残膜回收与秸秆粉碎还田一体化联合作业机的设计

河北顶呱呱机械制造有限公司 李挺 闻朝华 马志辉

近年来随着农业科技的发展，粮食单产逐年屡创新高，但是，随之而来的是过量使用化肥农药造成土地板结，过量使用地膜覆盖技术，造成耕地里残膜越积越多，已经严重影响了正常的耕种及种子着床发芽，成为挥之不去的白色污染。

1 残膜回收装备现状

残膜回收问题一直以来困扰着农业的可持续发展，纵观西方先进农业国家，对残膜的治理也没有更好的办法，现在他们主要是推广快速降解农膜，但是快速降解农膜价格过高，推广难度大，残膜回收机是通过物理的方法成功解决残膜问题理想的农业装备。

有资料表明：连续三年残膜没有清理的地块，小麦产量下降2%～3%；玉米产量下降10%左右；棉花产量下降10%～15%。可见残膜对作物生长的影响十分严重，只有治理残膜污染才能保护农田的生态环境和保持农业可持续发展。因此，研制推广先进适用的残膜回收机械迫在眉睫。

2 残膜回收与秸秆粉碎还田联合作业机的研发设计

残膜回收与秸秆粉碎还田联合作业机，是一款通过秸秆粉碎装置、捡拾及脱膜装置、卷膜打包装置为一体的农机具。其目的是为了将地里秸秆粉碎，秸秆还田机上面均匀排布风扇，高速旋转的还田机可将粉碎的秸秆，均匀的抛洒在田地里，通过土地的分解把秸秆变为肥料；在处理秸秆的同时能够清除掉落在膜面上的叶片和杂物，这样就有利于下一环节的操作，回收的残膜洁净率特别高；捡拾及脱膜装置能够很好将当年地膜回收起来，并且通过打捆机把回收起来的残膜打包成柱状，便于装车及运输。

图1：ICMJ-2.1A型残膜回收与秸秆粉碎联合作业机

图2：ICMJ-2.1A型残膜回收与秸秆粉碎联合作业机

2.1 秸秆粉碎装置的设计研究

残膜回收与秸秆粉碎还田联合作业机，是牵引式作业机，拖拉机的PTO输出动力，传递给变速箱，在通过设计的传动方案传递给秸秆粉碎还田机动力。秸秆粉碎还田机，上面均匀排布安装着还田刀具、风扇，安装后的形状为螺旋状态，两侧使用高速轴承支撑。当拖拉机输出动力牵引时，秸秆粉碎还田机的旋转运动方向与拖拉机轮胎前进方向是相反的，目的是为了在某一瞬间多次并重复的还田秸秆，粉碎后的秸秆通过高速旋转的风扇，将其均匀的抛送到联合作业机后面，并充当肥料。

图3：掀背式料箱设计

2.2 捡拾及脱膜装置的设计研究

残膜回收与秸秆粉碎还田联合作业机，秸秆粉碎还田机后面连接着的是捡拾残膜及脱膜装置。捡拾残膜装置组成核心为固定的“桃心”轨道、捡拾残膜滚筒、摆轴、双头弹簧。

图4：弹齿式残膜清理滚筒设计

“桃心”轨道固定在大架一侧上面，双头弹簧安装在摆轴上面，组装好的摆轴安装在捡拾残膜滚筒上面，并在一圆周上面均匀六等分，将组装的捡拾残膜滚筒安装到大架上面，捡拾残膜滚筒上面的摆轴并镶嵌在“桃心”轨道里面。捡拾残膜滚筒后上方有一个装有胶条的脱膜装置，其作用将捡拾残膜装置捡拾的残膜清理干净。

当拖拉机输出动力牵引时，捡拾残膜及脱膜装置旋转运动方向与拖拉机轮胎前进方向是相反的。捡拾残膜装置最关键部位为“桃心”轨道，摆轴在轨道里面运动。摆轴的运动方向是当摆轴上面的双头弹簧竖直向下时，站在残膜回收与秸秆粉碎还田联合作业机左侧观察，摆轴上面的双头弹簧按照顺时针旋转180°，摆轴上面的双头弹簧尾部均指向旋转圆心，摆轴上面的双头弹簧当180°～360°时，摆轴上面的双头弹簧尾部不在指向旋转圆心，其摆轴上面的双头弹簧先前倾斜一定角度，其目的为了便于脱膜装置，很好地将回收起来的残膜清理干净。

脱膜装置与捡拾残膜装置的距离是可以调节的，当双头弹簧磨损掉，脱膜装置与捡拾残膜装置距离会变大，造成残膜清理不干净，这是需要调整好间隙。

2.3 卷膜打包装置的设计研究

残膜回收与秸秆粉碎还田联合作业机，捡拾残膜及脱膜装置后面装有一个卷膜打包装置。卷膜打包装置组成主要为很多数量的卷膜辊，其每一卷膜辊都有动力。当拖拉机输出动力牵引时，卷膜打包装置旋转运动方向与拖拉机轮胎前进方向是相反的。卷膜打包装置里面的卷膜辊排布成“口哨状”或者说是“逗号（，）”。

捡拾残膜及脱膜装置，将收集的残膜通过脱膜装置抛送到卷膜打包装置里面，收集的残膜越多，打包成的残膜变得越大，变为一个柱状体，大到一定程度会触发警示灯，提醒操作人员卸掉打包成型的残膜。打包后的残膜有一定的密度，临时放到田地里面，不会因为风大将其吹散，不会造成收集的残膜弄成二次污染。

2.4 过载保护装置关键部件设计研究

图5：过载保护装置设计

残膜回收与秸秆粉碎还田联合作业机，在捡拾残膜装置前动力源加装了过载保护装置。在带轮一侧安装摩擦片通过蝶形弹簧压紧，还装有调整蝶形弹簧装置。捡拾残膜装置在捡拾残膜时，地表难免会有石块或硬至杂物，造成对捡拾残膜装置的损害。当捡拾残膜装置下面的双头弹簧遇到硬至物时，其消耗动力增加，所以过载保护装置启动，不会强行造成捡拾残膜装置与硬至物发生碰撞，避免了其他零部件的损坏，起到了保护的作用。

3 结语

目前我国机械化回收残膜主要在3个时期：作物苗期残膜回收、作物果实收获后残膜回收及耕地后春季播种前残膜回收。今后的发展趋势是将多种作业机械结合形成联合作业，一次性可完成2项或多项作业，通过减少拖拉机的下地次数，还可减少油耗、降低机具作业成本、减少机具对土壤的压实、节省作业时间，从而提高作业机具的工作效率，有效提高劳动生产效率。

残膜回收装备是保障地膜回收利用的重要手段，各级农业农村部门强化成果转化推广，加强联合协作，推动熟化技术产品落地，形成系统性的农膜回收利用解决方案，为治理农田“白色污染”插上科技的翅膀。残膜回收装备的研发设计能更好的进行残膜回收，修复污染土壤，为大规模的土壤治理提供有利条件。其实施不但对企业的发展和市场竞争力有很大的提升作用，也能促进行业的发展，促进我省农机产业结构的优化升级。

总之，保护农田生态环境、治理残膜污染是种植业可持续化发展的关键所在。我国的残膜回收机械仍不完善，目前我国北方农田的残膜污染越发严重，因此，我们仍需在研究治理残膜污染技术上做大量工作。