導(dǎo)軌式地表殘膜撿拾機(jī)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

劉 云，喻啟忠，劉朝宇，馮志超

（克拉瑪依五五機(jī)械制造有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834032）

農(nóng)田殘膜污染已成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，殘膜回收機(jī)械是解決農(nóng)田殘膜污染的重要工具。目前，國內(nèi)外已研究出多種殘膜回收機(jī)械，存在的問題是：機(jī)構(gòu)復(fù)雜、成本高、殘膜撿拾率不高、脫膜部件脫膜效果不理想、殘膜易纏繞工作部件，造成故障，影響殘膜回收機(jī)工作效率。

克拉瑪依五五機(jī)械制造有限責(zé)任公司研制了導(dǎo)軌式地表殘膜撿拾機(jī)（專利號(hào)：ZL 2017 2 1228804.2），該機(jī)與中馬力拖拉機(jī)配套使用，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，也可以與莖稈還田機(jī)結(jié)合，組成殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)。該機(jī)回收的殘膜含雜率低，便于二次加工利用。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

導(dǎo)軌式地表殘膜撿拾機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1，由機(jī)架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、隔行罩、曲柄式撿膜桿齒、滾筒、導(dǎo)軌、葉輪罩殼、脫膜葉輪、限深輪、殘膜箱行走萬向輪組成。其特征是：導(dǎo)軌安裝在機(jī)架上，滾筒通過軸承安裝在機(jī)架上，滾筒軸位于導(dǎo)軌內(nèi)部，曲柄式撿膜桿齒通過軸承安裝在滾筒上，曲柄式撿膜桿齒上的滑道軸承位于導(dǎo)軌的滑槽內(nèi)，脫膜葉輪位于滾筒的上方偏后0～25°，脫膜葉輪的外緣與桿齒軸的最近距離為0～20 mm，葉輪罩殼罩在脫膜葉輪上面，滾筒的旋轉(zhuǎn)方向與脫膜葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，限深輪安裝在機(jī)架上、位于滾筒的后面或前面，殘膜箱安裝在機(jī)架后部，可升降的行走萬向輪位于機(jī)架兩側(cè)。

圖1 導(dǎo)軌式地表殘膜撿拾機(jī)結(jié)構(gòu)

工作時(shí)機(jī)具懸掛于拖拉機(jī)后側(cè)，在地頭對(duì)準(zhǔn)棉株行距后，先提升行走萬向輪至最高點(diǎn)，拖拉機(jī)懸掛放下使得限深輪觸地，行走萬向輪距地面140 mm。拖拉機(jī)連接后傳動(dòng)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾筒和曲柄撿拾機(jī)構(gòu)、脫膜葉輪等工作部件運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)農(nóng)機(jī)手通過調(diào)整后懸掛升降來控制曲柄撿拾機(jī)構(gòu)上的桿齒入土深度，桿齒入土深度以30～40 mm為宜，并固定后懸掛操作手柄位置。此時(shí)拖拉機(jī)開始?xì)埬せ厥?，首先棉株通過隔行罩入口被順壓在隔行罩內(nèi)，實(shí)現(xiàn)棉株與殘膜的分離，后續(xù)曲柄撿拾機(jī)構(gòu)上的桿齒將殘膜挑起并向上輸送至脫膜葉輪處。由于桿齒向上輸送的高度≥1 000 mm，在殘膜回收上升過程中，殘?jiān)袈渑c殘膜分離，當(dāng)殘膜輸送至脫膜葉輪處，曲柄撿拾機(jī)構(gòu)上的桿齒沿軌道順伏與脫膜葉輪旋轉(zhuǎn)相切，脫膜葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生氣力和機(jī)械力，撿膜桿齒上的殘膜在機(jī)械力和風(fēng)力的共同作用下帶離撿膜桿齒并在葉輪罩殼的導(dǎo)流下落入殘膜箱中。待殘膜箱集滿殘膜后，先提升拖拉機(jī)后懸掛，再操控液壓將行走萬向輪下降至最低點(diǎn)，此時(shí)殘膜箱卸膜高度距地面≥1 200 mm，將殘膜運(yùn)至地頭集中傾卸或運(yùn)至運(yùn)輸車直接傾卸在車內(nèi)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

3 主要特點(diǎn)

圖2 滾筒結(jié)構(gòu)

（1）滾筒由滾筒側(cè)板、滾筒軸、滾筒面板組成。滾筒側(cè)板固結(jié)在滾筒軸上，與滾筒軸垂直，滾筒面板固結(jié)在滾筒側(cè)板內(nèi)側(cè)，使?jié)L筒成六棱柱形。曲柄式撿膜桿齒由滑道軸承、滑道軸承支軸、曲柄、桿齒軸和撿膜桿齒組成。曲柄的一端和桿齒軸固接，另一端和滑道軸承支軸固接，曲柄與撿膜桿齒和桿齒軸垂直，滑道軸承安裝在滑道軸承支軸上。此結(jié)構(gòu)殘膜提升較高，利于殘?jiān)蛛x，同時(shí)滾筒側(cè)板將殘膜控制在面板范圍內(nèi)，解決殘膜纏繞滾筒問題（圖2）。

（2）滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)軌道及脫膜葉輪見圖3，由軌道側(cè)板和軌道組成。撿膜桿齒的旋轉(zhuǎn)軌跡沿軌道成圓弧線或阿基米德螺旋線展開，當(dāng)撿膜桿齒在滾筒上部靠近脫膜葉輪的位置時(shí)處于與滾筒表面相切的位置。傳動(dòng)裝置帶動(dòng)脫膜葉輪高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生氣力和機(jī)械力，撿膜桿齒上的殘膜在機(jī)械力和風(fēng)力的共同作用下帶離撿膜桿齒并在葉輪罩殼的導(dǎo)流下落入殘膜箱中，實(shí)現(xiàn)脫膜。本結(jié)構(gòu)殘膜和殘?jiān)姆蛛x率高，脫膜干凈利落，殘膜回收率和生產(chǎn)率高。

圖3 滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)軌道及脫膜

（3）撿膜桿齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有可靠的強(qiáng)度，又具有一定的避讓性。

4 試驗(yàn)情況

為檢驗(yàn)導(dǎo)軌式地表殘膜撿拾機(jī)的作業(yè)性能及工作可靠性，研發(fā)人員于2017年10月在第七師129團(tuán)1連對(duì)機(jī)具進(jìn)行了田間試驗(yàn)，試驗(yàn)配套動(dòng)力為迪爾754輪式拖拉機(jī)，作業(yè)50 hm2，平均作業(yè)速度7.2 km/h。發(fā)現(xiàn)3個(gè)隔行罩前端的連接橫梁有堵塞堆積殘膜和殘?jiān)默F(xiàn)象，并且殘膜箱集滿殘膜后，尤其是早晚田間返潮時(shí)，該機(jī)在地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)表現(xiàn)前輕后重，駕駛員隨即增加拖拉機(jī)前配重，解決了前輕后重問題。研發(fā)人員考慮到長距離田間轉(zhuǎn)移和中馬力使用的方便性，又增加兩側(cè)可隨時(shí)拆卸的行走萬向輪。

第二輪樣機(jī)于2018年10月在第七師130團(tuán)6連進(jìn)行田間試驗(yàn)，試驗(yàn)配套動(dòng)力為迪爾854輪式拖拉機(jī)，作業(yè)100 hm2，平均作業(yè)速度8 km/h。試驗(yàn)表明該機(jī)工作穩(wěn)定可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，解決了殘膜機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜成本高，殘膜易纏繞工作部件造成故障，影響殘膜回收機(jī)械工作效率的問題，同時(shí)回收的殘膜再利用率高，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具有很好的作業(yè)效果和應(yīng)用前景。