QMJ-I苗期殘膜起膜機參數化設計

謝風偉， 姜永成， 楊本健， 華秀萍， 何樹國， 韓慶林

（1.佳木斯大學機械工程學院，黑龍江佳木斯154007；2.大慶鉆探工程公司運輸一公司，黑龍江大慶163000；3.黑龍江省農副產品加工機械化研究所，黑龍江佳木斯154000）

1 國內外苗期殘膜起膜機研制概況

大豆行間覆膜栽培技術為農業部重點推廣的現代農業生產技術，該技術對保持水分、提高地溫有顯著作用，對豆苗的生長發育與作物產量的提高有促進作用。但殘膜會破壞農田土壤結構，形成阻隔帶（層），影響作物根系發育，阻礙作物對水分和養分吸收，降低作物產量［1］。殘膜同時影響機械作業，例如在耕、整地作業中，旋轉的整地工作部件常被殘膜纏繞，被迫停機清除，降低了作業效率［2］。據統計，我國農膜年殘留量高達35萬t，殘膜率達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、費用高、勞動強度大，但覆膜老化不嚴重，回收率高；二是在收獲后用機械起膜，但因地膜老化嚴重導致回收率較低，土壤墑情過大時便無法作業。地膜回收不干凈，污染土壤，妨礙農業可持續發展，成為大面積推廣行間覆膜栽培技術的難點。

基于半機械化作業的殘膜回收機工作原理，以色列、英國、美國和日本等國家都先后對全機械化殘膜回收機具 進 行 了 深 入 研 究［4］。Rocca公司出品的一款全機械化殘膜回收機如圖1所示。

現今，國內大型苗期起膜機（五幅）已開發研制，并于2004年上半年進行了田間實驗。大型苗期起膜機因制造成本與生產效率僅適用于大型農業生產模式。國內的殘膜回收機收膜部件的結構主要有鏟式、彈齒式、齒鏈式、伸縮桿齒式與輪齒式 5 種形式［5］。楊麗等［6］設計了一種浮動同步卷膜式棉花苗期地膜回收機，并通過試驗表明苗株高度低于300 mm，機組工作速度2.0～3.0 km/h時，地膜回收率不低于95.7%。張秋芳與張東興［7］設計了一種柔性彈齒起膜輪并選用柔性強的橡膠材料制作，起膜機可在不挑破地膜的前提下將地膜較完整地回收，機構結構簡單、膜破損少、回收率高。

大型起膜機因制造成本與生產效率僅適用于大型農業生產模式；但我國廣大農村主要是小型農業生產規模，考慮到農村實際情況，應盡量提高機具使用效率，降低作業成本［8］。黑龍江省既是農業大省又是大豆主產區，更急需與小四輪拖拉機配套的結構簡單、制造成本低、工作可靠的小型苗期起膜機。本文設計了一種小型QMJ－I型苗期殘膜起膜機，可有效解決上述存在的問題。QMJ－I型苗期殘膜起膜機為與小四輪拖拉機配套的機型，實現了“一機多用”；該機具結構簡單，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，作業質量高，回收率較高，效率高，不傷苗；在大豆插墑前（7月中旬）起膜并進行中耕作業，有利于大豆生長。殘膜回收機回收工藝流程如圖2所示。

起膜機與動力機械（如15～18馬力小四輪拖拉機）配套實現起膜、輸送、收集、壓實與打捆聯合作業，一次性完成。

3 總體方案設計

表1 自制起膜機的技術指標

我國農村主要是小型農業生產模式，廣大農戶經濟承載能力有限，急需與小四輪拖拉機配套的結構簡單、制造成本低、工作可靠的小型苗期起膜機。自制起膜機的技術指標如表1所示。

根據殘膜回收工藝流程及參數指標，苗期殘膜起膜機總體方案如圖3所示。

由圖3可知，在小四輪拖拉機的牽引下，通過起膜機構運動進而將土中殘膜挑起，殘膜經過傳動機構帶動并經由傳輸機構傳送到收集機構中，同時通過壓實打捆實現聯合作業。此小型苗期起膜機工作效率高，結構簡單。

4 殘膜起膜機三維參數化建模

4.1 拾膜機構建模

拾膜機構采用結構簡單有效的針輪方式進行拾膜。拾膜機構三維模型圖如圖4所示。

4.2 傳動部分設計

傳動部分采用雙鏈輪設計，可使傳動更加穩定。另外，鏈輪還有將地膜從地上運輸到機架頂部的作用。傳動機構三維模型圖如圖5所示。

4.3 輸送機構三維建模

輸送機構由兩部分組成：一部分是將地膜從地上撿起運送到機架頂部；另一部分是將4個如圖6所示的輸送料機構固定在圖5所示的傳動機構的鏈條上，作用是接受收集的地膜并且通過旋轉將地膜送到儲膜倉。輸送料機構三維模型圖如圖6所示。

4.4 拾膜機整機裝配

拾膜機整體機構裝配圖如圖7所示。作業時由小型四輪拖拉機拖拽提供牽引力，進行撿拾殘膜；拾膜動力來自拾膜地輪，通過鏈條傳輸，進而帶動其他裝置的運動。拾膜機整機主視圖如圖8所示。

5 結 論

1）設計的殘膜起膜機結構簡單，設計合理，能夠適時完成起膜工作；

2）研制的小型起膜機與小四輪拖拉機配套使用，有利于在廣大農戶中推廣。

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

［2］王帥.我國殘膜回收機具發展現狀及趨勢［J］.農業科技與設備，2012（10）：80－81.

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

［4］閆海濤.棉田殘膜回收機械化工程綜合效益分析與評價研究［D］.烏魯木齊：新疆農業大學，2009.

［5］靳偉，張學軍，朱自成，等.殘膜回收機具自動清理裝置的研究［J］.機械，2013（7）：7－8.

［6］楊麗，劉佳，張東興，等.棉花苗期地膜回收機設計與試驗［J］.農業機械學報，2010，41（增刊 1）：73－77.

［7］張秋芳，張東興.苗期地膜回收機的起膜輪的設計［J］.農機化研究，2007，9（9）：84－86.

［8］耿端陽，郭學團.地膜/殘膜回收技術［J］.農機化研究，2009（4）：220－221.