許 淵， 張方圓， 宋學鋒， 戴 飛， 張雪坤

(甘肅農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，甘肅 蘭州 730070)

傳統(tǒng)地膜在我國大面積使用，對環(huán)境造成的污染日益嚴重[1]，為了在保護環(huán)境的同時不影響作物的產(chǎn)量，國內(nèi)外學者相繼研發(fā)出一種以風化煤為主要原料，添加活性劑、交聯(lián)劑、除草劑混合制造成的可降解液態(tài)膜漿[2]，通過配套機械將其噴灑至地表，通過與土壤吸附粘合，在土壤表層形成一層可降解生物質(zhì)地膜。與傳統(tǒng)地膜相比，它不僅具有保溫保墑的作用，而且覆蓋方便，省時省力，可防風固沙，耐用持久，作物可自行出苗，同時富含有機質(zhì)，可粗根壯苗，自然降解后，調(diào)節(jié)土壤特性，提高土壤肥力[3]。但液態(tài)膜噴灑機械發(fā)展緩慢，在噴灑過程中存在噴灑范圍小、噴灑厚度不均勻、噴頭易堵塞等問題，滿足使用要求液態(tài)膜漿噴灑機的研發(fā)具有重要意義。

液態(tài)膜漿制造過程復雜，成本較高，主要用于工程道路護坡、固沙造林和小面積試驗田使用。固沙造林和工程護坡時[4]，采用泥漿泵抽取漿液堆積噴施，浪費漿液、噴灑范圍小且噴灑厚度無法控制；小塊試驗田進行液態(tài)地膜噴施時，通常采用背負式或噴霧器噴灑，作業(yè)過程如圖1所示，噴灑過程中漿液飄溢嚴重，噴灑厚度不均勻，噴頭容易堵塞，噴灑范圍小[5]。由于現(xiàn)有的液態(tài)地膜噴灑機受自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及液態(tài)地膜的制造技術限制，導致液態(tài)地膜難以大面積推廣，無法充分發(fā)揮其優(yōu)勢，帶來的經(jīng)濟效益微薄。本研究以“低投資，高質(zhì)量”為原則，更換液態(tài)地膜的原料，優(yōu)化制造工藝，制造一種低成本的生物漿膜[6]，結(jié)合漿膜的物理特性、噴灑模式，以高效節(jié)能、噴灑厚度均勻、噴灑過程流暢為目標，設計一種適用于大面積地塊液態(tài)地膜噴灑全膜覆蓋的漿膜噴灑機。

圖1 背負式液態(tài)膜漿噴灑機作業(yè)過程

1 整機結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 設計要求

結(jié)合農(nóng)村地區(qū)養(yǎng)殖企業(yè)對牲畜糞便處理不規(guī)范，隨意排放以及廢棄作物秸稈焚燒，造成大量資源浪費且對環(huán)境造成嚴重污染的問題，以牛糞和廢棄秸稈作為主要原料，通過機械擠壓方式對牛糞進行糞水分離，將牛糞中的干物質(zhì)分離出來與粉碎的秸稈按比例配比，添加除草劑和粘合劑，再進行磨漿處理[7]，最終得到成本低廉的液態(tài)膜漿。該膜漿噴灑至地表時與土壤吸附粘合，形成一層黑褐色膜狀物，持續(xù)時間久；作物生長完成后，通過翻耕土地將其破碎，形成可調(diào)節(jié)土壤特性的優(yōu)質(zhì)有機肥。該漿膜通過噴灑的方式進行全膜覆蓋，由于漿膜含有大量木質(zhì)纖維，密度較大，呈黏稠狀液體，在噴灑過程中容易堵塞噴頭，出現(xiàn)噴灑不均勻現(xiàn)象，若厚度過大，容易板結(jié)，影響作物出苗，噴灑厚度過小，容易龜裂，提前降解。因此，根據(jù)漿膜的物理性狀和覆蓋要求，研發(fā)了一種可噴灑上述漿液，且噴量穩(wěn)定，噴頭霧化能力較強，不易堵塞，噴灑面積連續(xù)完整，厚度適中，工作中噴桿無明顯擺動現(xiàn)象，漿液噴灑均勻，運行平穩(wěn)，工作效率高，噴灑質(zhì)量滿足使用要求的漿膜噴灑機。

1.2 整機結(jié)構(gòu)

該漿膜噴灑機主要由噴灑裝置、支撐裝置、行走牽引裝置組成[8]，整機結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 漿膜噴灑機整機結(jié)構(gòu)示意圖

噴灑裝置主要由噴桿、噴桿支架和噴頭組成，如圖3所示。噴灑裝置是漿膜噴灑機的執(zhí)行裝置，進行噴灑作業(yè)時，泥漿泵將配制好的漿液輸送至噴桿中，高壓漿液經(jīng)過噴頭的細化和破碎，以小顆粒霧狀液體均勻噴灑至地表[9]，形成一層厚度適中連續(xù)完整的生物質(zhì)地膜。由于漿膜噴灑機左右噴桿跨度過大，在工作時噴桿容易出現(xiàn)擺動及彎曲變形，造成藥液飄散，影響噴灑質(zhì)量，在噴桿下方安裝噴桿支架，限制噴桿的運動。

圖3 噴灑裝置結(jié)構(gòu)示意圖

支撐裝置主要由支撐架、拉桿架和噴桿固定架組成，如圖4所示。該裝置是維持整機穩(wěn)定的重要部件。由于左右噴桿跨度太大，當漿膜噴灑機工作時，來自地面的高低起伏和噴桿與漿液自身的重力會引起噴桿的彎曲與擺動，造成漿液的飄散，通過支撐裝置約束左右噴桿，以提高整機的穩(wěn)定性。該裝置主要由噴桿、連接法蘭、噴桿支架組成，噴桿之間通過法蘭連接，防止噴桿在工作過程中發(fā)生形變，在噴桿下方安裝噴桿支架，噴桿支架由50×30的槽鋼制成，兩個支架間隔為300 mm，支架下端安裝仿形地輪，在噴灑過程中噴桿支架隨著噴桿一起向前運動，支撐噴桿避免發(fā)生變形的同時，通過仿形輪的自我調(diào)節(jié)作用使噴桿始終與地面保持一定的距離，避免漿膜在噴灑過程中噴頭距離地面高度變化造成噴灑不均勻現(xiàn)象。

圖4 支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖

牽引行走裝置主要由機架、牽引架和行走輪組成，如圖5所示。漿膜噴灑機的動力來源于拖拉機驅(qū)動，工作過程中通過拖拉機與牽引架鉸接，從而驅(qū)動行走輪帶動整機運行，牽引架由100×100的方鋼焊接而成，固定在機架懸梁上，牽引架的牽引結(jié)點與拖拉機的動力中心在同一直線上，使?jié){膜噴灑機在前進過程中與拖拉機保持平行，不發(fā)生偏斜，保持噴灑幅寬穩(wěn)定，不發(fā)生重灑和漏灑[10-11]。

圖5 牽引行走裝置結(jié)構(gòu)示意圖

行走輪安裝在牽引架下方，為了減輕整體的重量，使運動平穩(wěn)，減少噪聲，避免行走過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，行走輪采用橡膠制成，并對表面進行花紋包覆。

1.3 主要參數(shù)

該機械主要針對大面積地塊液態(tài)膜漿噴灑時，出現(xiàn)噴灑不均勻、效率低、范圍小等問題。主要技術參數(shù)見表1[12]。

表1 漿膜噴灑機主要技術參數(shù)

1.4 工作原理

漿膜噴灑機在工作時，整個裝置通過牽引架與配套拖拉機鉸接，由拖拉機牽引驅(qū)動行走輪支撐整機在地面行走。由于整機左右跨度過大，為了防止噴桿在運行過程中產(chǎn)生變形和晃動，支撐裝置上的吊環(huán)通過鋼絲約束左右兩側(cè)噴桿，同時在噴桿下方安裝噴桿支架，支撐噴桿具有緩沖裝置，隨著地面的起伏調(diào)節(jié)自身的限深彈簧，控制噴頭距離地面的高度，漿液儲存在漿液罐中由拖拉機運載，漿液罐中的漿液由高壓泥漿泵抽取并通過橡膠軟管輸送至漿膜噴灑機漿液輸入口，在高壓擠壓下進入左右兩噴桿，隨著拖拉機的前進，從噴頭噴灑至地面，形成一層厚度均勻適宜的地膜。

2 主要工作部件設計及參數(shù)確定

2.1 扇形噴頭的設計

噴頭是漿膜噴灑機的重要組成部件，噴頭的性能決定了噴灑質(zhì)量的優(yōu)劣，由于漿膜的主要成分為牛糞和秸稈纖維，呈黏稠狀液體，容易粘合，采用反射式扇形噴頭容易造成噴頭堵塞，采取縫隙式扇形噴頭漿液容易飄散，影響噴灑質(zhì)量[13]，因此結(jié)合縫隙式噴頭和反射式噴頭的特點，設計一種縫隙式反射噴頭，可以將漿膜霧化成小顆粒液體，呈矩狀面積均勻噴灑在地面上，噴頭結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 噴頭結(jié)構(gòu)

扇形噴頭主要由錐形噴嘴、噴管和扇形擋板組成，錐形噴嘴具有細化漿液能力，防止?jié){液堵塞噴頭。漿液通過噴嘴時，在高壓強作用下，漿膜與噴嘴內(nèi)壁撞擊擠壓，使?jié){膜呈霧狀小顆粒液體，扇形擋板可以二次細化漿膜，防止?jié){膜板結(jié)，同時引導集中于一側(cè)噴施，防止?jié){膜飄散，造成噴灑缺漏現(xiàn)象。噴頭的直徑?jīng)Q定漿膜噴灑的厚度，噴灑厚度過大，漿膜板結(jié)，影響作物出苗；厚度過小，漿膜容易龜裂，過早降解，難以起到保溫保水的作用，影響作物的產(chǎn)量。對比作物的生長周期和不同厚度漿膜的自然降解周期，要求在作物生長周期內(nèi)漿膜保存完整，通過試驗確定漿膜的最佳厚度為5 mm。根據(jù)該機的工作效率和漿膜的噴灑厚度，利用噴頭流量公式計算漿膜噴灑機的噴頭直徑[14]如式(1)所示：

D=Q0.658×10×ρ×n×η

(1)

式中：D為噴頭直徑(mm)；n為噴頭個數(shù)；ρ為噴射壓力(bar)；Q為噴灑流量(L/h)；η為噴頭效率系數(shù)，η=1.05～1.1。

噴頭流量可根據(jù)漿膜噴灑機的工作效率得到，噴灑流量Q為7 500 L/min，根據(jù)選用的泥漿泵型號可知，噴頭噴灑壓力為0.6 bar，噴頭個數(shù)為14，噴頭效率系數(shù)選取1.1。

從式(1)可得：

D=75 000.658×6×14×1.1

(2)

試驗表明，除了噴嘴直徑外，噴頭的漸縮角和噴嘴內(nèi)壁粗糙度也對噴灑質(zhì)量具有重要影響。噴嘴漸縮角，又稱內(nèi)腔錐角，設計的噴嘴近似圓錐形收縮管，錐角收縮管對漿膜為水力摩擦，摩阻系數(shù)小，可使噴射壓力增大，不易堵塞噴頭，漿液細化徹底，取噴頭的內(nèi)錐角為45°。通過噴頭的漿液為高速水流，其速度為20 m/s以上。對于噴嘴而言，流體粗糙將會破壞噴嘴內(nèi)壁，增大壓力損失，如果漿液細化不徹底，容易堵塞噴頭，影響噴灑質(zhì)量，通過查閱相關資料，選取噴嘴內(nèi)壁表面粗糙度為▽5。

2.2 噴桿的設計與強度校核

2.2.1 噴桿的結(jié)構(gòu)設計

漿膜噴灑機在進行噴灑作業(yè)時，噴桿固定在機架的兩側(cè)，漿膜通過泥漿泵輸送至噴桿腔內(nèi)，通過噴頭將漿膜噴灑至地表。噴頭的噴灑質(zhì)量，不僅與噴頭直徑有關，噴桿容量的大小對噴灑質(zhì)量也有重要影響，噴桿為噴頭提供漿液，若噴桿容積過大，進入噴頭的漿液增大，會造成噴頭的堵塞，若噴桿容積過小，為噴頭提供的漿液過少，造成噴灑壓力不足，出現(xiàn)噴灑缺口現(xiàn)象。因此，噴桿截面尺寸應與噴頭和整機的參數(shù)相配套，根據(jù)漿膜噴灑機噴灑漿膜流量和選取的泥漿泵，利用截面流量公式，對噴桿截面進行計算，如式(3)所示[15]：

Q=μ×A2Pρ

(3)

式中：Q為噴灑流量(m3/s)；μ為流量系數(shù)，μ=0.6～0.65；A為面積(m2)；P為噴桿壓力(bar)；ρ為漿膜密度(kg/m3)。

由整機工作效率可知噴灑流量為0.125 m3/s，噴桿截面形狀為圓形，取流量系數(shù)為0.65，根據(jù)噴頭壓力可知，噴桿內(nèi)部壓力為15 000 bar，漿膜密度取0.6 kg/L。

從公式(2)可知：

A=Qμ×2Pρ

(4)

計算可得A=0.027 m2，已知噴桿的截面積為0.027 m2，利用圓的面積公式S=πr2，即可計算出噴桿的直徑為94 mm。根據(jù)漿膜噴灑機設計要求，左右兩側(cè)噴桿總長度為40 m，根據(jù)整機作業(yè)效率，計算出噴桿直徑為94 mm，由于噴桿縱向尺寸遠大于徑向尺寸，在工作過程中會出現(xiàn)彎曲變形現(xiàn)象，從而造成漿膜飄灑，影響噴灑質(zhì)量，為了滿足工作要求，對噴桿進行結(jié)構(gòu)設計并進行強度校核。噴桿結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。

圖7 噴桿結(jié)構(gòu)示意圖

噴桿裝置由噴桿支架、噴桿、吊環(huán)和法蘭組成，為了保證噴灑均勻性、壓力的充足性以及噴桿的防腐蝕性，噴桿采用內(nèi)徑為93 mm、壁厚為10 mm的鍍鋅無縫鋼管制成。根據(jù)漿膜噴灑機的設計要求，兩側(cè)噴桿的總長度為40 m，所以整機噴桿由上述規(guī)格的鋼管拼接組成，兩相鄰噴桿之間通過法蘭連接，由于整機噴桿跨度過大，工作時受自身振動和來自地面的激勵作用噴桿將出現(xiàn)擺動、彎曲變形等現(xiàn)象，故在噴桿下方安裝噴桿支架，兩個支架間的間隔為300 mm，以約束固定噴桿，防止噴桿在工作過程中變形彎曲，影響噴灑質(zhì)量，同時在噴桿上安裝吊環(huán)，通過鋼絲與機架連接，限制噴桿上下擺動，保證整機平穩(wěn)運行。

2.2.2 噴桿的強度分析

為保證噴桿工作的穩(wěn)定和可靠性，對噴桿進行彎曲正應力強度和彎曲切應力校核。

均布載荷作用下噴桿受力分析示意圖如圖8所示。

圖8 均布載荷下噴桿受力分析

噴桿的一端固定在噴桿支架上，一端懸空，固定端約束了噴桿的移動和轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生鉛垂約束力FRA和約束力偶MA，由平衡方程∑Fy=0和∑FA=0得：

FRA=ql

(5)

MA=q2l2

(6)

根據(jù)所選坐標系，計算剪力FS和彎矩M：

FS(x)=q(l-x)(0

(7)

(8)

噴桿在重力作用下的剪力圖如圖9所示，彎矩圖如圖10所示。

圖9 噴桿剪力圖

圖10 噴桿彎矩圖

漿膜噴灑機一側(cè)噴桿的長度為30 m，在噴桿下方安裝噴桿支架，支架間距為5 m，噴桿在工作過程中受到自身重力和噴桿內(nèi)腔漿液的重力，校核時選用安裝噴桿支架的一部分即可反映整個噴桿形變特征。工作過程中噴桿的載荷為30 N/m，鍍鋅合金的許用應力為σ=123 MPa，切應力為τ=100 MPa。

W=πd332=8 358 mm3

(9)

根據(jù)噴桿的受力圖可得固定約束力FRAql=0.15 kN：

(10)

由彎曲正應力強度條件可得：

[σ]≥MmaxW=0.04 MPa

(11)

由圓形截面梁的切應力公式：

τ=4FS3πR2

(12)

得：

τ=2.8 MPa<[τ]

(13)

通過校核，采用該規(guī)格鍍鋅鋼管能同時滿足正應力和切應力強度條件。

3 噴桿的有限元分析

漿膜噴灑機噴桿工作過程中所承受的載荷主要為噴桿內(nèi)壁的漿液和自身重力，噴桿的強度性能對噴灑質(zhì)量有重要的影響。為了避免由于噴桿的彎曲和變形造成漿液隨噴桿變形產(chǎn)生偏移而影響噴灑質(zhì)量[15]，有必要對噴桿進行強度分析。通過ANSYS軟件對噴桿進行仿真，繪制應力應變圖，分析噴桿在工作過程中產(chǎn)生的形變和應力是否影響整機正常作業(yè)。

3.1 模型建立

漿膜噴灑機的噴桿由左右兩部分組成，噴桿的一端通過法蘭與機架固定，一端懸空下面安裝噴桿支架進行支撐，在整機行走和工作過程中噴桿的位姿狀態(tài)變化不大。為了簡化模型，提高計算速度，只需對噴桿支架末端無支撐部分進行強度分析，并忽略焊縫和螺栓孔對噴桿性能的影響。按設計要求用SolidWorks軟件建立噴桿實體模型如圖11所示，導入ANSYS軟件中。

圖11 噴桿三維實體模型

3.2 材料定義與約束

綜合考慮優(yōu)質(zhì)廉價、便于加工，同時能保持優(yōu)良的機械性能，不易變形、不易氧化等要求，噴桿材料選用鍍鋅合金鋼，材料參數(shù)如下：彈性模量850 MPa，密度6.6 g/cm3，泊松比0.3。拉伸屈服強度285 MPa，拉伸極限強度260 MPa，網(wǎng)格類型為四面體網(wǎng)格。根據(jù)噴桿裝配方式和工作條件，對其進行約束，由于噴桿一端由噴桿支架固定，無法實現(xiàn)平移和轉(zhuǎn)動，一端懸空，因此將噴桿一端設為固定端約，末端無約束[16]。

3.3 載荷添加

噴桿在工作中所受的載荷來源于自身重力和噴桿內(nèi)漿膜的重量，噴桿外徑為73 mm、壁厚為5 mm的鍍鋅合金管，仿真部分長度為11 m，基于上述條件，噴桿所受的載荷為：

Fg=M1+M2

(14)

M1=V1ρ1g

(15)

(16)

式中：V1為噴桿體積(m3)；r1為噴桿外徑(mm)；r2為噴桿內(nèi)徑(mm)；h為噴桿長度(mm)；ρ1為噴桿密度(kg/cm3)。

M2=V2ρg

(17)

(18)

式中：V2為噴桿內(nèi)腔體積(m3)；r2為噴桿內(nèi)徑(mm)；h為噴桿長度(mm)；ρ2為噴桿密度(kg/cm3)。

根據(jù)計算得：

Fg=1 000 N

3.4 有限元分析結(jié)果

有限元分析結(jié)果可以客觀準確地表明噴桿的參數(shù)特性，為噴桿的設計提供參考依據(jù)。通過分析得到噴桿的總變形分析云圖和變形位移圖，分別如圖12、圖13所示，根據(jù)噴桿的顏色分布可以看出在載荷作用下噴桿的應力形變分布情況[17-19]。

圖12 噴桿應力云圖

圖13 噴桿變形位移圖

通過有限元分析可知：

(1)產(chǎn)生最大應力時，噴桿處所受到的應力為42 MPa，低于材料的屈服應力，噴桿的強度滿足使用要求，不會產(chǎn)生塑性變形，但最大應力出現(xiàn)在連接噴桿的螺栓上，應力值為360.14 MPa，應力較為集中，在工作過程中容易折斷，故應改變兩噴桿的連接方式或采用更高強度的材料連接。

(2)從圖13可以看出噴桿的最大變形位移為11 mm，變形集中在兩支撐架中間噴桿中部，此處為噴桿的薄弱點，當噴桿正常工作時，噴桿變形遠小于噴桿長度，故能保證整機的正常運行。

(3)噴桿的最小安全系數(shù)為2.423，滿足安全系數(shù)要求。

4 田間試驗

4.1 試驗條件

于2018年3月在甘肅省張掖市完成樣機制造并進行田間試驗，選取了20畝試驗田并且平均分成三塊，一塊進行漿膜覆蓋，一塊普通地膜覆蓋，一塊無膜覆蓋，并在三塊試驗田上種植玉米。進行漿膜覆蓋作業(yè)時，漿膜噴灑機由拖拉機牽引行走，配套動力為25 kW，作業(yè)速度為8 km/h。

4.2 試驗方案與方法

試驗完成后，根據(jù)液態(tài)地膜噴灑標準對該漿膜噴灑機進行性能檢驗，主要測定漿膜噴灑機噴灑漿膜的厚度、均勻度和降解速度，并將三塊試驗田種植玉米的產(chǎn)量、出苗情況、生長狀態(tài)以及土壤溫度、土壤濕度進行對比分析，驗證漿膜噴灑質(zhì)量的同時也考查該漿膜在保溫、吸熱、透水、防風固沙等方面的性能，以及對作物生長、出苗產(chǎn)量的影響。

在漿膜噴灑機噴灑質(zhì)量驗證時，隨機在漿膜噴灑區(qū)域內(nèi)標記10個位置進行漿膜厚度和均勻性測定。并在標記位置選取面積為1 000 mm×1 000 mm的區(qū)域觀察漿膜自然降解周期，根據(jù)玉米的生長特性，其生長周期為一般為5～6個月，漿膜的降解周期從覆蓋時間計算，直到漿膜出現(xiàn)龜裂大面積地表裸露，漿膜顆粒粉末化現(xiàn)象結(jié)束，對比兩個周期，判斷漿膜分解周期是否滿足需要。

4.3 試驗結(jié)果分析

觀察整個漿膜噴灑區(qū)域，連續(xù)且覆蓋緊密，無明顯裂開和堆積現(xiàn)象，對標記的10個位置進行漿膜鋪蓋厚度測量，結(jié)果表明漿膜覆蓋厚度最小值為7 mm，最大值為12 mm，覆蓋厚度比較均勻集中，最小厚度值大于要求覆蓋厚度。根據(jù)漿膜分解狀況可知，在漿膜覆蓋厚度最小處，即厚度為7 mm處，從漿膜覆蓋到出現(xiàn)龜裂、地表裸露現(xiàn)象的時間最短，周期為7個月，在膜覆蓋厚度為12 mm處降解時間為10個月，以上說明漿膜降解周期大于作物生長周期，能在作物生長周期內(nèi)保溫保水，提供肥力。在選取面積、種植數(shù)量、光照水溫條件均相等的情況下，以及降水和種子質(zhì)量相同情況下，對比三塊試驗田玉米的出苗率，覆蓋漿膜地塊玉米出苗率為92%，覆蓋普通地膜玉米出苗率為89%，露天種植玉米出苗率為85%，對比裸露地塊和覆蓋漿膜地塊土壤的水分溫度，可知覆蓋漿膜的土壤溫度比裸露地塊土壤高2 ℃，含水量高20%。

試驗結(jié)果表明，該漿膜噴灑機進行規(guī)模噴灑覆蓋時，噴灑均勻，厚度適中，降解周期滿足對地膜的使用要求，而且噴灑的漿膜不僅具有普通農(nóng)用地膜的增溫、保墑、保苗作用，同時擁有強大的粘附能力，可將土粒聯(lián)結(jié)成理想的團聚體，防風固沙保護作物幼苗，提高作物的出苗率，同時可改良土壤團粒結(jié)構(gòu)，改善土壤通透性，成為土壤改良劑。試驗現(xiàn)場如圖14所示。

圖14 試驗現(xiàn)場

5 結(jié)論

基于液態(tài)地膜全面覆蓋模式，重點解決普通液態(tài)地膜成本較高、噴灑厚度不均勻、噴頭易堵塞以及秸稈焚燒和家畜糞便對環(huán)境造成污染等問題，設計了漿膜噴灑機，該機可將以牛糞和廢棄秸稈為原料制作的液態(tài)膜漿通過特制噴頭均勻噴灑至地表，形成一層厚度適中、降解周期穩(wěn)定、成本低廉，并且可以保溫、吸熱、透水、防風固沙的有機地膜。

(1)通過理論分析與仿真計算相結(jié)合的方法，對該機的噴頭和噴桿進行結(jié)構(gòu)設計，確定噴桿內(nèi)徑為93 mm，長度為40 000 mm，噴頭直徑為20 mm，噴頭個數(shù)為14個，噴頭間距為3 000 mm，噴灑流量為450 m3/h，噴桿在工作時所受的彎曲正應力為0.04 MPa，切應力為2.8 MPa，產(chǎn)生的最大應力為41 MPa，最大變形量為11 mm，以上均滿足材料許用值。

(2)田間試驗表明，漿膜噴灑機噴灑漿膜的厚度為7～12 mm，最小降解周期為7個月，大于作物的生長周期，能為作物的生長保水保溫，提供肥力，在該機噴灑的漿膜地塊上種植玉米，出苗率為92%，土壤溫度提高2 ℃，含水量增加20%，生產(chǎn)率約為5 hm2/h，田間性能指標滿足對液態(tài)地膜覆蓋的標準和要求。