謝風(fēng)偉， 姜永成， 楊本健， 華秀萍， 何樹國(guó)， 韓慶林

（1.佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江佳木斯154007；2.大慶鉆探工程公司運(yùn)輸一公司，黑龍江大慶163000；3.黑龍江省農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械化研究所，黑龍江佳木斯154000）

1 國(guó)內(nèi)外苗期殘膜起膜機(jī)研制概況

大豆行間覆膜栽培技術(shù)為農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)推廣的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)對(duì)保持水分、提高地溫有顯著作用，對(duì)豆苗的生長(zhǎng)發(fā)育與作物產(chǎn)量的提高有促進(jìn)作用。但殘膜會(huì)破壞農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)，形成阻隔帶（層），影響作物根系發(fā)育，阻礙作物對(duì)水分和養(yǎng)分吸收，降低作物產(chǎn)量［1］。殘膜同時(shí)影響機(jī)械作業(yè)，例如在耕、整地作業(yè)中，旋轉(zhuǎn)的整地工作部件常被殘膜纏繞，被迫停機(jī)清除，降低了作業(yè)效率［2］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)膜年殘留量高達(dá)35萬t，殘膜率達(dá)42%［3］。殘膜回收主要有兩種方式：一是靠人工苗期起膜，該方式效率低、費(fèi)用高、勞動(dòng)強(qiáng)度大，但覆膜老化不嚴(yán)重，回收率高；二是在收獲后用機(jī)械起膜，但因地膜老化嚴(yán)重導(dǎo)致回收率較低，土壤墑情過大時(shí)便無法作業(yè)。地膜回收不干凈，污染土壤，妨礙農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，成為大面積推廣行間覆膜栽培技術(shù)的難點(diǎn)。

基于半機(jī)械化作業(yè)的殘膜回收機(jī)工作原理，以色列、英國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)家都先后對(duì)全機(jī)械化殘膜回收機(jī)具 進(jìn) 行 了 深 入 研 究［4］。Rocca公司出品的一款全機(jī)械化殘膜回收機(jī)如圖1所示。

現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)大型苗期起膜機(jī)（五幅）已開發(fā)研制，并于2004年上半年進(jìn)行了田間實(shí)驗(yàn)。大型苗期起膜機(jī)因制造成本與生產(chǎn)效率僅適用于大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。國(guó)內(nèi)的殘膜回收機(jī)收膜部件的結(jié)構(gòu)主要有鏟式、彈齒式、齒鏈?zhǔn)?、伸縮桿齒式與輪齒式 5 種形式［5］。楊麗等［6］設(shè)計(jì)了一種浮動(dòng)同步卷膜式棉花苗期地膜回收機(jī)，并通過試驗(yàn)表明苗株高度低于300 mm，機(jī)組工作速度2.0～3.0 km/h時(shí)，地膜回收率不低于95.7%。張秋芳與張東興［7］設(shè)計(jì)了一種柔性彈齒起膜輪并選用柔性強(qiáng)的橡膠材料制作，起膜機(jī)可在不挑破地膜的前提下將地膜較完整地回收，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、膜破損少、回收率高。

大型起膜機(jī)因制造成本與生產(chǎn)效率僅適用于大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式；但我國(guó)廣大農(nóng)村主要是小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，考慮到農(nóng)村實(shí)際情況，應(yīng)盡量提高機(jī)具使用效率，降低作業(yè)成本［8］。黑龍江省既是農(nóng)業(yè)大省又是大豆主產(chǎn)區(qū)，更急需與小四輪拖拉機(jī)配套的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、工作可靠的小型苗期起膜機(jī)。本文設(shè)計(jì)了一種小型QMJ－I型苗期殘膜起膜機(jī)，可有效解決上述存在的問題。QMJ－I型苗期殘膜起膜機(jī)為與小四輪拖拉機(jī)配套的機(jī)型，實(shí)現(xiàn)了“一機(jī)多用”；該機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，工作可靠。

2 苗期殘膜回收原理與工藝流程

苗期殘膜回收一般在大豆苗期采用。單幅起膜，作業(yè)質(zhì)量高，回收率較高，效率高，不傷苗；在大豆插墑前（7月中旬）起膜并進(jìn)行中耕作業(yè)，有利于大豆生長(zhǎng)。殘膜回收機(jī)回收工藝流程如圖2所示。

起膜機(jī)與動(dòng)力機(jī)械（如15～18馬力小四輪拖拉機(jī)）配套實(shí)現(xiàn)起膜、輸送、收集、壓實(shí)與打捆聯(lián)合作業(yè)，一次性完成。

3 總體方案設(shè)計(jì)

表1 自制起膜機(jī)的技術(shù)指標(biāo)

我國(guó)農(nóng)村主要是小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，廣大農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)承載能力有限，急需與小四輪拖拉機(jī)配套的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、工作可靠的小型苗期起膜機(jī)。自制起膜機(jī)的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

根據(jù)殘膜回收工藝流程及參數(shù)指標(biāo)，苗期殘膜起膜機(jī)總體方案如圖3所示。

由圖3可知，在小四輪拖拉機(jī)的牽引下，通過起膜機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而將土中殘膜挑起，殘膜經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)并經(jīng)由傳輸機(jī)構(gòu)傳送到收集機(jī)構(gòu)中，同時(shí)通過壓實(shí)打捆實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)。此小型苗期起膜機(jī)工作效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

4 殘膜起膜機(jī)三維參數(shù)化建模

4.1 拾膜機(jī)構(gòu)建模

拾膜機(jī)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效的針輪方式進(jìn)行拾膜。拾膜機(jī)構(gòu)三維模型圖如圖4所示。

4.2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)

傳動(dòng)部分采用雙鏈輪設(shè)計(jì)，可使傳動(dòng)更加穩(wěn)定。另外，鏈輪還有將地膜從地上運(yùn)輸?shù)綑C(jī)架頂部的作用。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三維模型圖如圖5所示。

4.3 輸送機(jī)構(gòu)三維建模

輸送機(jī)構(gòu)由兩部分組成：一部分是將地膜從地上撿起運(yùn)送到機(jī)架頂部；另一部分是將4個(gè)如圖6所示的輸送料機(jī)構(gòu)固定在圖5所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的鏈條上，作用是接受收集的地膜并且通過旋轉(zhuǎn)將地膜送到儲(chǔ)膜倉。輸送料機(jī)構(gòu)三維模型圖如圖6所示。

4.4 拾膜機(jī)整機(jī)裝配

拾膜機(jī)整體機(jī)構(gòu)裝配圖如圖7所示。作業(yè)時(shí)由小型四輪拖拉機(jī)拖拽提供牽引力，進(jìn)行撿拾殘膜；拾膜動(dòng)力來自拾膜地輪，通過鏈條傳輸，進(jìn)而帶動(dòng)其他裝置的運(yùn)動(dòng)。拾膜機(jī)整機(jī)主視圖如圖8所示。

5 結(jié) 論

1）設(shè)計(jì)的殘膜起膜機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，能夠適時(shí)完成起膜工作；

2）研制的小型起膜機(jī)與小四輪拖拉機(jī)配套使用，有利于在廣大農(nóng)戶中推廣。

［1］聶理君.殘膜回收機(jī)弧形挑膜齒的應(yīng)用研究［D］.烏魯木齊：新疆大學(xué)，2006.

［2］王帥.我國(guó)殘膜回收機(jī)具發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)［J］.農(nóng)業(yè)科技與設(shè)備，2012（10）：80－81.

［3］董欣，那明君，楊曉麗，等.殘膜回收機(jī)械化的探討［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2001（5）：26.

［4］閆海濤.棉田殘膜回收機(jī)械化工程綜合效益分析與評(píng)價(jià)研究［D］.烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

［5］靳偉，張學(xué)軍，朱自成，等.殘膜回收機(jī)具自動(dòng)清理裝置的研究［J］.機(jī)械，2013（7）：7－8.

［6］楊麗，劉佳，張東興，等.棉花苗期地膜回收機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2010，41（增刊 1）：73－77.

［7］張秋芳，張東興.苗期地膜回收機(jī)的起膜輪的設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2007，9（9）：84－86.

［8］耿端陽，郭學(xué)團(tuán).地膜/殘膜回收技術(shù)［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2009（4）：220－221.