農(nóng)田種床整備機的研制

喻啟忠，劉 云

（克拉瑪依五五機械制造有限責任公司，新疆 克拉瑪依834000）

0 引言

殘膜回收是治理土地污染的重要一環(huán)，聚乙烯地膜殘留在土壤中，污染生態(tài)環(huán)境，影響作物正常生長，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的負面效應。當前我國研發(fā)的殘膜回收機雖然種類多，但主要為秋后地表殘膜回收機，且未大面積推廣。春季地表殘膜回收目前主要還是采用摟膜耙方式，整地后進行地表摟膜，然后進行播種，因此春季地表殘膜回收時間緊。為解決春季殘膜回收深度不足、殘茬較多影響播種效果及殘膜回收時間短的問題，我公司研發(fā)了農(nóng)田種床整備機。

該機將春季淺耕層殘膜回收與聯(lián)合整地作業(yè)進行了優(yōu)化結(jié)合，可以在春季淺耕層殘膜回收的同時進行田地平整、松碎、壓實，達到理想的待播種床狀態(tài)，為地表殘膜回收提供經(jīng)濟、實用、高效的殘膜回收機具，從而緩解農(nóng)田地膜污染加劇的現(xiàn)象。

1 整機結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)

農(nóng)田種床整備機如圖1，可與大于90kW以上拖拉機配套作業(yè)。該機由半懸掛軸、牽引架、中間開溝鏟、前鎮(zhèn)壓輥部件、機架、齒輪箱傳動系統(tǒng)、碎土撿膜滾筒部件、脫膜系統(tǒng)、殘膜導流罩、邊刮土板、集膜箱、液壓卸膜系統(tǒng)、后鎮(zhèn)壓輥部件、碎土輥部件、液壓行走系統(tǒng)、浮動式摟膜扒等部件構(gòu)成。

圖1 農(nóng)田種床整備機結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理

該機適用于春季犁后破雪平整后的田地作業(yè)，工作時拖拉機動力經(jīng)動力輸出軸傳動至齒輪箱傳動系統(tǒng)，驅(qū)動碎土撿膜滾筒部件旋轉(zhuǎn)進行土壤破碎和殘膜撿拾，滾筒上挑膜齒將殘膜輸送至脫膜葉輪處。同步脫膜系統(tǒng)高速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的風力和機械力將殘膜從碎土撿膜滾筒挑膜齒的切線位置帶離滾筒表面，并沿著殘膜導流罩輸送至集膜箱中，前后鎮(zhèn)壓輥在將地表破碎、壓實的同時，保證撿膜滾筒入土深度和工作的穩(wěn)定性。后續(xù)碎土輥將地表土壤松碎，浮動式摟膜扒將地表遺留的殘膜碎屑回收，待集膜箱收滿后轉(zhuǎn)運至地邊通過液壓卸膜系統(tǒng)集中卸膜。

2 主要技術(shù)參數(shù)

3 主要特點

3.1 一次作業(yè)完成殘膜、殘茬回收和聯(lián)合整地工序

該機一次作業(yè)可完成兩道作業(yè)工序，該機最主要的工作部件是碎土撿膜滾筒、脫膜系統(tǒng)和殘膜導流罩的組合（圖2），同時該組合也是主要的動力消耗源，碎土撿膜滾筒上的挑膜齒將殘膜輸送至滾筒上部靠近脫膜葉輪的位置時，齒輪箱傳動系統(tǒng)帶動脫膜葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生風力和機械力，將挑膜齒上的殘膜在機械力和風力的共同作用下帶離挑膜齒，并在殘膜導流罩的導流下落入集膜箱中實現(xiàn)脫膜。脫膜輪葉片采用條形帆布輸送皮帶，結(jié)實耐用，成本低，在提供風力的同時具備梳刷和抽送的功能。本結(jié)構(gòu)殘膜和殘渣的分離率高，脫膜干凈利落，殘膜回收率和生產(chǎn)率高。

圖2 碎土撿膜滾筒、脫膜系統(tǒng)、殘膜導流罩配置

3.2 碎土撿膜滾筒可靠性高

碎土撿膜滾筒如圖3，由滾筒傳動鏈輪、滾筒幅板、滾筒軸、滾筒、挑膜齒座、挑膜齒組成。滾筒側(cè)板固接在滾筒軸上，與滾筒軸垂直，滾筒選用直徑Φ529mm、壁厚7mm的螺旋電焊管，可確保在工作過程中的可靠性。滾筒表面焊接有挑膜齒座，挑膜齒座采用鑄鋼材料，一側(cè)帶有六方沉孔，另一側(cè)帶有螺紋，保證挑膜齒安裝時簡易快捷，同時保證挑膜齒座外端光滑無凸起，便于殘膜的分離。挑膜齒8排交錯螺旋分布，間隙65mm，可保證深度0~80mm范圍內(nèi)的淺耕層殘膜的回收。挑膜齒材料采用厚度10mm的65Mn鋼板，利用Solidworks軟件進行了有限元和動態(tài)分析，設計出挑膜齒的外形尺寸，保證了松碎土壤，入土角度，殘膜輸送、殘膜分離的最優(yōu)化（圖4）。

圖3 碎土、撿膜滾筒結(jié)構(gòu)

圖4 挑膜齒

3.3 整機結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維修方便

該機最主要的工作部件是碎土撿膜滾筒和脫膜葉輪兩個部件。由齒輪箱傳動系統(tǒng)驅(qū)動，鎮(zhèn)壓輥、摟膜扒直接安裝于機架上隨機浮動，行走系統(tǒng)和液壓卸膜系統(tǒng)均為液壓操控，因此工作過程中排除挑膜齒進入土壤受力的變量外，其余工作部件可靠性高，挑膜齒的安裝、維修方便。該機還可根據(jù)農(nóng)機馬力的大小和用戶的要求制作不同幅寬的產(chǎn)品。

4 應用效果

該機研制成功后，于2018年3月26日在130團7連3斗2號地連續(xù)試驗操作面積400 hm2，各項性能指標達到設計要求。在作業(yè)時，脫膜輪葉片的帆布皮帶長時間與滾筒表面和挑膜齒相互摩擦產(chǎn)生毛邊，由于早晚濕氣大和殘膜的靜電作用，殘膜纏繞吸附于帆布皮帶上，脫膜效果稍差。后更換為高強度軟塑料皮條，提高了葉片表面光滑度，避免了靜電吸附。