耕層殘膜回收機(jī)的工業(yè)設(shè)計研究

于仁杰

摘 ? 要：眾所周知，我國耕地面積亦是十分驚人，新疆作為全國棉花生產(chǎn)基地，棉花的總生產(chǎn)份額，在全國的占有率都舉足輕重。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示：2017年新疆維吾爾自治區(qū)耕地面積為5239.62千公頃。由于新疆耕地地勢平緩，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面基本都是利用機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)，而在春播階段，都是利用地膜覆蓋技術(shù)。而使用后的地膜難以降解，又不能及時完整地回收，且不易回收，長時間存在土壤里，逐年累月，就會影響土壤的質(zhì)量，從而影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量，并且大量使用后的地膜不回收，就會導(dǎo)致大面積的白色污染。本次耕層殘膜回收機(jī)的工業(yè)設(shè)計研究將是對當(dāng)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的又一巨大的推動。

關(guān)鍵詞：耕層 ?殘膜 ?回收

中圖分類號：S223.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0103-02

就近幾年來中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展情況來看，我國現(xiàn)階段有3種使用后的地膜回收方式，分別為人工回收、使用可降解地環(huán)保地膜和機(jī)械化回收。使用人力對地膜進(jìn)行回收，不僅需要耗費(fèi)巨大的人力資源，制造技術(shù)也未完全發(fā)展成熟，再結(jié)合目前我國的基本國情和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，而新疆的農(nóng)戶大多是中小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)戶，難以接受造價過高的可降解性地膜。機(jī)械化回收則是農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程中的一個重大突破，既減輕人力資源的投入，還能使回收效率大大提高，并且其中有部分殘膜回收機(jī)的機(jī)型已經(jīng)得到很好的應(yīng)用。大致可分為苗期地膜回收機(jī)具、秋后殘膜回收機(jī)具、耕后播前殘膜回收機(jī)具三大類。

根據(jù)新疆實(shí)際的地情，同時結(jié)合當(dāng)代農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，由于自走式的耕層殘膜回收機(jī)造價成本過高，不適合大部分中小型農(nóng)戶，故選用常見的農(nóng)用拖拉機(jī)作為牽引載具，并通過液壓傳動，為耕層殘膜回收機(jī)提供動力，從而進(jìn)行工作。本次研究內(nèi)容主要為整體機(jī)架的設(shè)計、核心零部件的設(shè)計、傳動裝置的設(shè)計3個方面。整體機(jī)架作為耕層殘膜回收機(jī)重要的組成部分和支撐部分，用于配合各零部件與拖拉機(jī)相連，并承擔(dān)著垃圾箱、旋耕機(jī)、提土裝置和傳動裝置的重力及壓力，用以實(shí)現(xiàn)整機(jī)前移功能。核心零部件包括旋耕機(jī)、提土裝置、篩網(wǎng)、膜刷等，這些核心部件是實(shí)現(xiàn)殘膜回收的過程中重要組成部分。傳動裝置主要是鏈傳動和液壓傳動。

1 ?整體結(jié)構(gòu)分析

1.1 總體結(jié)構(gòu)

本次對耕層殘膜回收機(jī)的設(shè)計采用的是臥式布局的形式，耕層殘膜回收機(jī)整體框架選用不同型號的方鋼焊接而成，使之能承受足夠的壓力，耕層殘膜回收機(jī)前端與拖拉機(jī)通過牽引架進(jìn)行鉸接相連，后端選用普通的輪胎進(jìn)行支撐，也方便工作時整體的前行。

1.2 工作原理

耕層殘膜回收機(jī)在拖拉機(jī)牽引力的作用下，實(shí)現(xiàn)旋耕機(jī)在滾動過程中，將耕地變得松軟，然后提土裝置在動力的作用下，通過鏈傳動，將松軟的含有殘膜的土壤傳送到篩網(wǎng)，篩網(wǎng)在動力的作用下不停抖動，成功將殘膜和土壤分離，接著膜刷將停留在篩網(wǎng)上的殘膜進(jìn)行清掃至垃圾箱，如此循環(huán)往復(fù)，待到垃圾箱快滿時，可將耕層殘膜回收機(jī)移至預(yù)先地膜統(tǒng)一收集處，通過液壓傳動進(jìn)行自卸，整個過程不需要耗費(fèi)大量人力資源，也比較省時。

2 ?關(guān)鍵零部件的設(shè)計

2.1 整體機(jī)架

機(jī)架作為耕層殘膜回收機(jī)重要的組成部分和支撐部分，用于配合各零部件與拖拉機(jī)相連，并承擔(dān)著垃圾箱、提土裝置、運(yùn)土裝置和傳動裝置的重力及壓力，用以實(shí)現(xiàn)整機(jī)前移功能，其主要由各種尺寸的方鋼焊接而成。

2.2 提土裝置

提土裝置主要是由土鏟和鏈條組成，考慮到提土裝置的工作效率和穩(wěn)定性，故采用雙排鏈與土鏟進(jìn)行結(jié)合，而土鏟和鏈條的結(jié)合則是采取螺栓螺母配合連接。

3 ?傳動部分的設(shè)計

3.1 旋耕機(jī)轉(zhuǎn)速的確定

本課題研究的針對中大型面積耕地的殘膜回收機(jī)，考慮到新疆耕地的實(shí)際情況，結(jié)合新疆農(nóng)用拖拉機(jī)在田間作業(yè)時的速度大約為4.2km/h，故設(shè)計的旋耕機(jī)R=200mm。

據(jù)農(nóng)戶介紹，現(xiàn)使用的農(nóng)用拖拉機(jī)的動力在70～90馬力之間，本次設(shè)計的耕層殘膜回收機(jī)工作時所需動力較大，所選用東方紅LX1204輪式拖拉機(jī)可實(shí)現(xiàn)動力的輸入。

3.2 減速器的設(shè)計

由于耕層殘膜回收機(jī)的整體動力來源均有作為牽引載具的拖拉機(jī)提供，但由于選用的LX1204拖拉機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)速為540～1000r/min，拖拉機(jī)所提供的動力和轉(zhuǎn)速與耕層殘膜回收機(jī)工作時所需要的轉(zhuǎn)速不能很好地匹配，因此采用變速器，對拖拉機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行改變，使之轉(zhuǎn)速達(dá)到我們所設(shè)計的條件。根據(jù)旋耕比分所需轉(zhuǎn)速與拖拉機(jī)所能提供的轉(zhuǎn)速從而確定傳動比，從而進(jìn)一步設(shè)計我們所需要的變速器。

3.3 鏈的設(shè)計

所設(shè)計的耕層殘膜回收機(jī)中，除了垃圾箱的自卸以及耕層殘膜回收機(jī)在工作時和非工作時底盤的升降采用的是液壓傳動外，其余傳動都采取的是鏈傳動，包括在提土裝置中，也涉及到鏈條，這一設(shè)計大大提高了耕層殘膜回收機(jī)的工作效率，但是在長期工作的狀態(tài)下，自身損耗也相對較大，故需要不定期地進(jìn)行維護(hù)。在本節(jié)鏈條的設(shè)計計算過程中，因在耕層殘膜回收機(jī)整體結(jié)構(gòu)中，所涉及到的鏈條數(shù)比較多，故在本次設(shè)計計算過程中，只選取其中一條進(jìn)行計算。為了設(shè)計后方便調(diào)試，將小鏈輪與旋耕機(jī)兩端的齒輪做成相同尺寸，此設(shè)計的旋耕機(jī)兩端的齒輪半徑R=40mm，則小鏈輪的分度圓直徑d1=80mm。結(jié)合旋耕機(jī)的轉(zhuǎn)速n1=55.73r/min，得出小鏈輪的轉(zhuǎn)速n2=111.46r/min，同樣為保障傳動比i=2，大小鏈輪的齒數(shù)均為偶數(shù)。綜上所訴選擇小鏈輪z2=16，m=5;大鏈輪z1=32，m=5。材料選擇40鋼，熱處理：淬火、回火。

4 ?結(jié)語

本次設(shè)計的耕層殘膜回收機(jī)的整體外殼，除了機(jī)架以外鏤空的部分，由于沒有受到太大的外力作用以及工作壓力，僅僅是對耕層殘膜回收機(jī)的內(nèi)部構(gòu)建的一個保護(hù)作用，故選用厚度為1mm的鐵皮進(jìn)行焊接包裝。在工作時，工作機(jī)與農(nóng)用拖拉機(jī)的尾部用過牽引架進(jìn)行鉸接，從而帶動工作機(jī)前進(jìn)，而工作機(jī)的動力來源則是通過數(shù)根特定的液壓管與拖拉機(jī)的液壓部分進(jìn)行連接，從而獲得工作時所需要的各種動力。通過改進(jìn)，將為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展提供良好的發(fā)展和保障。

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