我國殘膜回收裝備研發(fā)要點及實踐

陳有慶，胡志超，吳 峰，顧峰瑋，徐弘博，游兆延，施麗莉

（農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，江蘇 南京210000）

我國殘膜回收裝備研發(fā)要點及實踐

陳有慶，胡志超※，吳 峰，顧峰瑋，徐弘博，游兆延，施麗莉

（農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，江蘇 南京210000）

文中闡述了國內(nèi)外殘膜回收技術設備現(xiàn)狀，分析了殘膜機械化回收技術難點與研發(fā)要點，結合殘膜機械化回收技術難點與研發(fā)要點介紹了項目組研制的幾種殘膜回收設備，以供讀者參考。

殘膜回收；技術；裝備；現(xiàn)狀

1 國外殘膜回收技術設備現(xiàn)狀

由于國外農(nóng)用地膜較厚（一般為0.012mm以上），強度高、韌性大，可連續(xù)使用2～3年，主要回收地表殘膜，因此設備機構相對簡單，普遍為卷膜式殘膜回收機（圖1），該機通常由起膜部件和卷膜部件組成，工作時起膜部件將地膜上的覆土輸送并挑起起膜，再由卷膜部件（卷膜輥）卷收，需要解決的技術關鍵點在卷膜輥線速度與回收機前進速度的匹配上。

2 我國殘膜回收主要方式

目前我國殘膜回收方式主要有人工撿拾和機械回收兩種。當前主要以人工撿拾為主，但人工撿拾殘膜勞動強度大、效率低，機械回收是主要發(fā)展趨勢。我國從80年代開始研究殘膜回收機械，目前已研制出160多種各類殘膜回收機。按照農(nóng)藝要求和作業(yè)時間殘膜回收機主要可分為以下四種類型：播前殘膜回收機、苗期殘膜回收機、耕前殘膜回收機、果實殘膜同收復式作業(yè)機等。

圖1 國外典型殘膜回收機

3 我國殘膜回收機主要機型

3.1 密排彈齒式殘膜回收機

工作原理：拖拉機前行時，彈齒入土深度3～5 cm，由密排彈齒（彈齒間距僅有2.5 cm）將地表或淺層殘膜收集成條，具有結構簡單、成本低等特點。

圖2 密排彈齒式殘膜回收機

3.2 氣吸式殘膜回收機

工作原理：由挑膜輪將殘膜挑離地面至吸膜嘴處，在風機的高速旋轉(zhuǎn)作用下，使吸膜嘴處氣流加速形成負壓，將挑膜輪挑起的殘膜吸入風機，經(jīng)出風管道吹入集膜網(wǎng)箱，在高壓氣流沖擊作用下，將與殘膜同時吸入的塵土吹出網(wǎng)箱外，殘膜留在箱內(nèi)。

圖3 氣吸式殘膜回收機

3.3 氣吹式殘膜回收機

工作原理：作業(yè)時，先由撿膜輥將殘膜撿起，使殘膜脫離地表，再由風機鼓風，通過氣流將殘膜吹送到輸送風道，懸浮的殘膜沿風道進入收膜網(wǎng)袋。

圖4 氣吹式殘膜回收機

3.4 苗期殘膜回收機

工作原理：松土鏟將壓在邊膜上的土疏松，收膜輪齒將膜卷起，使膜與土壤脫離開，起膜鏟幫助收膜輪齒扶膜，卸膜輪組將膜從收膜齒上卸下，并收集到集膜箱內(nèi)。

圖5 苗期殘膜回收機

3.5 棉稈粉碎還田摟膜機

工作原理：作業(yè)時，棉稈粉碎部件對棉稈切割、粉碎，并將粉碎后的棉稈拋擲到機具后方，限深切膜滾筒將整塊殘膜切割成條，切根鏟松動棉壟并將棉花根茬切斷，摟膜部件的四排摟齒將殘膜和根茬同時摟集，工作一段距離后，升起摟膜部件卸膜。

圖6 棉稈粉碎還田摟膜機

3.6 棉稈還田及殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機

工作原理：作業(yè)時，棉稈粉碎裝置對棉稈切割、粉碎，并將粉碎后的棉稈拋擲到機具后方，松土齒將殘膜下的土層疏松，挑膜裝置將殘膜挑起，輸送到脫送膜裝置，脫送膜裝置將殘膜脫下、輸送到集膜箱，集膜箱裝滿后，停機傾倒。

圖7 棉稈還田及殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機

3.7 鏟鏈篩分式殘膜回收機

工作原理：作業(yè)時，起膜起茬鏟將地膜與土壤鏟起，由鏈桿式輸送裝置將膜土送入圓筒分離篩，在分離篩旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，土壤與地膜分離，土壤落回地面，地膜從圓筒分離篩出口出來后集中在集膜集茬筐，集膜集茬筐裝滿后，停機通過卸料機構傾倒。

圖8 鏟鏈篩分式殘膜回收機

3.8 耙齒式殘膜回收機

圖9 耙齒式殘膜回收機

工作原理：作業(yè)時，整機三點懸掛于拖拉機尾部，拖拉機前進帶動殘膜回收機耙齒入土起膜，前、中、后三排耙齒相互錯開、齒間距依次變小、齒數(shù)依次變多，三排耙齒將殘膜收集，當殘膜收集到一定程度時，停機人工卸膜。

3.9 果實殘膜同收復式作業(yè)機

工作原理：拖拉機通過三點懸掛帶動整機前進，馬鈴薯、土、地膜同時被挖掘鏟鏟起，進入桿條式輸送裝置，經(jīng)過桿條式輸送裝置清土、輸送后，馬鈴薯被鋪放于已收區(qū)地面，同時，在起膜鏟、摟膜裝置、卷膜機構等一系列機構作用下，地膜被卷膜筒不斷卷起，收集完成后，通過卸膜機構將整卷地膜卸下。

圖10 果實殘膜同收復式作業(yè)機

4 殘膜機械化回收技術難點與研發(fā)要點

4.1 殘膜機械化回收技術難點

殘膜機械化回收技術涉及作業(yè)環(huán)節(jié)多，主要包括起膜、膜土分離、收膜、脫膜、集膜、卸膜、后續(xù)收集和綜合利用等環(huán)節(jié)。其主要技術難點在于深膜碎膜回收難、膜土殘雜分離難、脫膜難（殘膜對工作部件纏繞）、殘膜收集及后續(xù)處理難。

4.2 殘膜機械化回收技術研發(fā)要點

在保證殘膜回收作業(yè)質(zhì)量的前提下，由于殘膜回收機使用主體多為廣大農(nóng)戶，因此機具應結構要簡單，操作要方便；由于殘膜回收后可利用價值低，因此殘膜回收機設計制造成本要低；由于我國覆膜種植范圍廣、作物多、種植模式復雜多樣，殘膜回收機其適應性要好、可靠性要好，滿足不同地區(qū)、不同作物、不同種植模式下的殘膜回收要求；由于殘膜回收機無法在當季直接給農(nóng)戶帶來可見利益，反而要增加生產(chǎn)成本，因此應盡可能發(fā)展多功能作業(yè)裝備，同時盡可能一機多用，減少購置和使用成本。

5 項目組研發(fā)的幾種殘膜回收設備

5.1 耙齒式殘膜回收機

耙齒式殘膜回收機由于結構簡單、成本低、適應性好，在新疆、甘肅等覆膜地區(qū)廣泛應用，但普遍存在需人工脫膜，且脫膜難問題，影響機具作業(yè)效率。

圖1 1 1MP-2 4 0 A自動脫膜耙齒式殘膜回收機

針對脫膜難問題，我所發(fā)明了由液壓驅(qū)動平行四連桿、“倒Y”形刮齒及限軌歸位機構等組成的自動脫膜機構，解決了傳統(tǒng)耙齒式殘膜回收機作業(yè)后需人工脫膜、生產(chǎn)效率低問題，實現(xiàn)了耙齒式殘膜回收機自動脫膜。該耙齒式殘膜回收機（圖11）可一次性完成起膜、收膜、自動脫膜等工序，作業(yè)效率可達13333m2/h以上，殘膜回收率大于90%，一次脫膜率接近100%。

5.2 鏟篩式殘膜回收機

鏟篩式挖掘收獲機廣泛應用于花生、大蒜等土下果實收獲，為實現(xiàn)設備一機多用，提高經(jīng)濟性，通過對鏟篩式挖掘收獲機輸送清選機構等進行優(yōu)化設計，使其滿足殘膜回收要求。

鏟篩式殘膜回收機（圖12）主要創(chuàng)新點為：（1）發(fā)明雙篩體自平衡機構，解決配重塊配重效果差、單篩體震動大、設備易損壞問題，實現(xiàn)設備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠性提高；（2）發(fā)明無橫檔鋸齒條式輸送和膜土分離機構，解決膜土輸送不暢、碎破土難問題，實現(xiàn)順暢輸膜和有效輸破土；（3）發(fā)明后篩體大升運角結構，解決大土塊分離難、集膜筐內(nèi)含土量大問題，實現(xiàn)有效膜土分離、提高膜土比；（4）發(fā)明雙邊側向卸土結構，解決大土塊分離難、集膜筐內(nèi)含土量大問題，實現(xiàn)有效膜土分離、提高膜土比。該機可一次性完成起膜、輸膜、膜土分離、集膜、卸膜等工序，作業(yè)效率可達2 000m2/h，殘膜回收率≥85%。

圖1 2 1MCDS-1 0 0 A鏟篩式殘膜回收機

5.3 網(wǎng)鏈式殘膜回收機

鏟鏈式挖掘收獲機廣泛應用于花生、馬鈴薯、大蒜等土下果實收獲，為實現(xiàn)設備一機多用，提高經(jīng)濟性，通過對鏟鏈式挖掘收獲機輸送清選機構等進行優(yōu)化設計，使其滿足殘膜回收要求。

網(wǎng)鏈式殘膜回收機（圖13）主要創(chuàng)新點為：（1）發(fā)明前后兩級網(wǎng)鏈式輸膜機構，解決鏟鏈式挖掘收獲機用于收膜作業(yè)時易回膜、漏膜問題，實現(xiàn)有效減少殘膜回帶，提高殘膜收凈率；（2）發(fā)明大升運角（可調(diào)）后級網(wǎng)鏈輸膜和膜土分離機構，解決鏟鏈式挖掘收獲機用于收膜作業(yè)時，鏟鏈升運角小，造成土塊大量進入集膜筐問題，實現(xiàn)大土塊與殘膜有效分離，減少進入集膜筐土塊量；（3）發(fā)明前后雙碾壓輥機構，解決大土塊難以破碎和分離，進入網(wǎng)鏈、集膜筐土塊多問題，實現(xiàn)大土塊碾碎、分離，減少進入集膜筐土塊量。該機可一次性完成起膜、輸膜、膜土分離、集膜、卸膜等工序，作業(yè)效率可達4000m2/h，殘膜回收率≥85%。

圖1 3 1MSWL-1 6 5 A網(wǎng)鏈式殘膜回收機

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Research Key Points and Pratice on Residual Film Recycling Equipment in China

CHEN You-qin，HU Zhi-chao※,WU Feng,GU FENG-WEI,XU Hong-bo,YOU Zhao-yan, SHILili

(Nanjing agriculturalmechanization research institute,Ministry of Agriculture,210000,Nanjing,Jiangsu,China)

Thispaper introducesthe presentsituation of residual film recycling technology and equipment,analyzesthe technicaldifficultpointsand research key pointsof mechanized residual film recycling technology.Aiming at these difficult points and research key points,thispaper introducesseveral typesof residual film recyclingwhich are devel oped by project team.

Residual film recycling;Technology;Equipment;Presentsituation

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.05.002

S223.5

A

1007-7782（2016）05-0008-04

2016-10-18

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項“殘膜污染農(nóng)田綜合治理技術方案”（201503105）；國家花生產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-14-機械化裝備）

陳有慶，男，副研究員，碩士，研究方向為殘膜污染綜合治理和土下果實生產(chǎn)機械化

胡志超，男，研究員，博士，研究方向為殘膜污染綜合治理和土下果實生產(chǎn)機械化