残膜回收机卸膜装置设计与试验

田辛亮 ，赵 岩 ,2※，颜利民 ,2，温浩军 ,2，杨崇山

（1.石河子大学机械电气工程学院，新疆 石河子 832000；2.农业部西北农业装备重点实验室）

0 引言

地膜残留现已成为影响新疆棉田可持续发展的重要问题[1-2]。地膜覆盖种植由于具有保持水土、提高地温、防病抗草等良好作用，在新疆乃至世界范围内得到广泛使用[3-4]。作物收获后，由于地膜回收率低，部分地膜残留在土壤中，严重影响作物根系对水分及养分的吸收，进而影响作物产量的提高。新疆棉田作为中国最大的地膜使用地区，正面临着巨大的地膜残留问题。为有效解决地膜残留问题，现已研究出部分残膜回收机械，如滚筒式残膜回收机、弹齿式残膜回收机、链耙式残膜回收机等[5-7]，以上机具均存在部分问题，不能推广使用。目前，新疆棉田的残膜回收机械以立杆式搂膜机为主，此种机型作业速度快，但残膜回收率低，无法自动卸膜。

为有效解决立杆式搂膜机无法自动卸膜问题，本文研制了一种新型卸膜装置，有效解决了立杆式搂膜机无法自动卸膜问题。

1 结构与工作原理

卸膜装置主要由连接板、固定板、脱膜板等部分组成，如图1所示；其中，脱膜板共包含23组，卸膜装置两端安装有4块连接板，由螺栓固定在搂膜装置上。

图1 卸膜装置示意

机具作业时，弹齿入土搂膜。作业一段距离后，机具停止作业，由液压系统控制弹齿起降，在弹齿升起的过程中，由于相邻两挡板之间的间隙较小，几乎只允许弹齿通过，而弹齿上的地膜被两脱膜板刮下。卸膜后，液压系统控制搂膜装置下降，弹齿由两脱膜板的间隙穿过，继续进行作业。

2 关键部件设计

脱膜板是卸膜装置的核心部件，由安装孔、弧形钢板、三角形弹板三部分组成，如图2所示。卸膜装置共包含23组脱膜板，依次排列在固定板上，并由螺栓固定。在脱膜的过程中，残膜中混有部分泥土和棉秆，有些时候脱膜较困难，故将钢板设计为弧形，起到缓冲作用，防止脱膜板变形。脱膜板前半部分安装有三角形弹板，脱膜过程在可进行初次脱膜；若部分残膜未脱下，再由弧形钢板二次脱膜，提高卸膜装置的脱膜率。

图2 脱膜板示意

3 田间试验

2018年4-5月在芳草湖三分场进行了田间试验，试验时残膜回收机先进行100 m搂膜作业，再对卸膜装置进行试验。

对残膜回收机的卸膜装置进行定量分析，确定残膜回收机卸膜装置的试验指标为脱膜率。为了方便试验、降低计算量，总结前期的试验成果。本次试验选用二因素三水平正交试验，因素依为：相邻两脱膜板间距A、脱膜角B。表1为试验因素水平。

表1 试验因素及水平

4 试验数据与分析

4.1 试验结果

把试验参数条件和试验结果指标依次填入正交表中，试验结果如表3所示。

其中：Yi为各因素对脱膜率影响的平均值，R值表示各因素对脱膜率的影响程度。R值越大，该因素对脱膜率的影响越大；R值越小，该因素对脱膜率的影响越小[8]。由上表可知，卸膜装置的最优作业条件为A2B2。

表2 试验结果

4.2 试验验证

对最优作业条件A2B2再次进行试验。试验结果如表3所示，卸膜装置平均脱膜率达到95.6%，满足残膜回收机卸膜装置的设计要求。

表3 验证试验结果

5 结论

针对立杆式搂膜机无法自动卸膜问题，设计了一种新型卸膜装置。对卸膜装置进行二因素三水平正交试验，当相邻两脱膜板间距16 mm，脱膜角50°时，平均脱膜率为95.6%，满足卸膜装置的设计要求。