆齿链与脱膜辊之间，不能及时与杆齿发生脱离。脱膜辊缠绕是指残膜受到脱膜叶片的夹持而没有与脱膜辊分离，久而久之形成脱膜辊缠绕，影响机具作业顺畅性。在残膜回收机具参数设计阶段，脱膜辊叶片的设计转速较高，从而避免了残膜堆积的问题；而脱膜辊缠绕问题难以通过结构与参数设计来避免。因此，影响脱膜顺畅性的主要因素为脱膜辊缠绕。
根据理论分析与试验观察，脱膜辊缠绕主要与两个因素有关：一是脱膜叶片对残膜的打击次数；二是残膜自身长度。脱膜叶片对残膜打击次数越多，越容易发生叶片夹持残膜的现象，因此缠绕率与脱膜叶片对残膜的打击次数成正比。试验中观察到残膜多夹持于两叶片之间，因此可以判断出缠绕率与残膜长度正相关。由图7、图8可以看出：采用下输送方式脱膜，残膜与脱膜辊很快分离，因此打击次数较少；上输送方式脱膜，残膜需要越过整个脱膜辊上方，更容易发生多次打击。对于残膜长度，上文已分析过下输送方式残膜容易被撕碎，因此下输送方式的残膜平均长度比上输送方式要小，可定性分析出上输送方式的脱膜辊缠绕率要高于下输送方式。
4 试验与讨论
4.1 试验条件
田间试验在辽宁省锦州市义县已收获的花生田进行。花生种植方式为垄作，一垄双行，垄高100mm；土壤类型为沙土，表层含水率约为10%(0～100mm)。地膜宽度680mm，厚度0.010mm。机器起秧后，人工将花生果秧移走，再进行收膜试验。花生收获后，地膜整体沿纵向撕裂，横向断裂少，大部分残膜位于地表及浅表层(深度0～20mm)，少部分残膜位于垄沟处土壤内(深度20～80mm)。花生试验田情况如图9所示。
4.2 试验方法与结果
将捡拾率、掉落率和缠绕率作为评判残膜回收机性能指标的主要因素。下输送方式与上输送方式的残膜回收机结构参数相同，因此不考虑结构参数对性能指标的影响。比较不同运动参数和输送方式对上述性能指标的影响，以输送方式(下输送、上输送)、升运链转速和脱膜辊转速为试验因素安排正交试验[19]，试验因素和水平如表1所示。
图9 花生试验田
水平因素A输送方式B升运链转速/r·min-1C脱膜辊转速/r·min-11下输送1751632上输送2102123245260
选用拟水平法的L9(34)正交试验表安排试验,将输送方式缺失的水平3用水平2(上输送)代替，以捡拾率Y1、掉落率Y2和缠绕率Y3作为评价指标(其中捡拾率Y1越大越好，掉落率Y2和缠绕率Y3越小越好)，用直观分析法对每个指标进行分析。
随机选取测试区9块，每块长80m。3个试验指标的测试方法为：先由机具作业捡拾残膜，测定集膜箱中残膜质量W1；然后人工捡拾地里剩余的残膜，将地面上没有被土覆盖的整块残膜视为捡拾过程中掉落的残膜，测定其质量W2，将地里被土部分掩埋或完全掩埋的残膜视为没有捡拾起来的残膜，测定其质量W3；将脱膜辊上缠绕的残膜人工取出，测定其质量W4。则
(20)
机具前进速度控制在1m/s，起膜铲入土深度调节到80mm，在收获后的花生田进行收膜试验，如图10所示。试验方案及结果如表2所示。
图10 收膜试验
试验号因素ABC评价指标/%Y1Y2Y3111161．24．59．6212265．83．813．3313367．14．014．3421292．319．630．6522391．716．339．7623195．228．227．572(3)1388．615．835．882(3)2189．826．625．192(3)3293．521．429．8Y1K11194．1242．1246．2K12551．1247．3251．6K13255．8247．4κ1164．780．782．1κ1291．982．483．9κ1385．382．5R127．24．61．8优方案A2B3C2Y2K2112．339．959．3K22127．946．744．8K2353．636．1κ214．113．319．8κ2221．315．614．9κ2317．912．0R217．24．67．8优方案A1C3B1
续表2
A.输送方式；B.升运链转速(r/min)；C.脱膜辊转速(r/min)；Y1.捡拾率(%)；Y2.掉落率(%)；Y3.缠绕率(%)；Kij(i=1～3；j=1～3)表示各因素下各水平评价指标Yi(i=1～3)值的总和；κij(i=1～3；j=1～3)表示各水平评价指标Yi(i=1～3)值的平均值；Ri(i=1～3)为极差。
由表2可知：捡拾率的各因素水平优方案为A2B3C2，即输送方式对捡拾率的影响最大，上输送方式的捡拾率高于下输送方式，升运链转速与捡拾率正相关，脱膜辊转速对捡拾率的影响可忽略；掉落率的各因素水平优方案为A1C3B1，即输送方式对掉落率的影响最大，下输送方式的掉落率低于上输送方式，脱膜辊转速与掉落率负相关，升运链转速对掉落率的影响可忽略；缠绕率的各因素水平优方案为A1C1B2，即输送方式对缠绕率的影响最大，下输送方式的缠绕率低于上输送方式，脱膜辊转速与缠绕率正相关，升运链转速对缠绕率的影响可忽略。
(21)
综合评分结果如表3所示。其最优方案组合为A2C2B3，即试验号9。试验结果表明：输送方式是影响残膜回收机作业质量的主要因素，上输送方式的作业质量优于下输送方式。升运链转速和脱膜辊转速对机具作业质量的影响相对较小。
极差分析结果如表4所示。对于综合各指标的作业质量而言，在95%的置信度下，输送方式对作业质量具有高度显著性，升运链转速和脱膜辊钻速的影响均不显著。说明输送方式是影响作业质量的决定性因素，而在现有作业环境与设备条件下，改变机具运动参数(升运链转速、脱膜辊转速)对试验结果没有影响。
表3 综合评分结果分析
S.综合评分；K1～K3分别表示各因素下各水平综合评分(S)值的总和；κ1～κ3表示各水平综合评分(S)值的平均值；R.极差。
表4 综合评分方差分析
P<0.01(极显著)，0.01
4.3 试验结果分析
1)上输送链齿式残膜回收机捡拾率很高，平均捡拾率达到91.9%，只有少数深膜和碎膜未能捡拾；下输送链齿式残膜回收机平均捡拾率不到70%，与上输送方式存在明显差距。主要原因是由于残膜较为完整，且是当年新膜，韧性强，捡拾齿对残膜的作用力不足以克服残膜自身张力和其他阻力，导致捡拾效果不理想。试验中发现：下输送式残膜回收机作业后地表遗留残膜多数出现撕裂和划痕，可以证明上述观点。其次，机具结构参数对下输送方式的捡拾率存在一定影响，由于试验成本等原因的限制，本次试验不对此因素进行验证。
2)提高升运链转速对下输送式残膜回收机的捡拾率有一定提高作用，但提高效果非常有限，转速超过210r/min后捡拾率的提升明显减缓；上输送是残膜回收机的捡拾率对升运链转速不敏感，且转速提高到一定值后会导致严重的壅土现象，因此建议在残膜输送过程中不拥堵的前提下选择较低转速。
3)采用下输送方式残膜在输送过程中掉落率较低，约4%，这是由于少数残膜未能沿托板向上输送而发生掉落；上输送式残膜回收机掉落率很高，试验后可见地表有很多掉落的残膜。经过反复试验，发现导致残膜掉落的两个因素：一是脱膜叶片未能及时将杆齿上的残膜脱下，导致残膜继续跟随杆齿运动到输送链下方，在自身重力的作用下脱离杆齿而出现掉落。出现这种情况主要是因为上输送方式完全依靠杆齿携带残膜，而下输送方式依靠杆齿和托板共同携带残膜，残膜与杆齿间作用力较小，所以上输送方式脱膜更加困难；其次，由于上输送方式残膜长度较长，前端的残膜已经被脱膜叶片带动时，后端残膜还挂在杆齿上，对前端残膜造成拉扯而导致脱膜效果减弱。由此可见，下输送方式在脱膜时的交接可靠性高于上输送方式。二是脱膜叶片将残膜甩出集膜箱外，上输送方式在脱膜时会发生残膜在脱膜叶片带动下旋转1周又向前甩出的现象，导致残膜掉落；而下输送方式的脱膜辊转向与上输送方式相反，因此极少出现这样的问题。
4)下输送式残膜回收机和上输送式残膜回收机都存在脱膜辊缠绕的问题，且表现为缠绕率与脱膜叶片线速度正相关。上输送方式的缠绕率约为下输送方式缠绕率的2倍，这与脱模机理的分析结果一致。
5)上输送式残膜回收机在试验中发生了残膜掉落和脱膜辊缠绕严重的问题，但综合作业质量优于下输送方式，因此上输送方式具有很大的研发空间。上输送式残膜回收机之所以掉落率和缠绕率高，归根结底在于脱膜效果不理想，因此解决上述问题的根本在于改进现有脱膜装置，跳出传统脱膜辊设计的思路，研发新的结构与参数配置。
5 结论
1)上输送链齿式残膜回收机捡拾率达到91.9%，但采用脱膜辊对其进行脱膜存在一系列问题：残膜掉落率与缠绕率较高，影响机具的作业质量与作业顺畅性，总回收率没有达到国家标准要求的80%。上输送收膜方式的可行性从理论和实践角度都得到了验证；但其配套的脱膜方式还不成熟，现有脱膜辊结构存在残膜掉落和缠绕的问题，今后的研发重点应集中在研发上输送方式的脱膜装置上。
2)下输送链齿式残膜回收机捡拾率不足70%，但这并不说明下输送方式不能用于残膜捡拾，只是反应这种输送方式和结构配置不完全适应于本试验工况。今后，应进一步分析其适用范围，改进结构参数，通过优化杆齿排布和倾角、调整托板与杆齿相位关系等方式提高捡拾率。
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Contrastive Analysis and Experiment of Conveying Mode for Chain-tooth Plastic Film Residue Collector
Xu Hongbo, Hu Zhichao, Wu Feng, Gu Fengwei, Yu Zhaoyang
(Nanjing Institute of Agricultural Mechanization, Ministry of Agriculture, Nanjing 210014, China)
Chain-tooth plastic film residue collector has the feature of excellent soil removing results and high productivity,which is widely used in the area of plastic film residue.The taking film mechanism of chain-tooth plastic film residue collector general adopts lower conveying mode,specifically the film residue is conveyed under the elevating chain.However,because of the character of plastic film residue and the mechanism of lower conveying mode,the collector often appears undesirable phenomenon in the process of actual operation such as bad collecting rate and poor conveying effect.Aiming at these problems, the paper provided upper conveying mode, specifically the film residue is conveyed upon the elevating chain.Afterwards, the mechanisms of taking and stripping plastic film residue of these two conveying modes were analyzed and compared.Based on the theoretical analysis, the analysis results were validated by test.Firstly, two chain-tooth plastic film residue collectors with the same structure parameter but different conveying modes were designed respectively.One was designed by lower conveying mode, the other was designed by upper conveying mode, which had the opposite direction of rotation of elevating chain and stripping roller.Afterwards, contrast tests of collecting plastic film residue were proceeded in the peanut field after harvest.The dominant factors of conveying mode, elevating chain speed and stripping roller speed which affected the working quality of collectors were tested by orthogonal experiment, with the evaluation indexes of collecting rate, drop rate and winding rate.The results shown that conveying mode is the dominant factor to affect collecting rate, drop rate and winding rate.The collector with upper conveying had higher collecting rate, with the percentage of 91.9%, while the collecting rate of the collector with lower conveying mode was less than 70%.On the other hand, the drop rate and winding rate of upper conveying mode is higher than lower conveying mode. Lastly, comprehensive evaluation was used to make further analysis, which shown that the comprehensive working quality of chain-tooth plastic film residue collector with upper conveying mode is better than the collector with lower conveying mode.The study not only provided a new choice to the conveying mode of chain-tooth plastic film residue collector, but also supplied reference for the future research direction and optimization of plastic film residue collector.
plastic film residue collection; conveying mode; analysis; experiment
2016-04-22
公益性行业(农业)科研专项(201503105_08)；中国农业科学院科技创新工程项目(2013-)
徐弘博(1989-),男，南京人，助理研究员，(E-mail)xhbnjs@163.com。
胡志超(1963-)，男，陕西蓝田人，研究员，博士生导师，(E-mail)nfzhongzi@163.com。
S223.5
A
1003-188X(2017)05-0012-09
