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(jī)械化研究所，江蘇 南京210000）

我國(guó)殘膜回收裝備研發(fā)要點(diǎn)及實(shí)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(jī)械化研究所，江蘇 南京210000）

文中闡述了國(guó)內(nèi)外殘膜回收技術(shù)設(shè)備現(xiàn)狀，分析了殘膜機(jī)械化回收技術(shù)難點(diǎn)與研發(fā)要點(diǎn)，結(jié)合殘膜機(jī)械化回收技術(shù)難點(diǎn)與研發(fā)要點(diǎn)介紹了項(xiàng)目組研制的幾種殘膜回收設(shè)備，以供讀者參考。

殘膜回收；技術(shù)；裝備；現(xiàn)狀

1 國(guó)外殘膜回收技術(shù)設(shè)備現(xiàn)狀

由于國(guó)外農(nóng)用地膜較厚（一般為0.012mm以上），強(qiáng)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(shè)備機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，普遍為卷膜式殘膜回收機(jī)（圖1），該機(jī)通常由起膜部件和卷膜部件組成，工作時(shí)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(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在卷膜輥線速度與回收機(jī)前進(jìn)速度的匹配上。

2 我國(guó)殘膜回收主要方式

目前我國(guó)殘膜回收方式主要有人工撿拾和機(jī)械回收兩種。當(dāng)前主要以人工撿拾為主，但人工撿拾殘膜勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，機(jī)械回收是主要發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)從80年代開始研究殘膜回收機(jī)械，目前已研制出160多種各類殘膜回收機(jī)。按照農(nóng)藝要求和作業(yè)時(shí)間殘膜回收機(jī)主要可分為以下四種類型：播前殘膜回收機(jī)、苗期殘膜回收機(jī)、耕前殘膜回收機(jī)、果實(shí)殘膜同收復(fù)式作業(yè)機(jī)等。

圖1 國(guó)外典型殘膜回收機(jī)

3 我國(guó)殘膜回收機(jī)主要機(jī)型

3.1 密排彈齒式殘膜回收機(jī)

工作原理：拖拉機(jī)前行時(shí)，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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。

圖2 密排彈齒式殘膜回收機(jī)

3.2 氣吸式殘膜回收機(jī)

工作原理：由挑膜輪將殘膜挑離地面至吸膜嘴處，在風(fēng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)作用下，使吸膜嘴處氣流加速形成負(fù)壓，將挑膜輪挑起的殘膜吸入風(fēng)機(jī)，經(jīng)出風(fēng)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(shí)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(jī)

3.3 氣吹式殘膜回收機(jī)

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

圖4 氣吹式殘膜回收機(jī)

3.4 苗期殘膜回收機(jī)

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(jī)

3.5 棉稈粉碎還田摟膜機(jī)

工作原理：作業(yè)時(shí)，棉稈粉碎部件對(duì)棉稈切割、粉碎，并將粉碎后的棉稈拋擲到機(jī)具后方，限深切膜滾筒將整塊殘膜切割成條，切根鏟松動(dòng)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(shí)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(jī)

3.6 棉稈還田及殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)

工作原理：作業(yè)時(shí)，棉稈粉碎裝置對(duì)棉稈切割、粉碎，并將粉碎后的棉稈拋擲到機(jī)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(jī)傾倒。

圖7 棉稈還田及殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)

3.7 鏟鏈篩分式殘膜回收機(jī)

工作原理：作業(yè)時(shí)，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(jī)通過卸料機(jī)構(gòu)傾倒。

圖8 鏟鏈篩分式殘膜回收機(jī)

3.8 耙齒式殘膜回收機(jī)

圖9 耙齒式殘膜回收機(jī)

工作原理：作業(yè)時(shí)，整機(jī)三點(diǎn)懸掛于拖拉機(jī)尾部，拖拉機(jī)前進(jìn)帶動(dòng)殘膜回收機(jī)耙齒入土起膜，前、中、后三排耙齒相互錯(cuò)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(dāng)殘膜收集到一定程度時(shí)，停機(jī)人工卸膜。

3.9 果實(shí)殘膜同收復(fù)式作業(yè)機(jī)

工作原理：拖拉機(jī)通過三點(diǎn)懸掛帶動(dòng)整機(jī)前進(jìn)，馬鈴薯、土、地膜同時(shí)被挖掘鏟鏟起，進(jìn)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(shí)，在起膜鏟、摟膜裝置、卷膜機(jī)構(gòu)等一系列機(jī)構(gòu)作用下，地膜被卷膜筒不斷卷起，收集完成后，通過卸膜機(jī)構(gòu)將整卷地膜卸下。

圖10 果實(shí)殘膜同收復(fù)式作業(yè)機(jī)

4 殘膜機(jī)械化回收技術(shù)難點(diǎn)與研發(fā)要點(diǎn)

4.1 殘膜機(jī)械化回收技術(shù)難點(diǎn)

殘膜機(jī)械化回收技術(shù)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(shù)難點(diǎn)在于深膜碎膜回收難、膜土殘雜分離難、脫膜難（殘膜對(duì)工作部件纏繞）、殘膜收集及后續(xù)處理難。

4.2 殘膜機(jī)械化回收技術(shù)研發(fā)要點(diǎn)

在保證殘膜回收作業(yè)質(zhì)量的前提下，由于殘膜回收機(jī)使用主體多為廣大農(nóng)戶，因此機(jī)具應(yīng)結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，操作要方便；由于殘膜回收后可利用價(jià)值低，因此殘膜回收機(jī)設(shè)計(jì)制造成本要低；由于我國(guó)覆膜種植范圍廣、作物多、種植模式復(fù)雜多樣，殘膜回收機(jī)其適應(yīng)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(jī)無法在當(dāng)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(yīng)盡可能發(fā)展多功能作業(yè)裝備，同時(shí)盡可能一機(jī)多用，減少購(gòu)置和使用成本。

5 項(xiàng)目組研發(fā)的幾種殘膜回收設(shè)備

5.1 耙齒式殘膜回收機(jī)

耙齒式殘膜回收機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適應(yīng)性好，在新疆、甘肅等覆膜地區(qū)廣泛應(yīng)用，但普遍存在需人工脫膜，且脫膜難問題，影響機(jī)具作業(yè)效率。

圖1 1 1MP-2 4 0 A自動(dòng)脫膜耙齒式殘膜回收機(jī)

針對(duì)脫膜難問題，我所發(fā)明了由液壓驅(qū)動(dòng)平行四連桿、“倒Y”形刮齒及限軌歸位機(jī)構(gòu)等組成的自動(dòng)脫膜機(jī)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)耙齒式殘膜回收機(jī)作業(yè)后需人工脫膜、生產(chǎn)效率低問題，實(shí)現(xiàn)了耙齒式殘膜回收機(jī)自動(dòng)脫膜。該耙齒式殘膜回收機(jī)（圖11）可一次性完成起膜、收膜、自動(dòng)脫膜等工序，作業(yè)效率可達(dá)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(jī)

鏟篩式挖掘收獲機(jī)廣泛應(yīng)用于花生、大蒜等土下果實(shí)收獲，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備一機(jī)多用，提高經(jīng)濟(jì)性，通過對(duì)鏟篩式挖掘收獲機(jī)輸送清選機(jī)構(gòu)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其滿足殘膜回收要求。

鏟篩式殘膜回收機(jī)（圖12）主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：（1）發(fā)明雙篩體自平衡機(jī)構(gòu)，解決配重塊配重效果差、單篩體震動(dòng)大、設(shè)備易損壞問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)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(jī)構(gòu)，解決膜土輸送不暢、碎破土難問題，實(shí)現(xiàn)順暢輸膜和有效輸破土；（3）發(fā)明后篩體大升運(yùn)角結(jié)構(gòu)，解決大土塊分離難、集膜筐內(nèi)含土量大問題，實(shí)現(xiàn)有效膜土分離、提高膜土比；（4）發(fā)明雙邊側(cè)向卸土結(jié)構(gòu)，解決大土塊分離難、集膜筐內(nèi)含土量大問題，實(shí)現(xiàn)有效膜土分離、提高膜土比。該機(jī)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(dá)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(jī)

5.3 網(wǎng)鏈?zhǔn)綒埬せ厥諜C(jī)

鏟鏈?zhǔn)酵诰蚴斋@機(jī)廣泛應(yīng)用于花生、馬鈴薯、大蒜等土下果實(shí)收獲，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備一機(jī)多用，提高經(jīng)濟(jì)性，通過對(duì)鏟鏈?zhǔn)酵诰蚴斋@機(jī)輸送清選機(jī)構(gòu)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其滿足殘膜回收要求。

網(wǎng)鏈?zhǔn)綒埬せ厥諜C(jī)（圖13）主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：（1）發(fā)明前后兩級(jí)網(wǎng)鏈?zhǔn)捷斈C(jī)構(gòu)，解決鏟鏈?zhǔn)酵诰蚴斋@機(jī)用于收膜作業(yè)時(shí)易回膜、漏膜問題，實(shí)現(xiàn)有效減少殘膜回帶，提高殘膜收凈率；（2）發(fā)明大升運(yùn)角（可調(diào)）后級(jí)網(wǎng)鏈輸膜和膜土分離機(jī)構(gòu)，解決鏟鏈?zhǔn)酵诰蚴斋@機(jī)用于收膜作業(yè)時(shí)，鏟鏈升運(yùn)角小，造成土塊大量進(jìn)入集膜筐問題，實(shí)現(xiàn)大土塊與殘膜有效分離，減少進(jìn)入集膜筐土塊量；（3）發(fā)明前后雙碾壓輥機(jī)構(gòu)，解決大土塊難以破碎和分離，進(jìn)入網(wǎng)鏈、集膜筐土塊多問題，實(shí)現(xiàn)大土塊碾碎、分離，減少進(jìn)入集膜筐土塊量。該機(jī)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(dá)4000m2/h，殘膜回收率≥85%。

圖1 3 1MSWL-1 6 5 A網(wǎng)鏈?zhǔn)綒埬せ厥諜C(jī)

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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(xiàng)“殘膜污染農(nóng)田綜合治理技術(shù)方案”（201503105）；國(guó)家花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-14-機(jī)械化裝備）

陳有慶，男，副研究員，碩士，研究方向?yàn)闅埬の廴揪C合治理和土下果實(shí)生產(chǎn)機(jī)械化

胡志超，男，研究員，博士，研究方向?yàn)闅埬の廴揪C合治理和土下果實(shí)生產(chǎn)機(jī)械化