导轨式地表残膜捡拾机的设计及试验

刘 云，喻启忠，刘朝宇，冯志超

（克拉玛依五五机械制造有限责任公司，新疆 克拉玛依 834032）

农田残膜污染已成为影响农业生产的重要因素，残膜回收机械是解决农田残膜污染的重要工具。目前，国内外已研究出多种残膜回收机械，存在的问题是：机构复杂、成本高、残膜捡拾率不高、脱膜部件脱膜效果不理想、残膜易缠绕工作部件，造成故障，影响残膜回收机工作效率。

克拉玛依五五机械制造有限责任公司研制了导轨式地表残膜捡拾机（专利号：ZL 2017 2 1228804.2），该机与中马力拖拉机配套使用，克服了现有技术存在的不足，也可以与茎秆还田机结合，组成残膜回收与秸秆粉碎还田联合作业机。该机回收的残膜含杂率低，便于二次加工利用。

1 结构及工作原理

导轨式地表残膜捡拾机的结构如图1，由机架、传动机构、隔行罩、曲柄式捡膜杆齿、滚筒、导轨、叶轮罩壳、脱膜叶轮、限深轮、残膜箱行走万向轮组成。其特征是：导轨安装在机架上，滚筒通过轴承安装在机架上，滚筒轴位于导轨内部，曲柄式捡膜杆齿通过轴承安装在滚筒上，曲柄式捡膜杆齿上的滑道轴承位于导轨的滑槽内，脱膜叶轮位于滚筒的上方偏后0～25°，脱膜叶轮的外缘与杆齿轴的最近距离为0～20 mm，叶轮罩壳罩在脱膜叶轮上面，滚筒的旋转方向与脱膜叶轮的旋转方向相同，限深轮安装在机架上、位于滚筒的后面或前面，残膜箱安装在机架后部，可升降的行走万向轮位于机架两侧。

图1 导轨式地表残膜捡拾机结构

工作时机具悬挂于拖拉机后侧，在地头对准棉株行距后，先提升行走万向轮至最高点，拖拉机悬挂放下使得限深轮触地，行走万向轮距地面140 mm。拖拉机连接后传动，通过传动机构带动滚筒和曲柄捡拾机构、脱膜叶轮等工作部件运转，此时农机手通过调整后悬挂升降来控制曲柄捡拾机构上的杆齿入土深度，杆齿入土深度以30～40 mm为宜，并固定后悬挂操作手柄位置。此时拖拉机开始残膜回收，首先棉株通过隔行罩入口被顺压在隔行罩内，实现棉株与残膜的分离，后续曲柄捡拾机构上的杆齿将残膜挑起并向上输送至脱膜叶轮处。由于杆齿向上输送的高度≥1 000 mm，在残膜回收上升过程中，残渣掉落与残膜分离，当残膜输送至脱膜叶轮处，曲柄捡拾机构上的杆齿沿轨道顺伏与脱膜叶轮旋转相切，脱膜叶轮高速旋转产生气力和机械力，捡膜杆齿上的残膜在机械力和风力的共同作用下带离捡膜杆齿并在叶轮罩壳的导流下落入残膜箱中。待残膜箱集满残膜后，先提升拖拉机后悬挂，再操控液压将行走万向轮下降至最低点，此时残膜箱卸膜高度距地面≥1 200 mm，将残膜运至地头集中倾卸或运至运输车直接倾卸在车内。

2 主要技术参数

3 主要特点

图2 滚筒结构

（1）滚筒由滚筒侧板、滚筒轴、滚筒面板组成。滚筒侧板固结在滚筒轴上，与滚筒轴垂直，滚筒面板固结在滚筒侧板内侧，使滚筒成六棱柱形。曲柄式捡膜杆齿由滑道轴承、滑道轴承支轴、曲柄、杆齿轴和捡膜杆齿组成。曲柄的一端和杆齿轴固接，另一端和滑道轴承支轴固接，曲柄与捡膜杆齿和杆齿轴垂直，滑道轴承安装在滑道轴承支轴上。此结构残膜提升较高，利于残渣分离，同时滚筒侧板将残膜控制在面板范围内，解决残膜缠绕滚筒问题（图2）。

（2）滚筒运转轨道及脱膜叶轮见图3，由轨道侧板和轨道组成。捡膜杆齿的旋转轨迹沿轨道成圆弧线或阿基米德螺旋线展开，当捡膜杆齿在滚筒上部靠近脱膜叶轮的位置时处于与滚筒表面相切的位置。传动装置带动脱膜叶轮高速旋转，产生气力和机械力，捡膜杆齿上的残膜在机械力和风力的共同作用下带离捡膜杆齿并在叶轮罩壳的导流下落入残膜箱中，实现脱膜。本结构残膜和残渣的分离率高，脱膜干净利落，残膜回收率和生产率高。

图3 滚筒运转轨道及脱膜

（3）捡膜杆齿结构设计，具有可靠的强度，又具有一定的避让性。

4 试验情况

为检验导轨式地表残膜捡拾机的作业性能及工作可靠性，研发人员于2017年10月在第七师129团1连对机具进行了田间试验，试验配套动力为迪尔754轮式拖拉机，作业50 hm2，平均作业速度7.2 km/h。发现3个隔行罩前端的连接横梁有堵塞堆积残膜和残渣的现象，并且残膜箱集满残膜后，尤其是早晚田间返潮时，该机在地头转弯时表现前轻后重，驾驶员随即增加拖拉机前配重，解决了前轻后重问题。研发人员考虑到长距离田间转移和中马力使用的方便性，又增加两侧可随时拆卸的行走万向轮。

第二轮样机于2018年10月在第七师130团6连进行田间试验，试验配套动力为迪尔854轮式拖拉机，作业100 hm2，平均作业速度8 km/h。试验表明该机工作稳定可靠，适应性强，解决了残膜机机构复杂成本高，残膜易缠绕工作部件造成故障，影响残膜回收机械工作效率的问题，同时回收的残膜再利用率高，各项性能指标均达到设计要求，具有很好的作业效果和应用前景。