浅谈国内残膜回收机起膜装置的研究现状

孙 胜，李林峰，靳奉奎，张佳伟，张中卫

（ 石河子大学机械电气工程学院，新疆 石河子 832000）

0 引言

自20 世纪开始，伴随塑料工艺的快速发展，薄膜覆盖种植技术逐渐被应用到农作物种植中，其保湿、节水、增产等优势给农业生产带来了很大的经济效益[4]。薄膜覆盖种植技术最早起源于美国、日本，由于其在农业生产中的优势，薄膜覆盖种植技术很快被推广[5-7]。目前，我国的薄膜使用量和覆盖面积为世界第一，尤其是我国东北、西北地区，薄膜每年的使用量达到几百万吨［8－11］。

近年来农业种植结构不断调整， 地膜覆盖作物的面积和种类也逐年增加。 随着地膜覆盖年限的不断增长及地膜覆盖面积的不断扩大，滞留在农田里的残膜量也逐年增多，农田中残留的地膜不仅影响作物的根系生长、出苗和产量，而且还影响着农田机械化作业的进行，因此治理地膜污染对农业生产有重要意义。

1 国内残膜回收机的研究现状

目前，地膜污染治理主要有人工捡拾、使用可降解薄膜和机械化回收三种措施[12]。 其中人工捡拾成本较高、劳动强度大、效率低、捡净率低；可降解薄膜在使用过程中随着时间的增长而逐渐碎裂，而且周期长、成本高。 与前两种回收方法相比，机械化回收地膜效率相对较高、劳动强度小、成本较低，是解决残膜污染问题的有效途径[13]。

经过几十年的不断研究， 残膜回收机的种类已达近百种，部分机型的技术已经较为成熟，并在我国部分地区进行了推广，总体而言，我国残膜机机型具有多样化的特点[14-15]。

由于作物灌溉和泥沙沉降使地膜紧贴于地表，且边膜埋于土壤中较深位置，造成残膜回收困难、回收率低。 大多机型残膜回收机的实际工作并不理想，机具性能不稳定，作业可靠性不高，所以能够广泛应用于实际的机型较少。 而利用残膜机回收残膜已经成为推动我国农村现代化建设的重要手段之一，机械残膜回收的作业工序主要包括起膜、拾膜、脱膜和卸膜。其中起膜装置作为残膜回收机的重要组成部件，具有粉碎板结土壤、翻出耕层的残膜，辅助收膜等作用，对残膜回收率有着重要的影响。 因此起膜装置的改进和优化对劳动生产率及残膜机作业顺畅性的提升有着重要意义。

2 残膜回收机起膜装置

2.1 杆齿式残膜回收机起膜装置

杆齿式残膜回收机起膜装置主要由安装板、起膜轴和起膜齿等组成，如图2。 起膜齿轴上焊接有起膜齿，并通过安装板与机架相连接。起膜齿轴上相邻的两起膜齿的距离设置为110 mm，目的是为了减小机组牵引阻力，以及避开棉花根茬。 在工作时，起膜齿要切入一定的深度的土壤，翻带出土壤中的残膜，达到起膜的目的[16]。

2.2 链条导轨式残膜回收机起膜装置

链条导轨式残膜回收机起膜装置主要由角度调节拉杆、固定架和起膜铲等组成，如图3。 其中输送机构、起膜铲、卸膜机构与固定架连为整体，固定架、角度调节拉杆与机架铰接。起膜铲的铲尖呈三角形，铲翼50 mm，相邻两铲间距为150 mm。 松土铲套接在铲柄上，可调节入土深度和入土角度。 相同连接杆上的捡膜齿布置在两起膜铲之间，相邻连接杆上的捡膜齿与前一个错位排列。 工作时捡膜齿将堆积在起膜铲前面的地膜挑起，然后在送膜托板的配合下向斜上方输送[17]。

2.3 钉齿滚筒式残膜回收机起膜装置

钉齿滚筒式残膜回收机起膜装置主要由钉刺状捡拾齿、滚筒及传动轴等组成，如图4[18]。 其主体是两个分段式的钉齿滚筒，滚筒长为600 mm，直径300 mm；滚筒表面有15 个隔板均布，隔板上有28 个钉齿均布，同一排钉齿等间距的焊接在滚筒隔板上。 钉齿滚筒通过固定架与机架相连，固定架通过弹簧与支撑架相连。 机具行走时，地面高度不一，滚筒随之上下运动，可起到仿形的作用，使收膜更加彻底。

2.4 滑刀式起膜装置

滑刀式起膜装置主要由起膜铲、前立柱、限深板、后立柱等组成，如图5[19]。整个装置与平行四杆仿形机构刚性连接，工作时由拖拉机牵引前进，起膜铲进入膜下土壤（入土深度由四杆仿形机构和限深板共同调节），挑起地膜，弹齿带动地膜向上运动，最后在脱膜装置的作用下脱模。

2.5 旋转式起膜装置

旋转式起膜装置主要由减速器、 传动箱及旋转起膜部件等组成， 如图6[20]。 整个装置实际工作宽度为150 cm，4 个起膜刀交错排列。 拖拉机带动旋转式起膜装置在进行残膜回收时， 通过拖拉机的输出轴输出动力，经过减速器后得到合适的转速，然后该转速再由传动箱中的链传动带动起膜刀轴，由于起膜刀固定并交错排列在刀轴上，因此可以在碎土的同时将土壤中的残膜翻带出来并与土壤一起抛送到后方的弹齿上。 由于土壤松软，因此土壤可以通过弹齿轴间的间隙以及弹齿间的间隙重新落回到地面上，最终实现膜土分离。

2.6 圆盘碎土起膜装置

圆盘碎土起膜装置主要由起膜圆盘、顶丝、长轴、套筒、圆盘安装板、下悬挂板、机架、U 型夹等组成，该装置的结构组成如图6[21]。 圆盘安装板是通过U 型夹固定在机架的两侧，并在圆盘安装板的中间焊接一个带有两个顶丝的套筒，目的是便于长轴的固定；为了适应多种碎土情况，因此在长轴的下方连接一个更换的圆盘。 在残膜回收机工作时，圆盘碎土起膜装置由拖拉机带动，由起膜圆盘斜向切入板结的土壤的侧边，挤压并破碎板结土壤，然后由起膜圆盘转动时翻带出地膜的边膜至地表，最后翻带出来的边膜由后方的卷膜轮回收。

3 结语

由于我国农业经济水平的限制， 采用小型机具机械化回收残膜相对容易被农民接受，因此对残膜回收机具的研究显得尤为重要，以期早日解决残膜污染问题。

目前，较为常见的起膜装置有杆齿式起膜装置、链条导轨式起膜装置、钉齿滚筒式起膜装置、滑刀式起膜装置、旋转式起膜装置和圆盘碎土式起膜装置。 残膜回收机具的起膜装置种类繁多，适应性单一，不能适应经常变化的农作物，因此研发出能够适用于多种农作物种植的起膜结构迫在眉睫。

我国残膜回收机具的研究主要依赖于下地试验获得的数据，周期较长。因此，国家应该出台相应的政策来规范作物种植，促进对残膜回收机及其相关装置研究与发展。