殘膜回收機卸膜裝置設計與試驗

田辛亮 ，趙 巖 ,2※，顏利民 ,2，溫浩軍 ,2，楊崇山

（1.石河子大學機械電氣工程學院，新疆 石河子 832000；2.農業部西北農業裝備重點實驗室）

0 引言

地膜殘留現已成為影響新疆棉田可持續發展的重要問題[1-2]。地膜覆蓋種植由于具有保持水土、提高地溫、防病抗草等良好作用，在新疆乃至世界范圍內得到廣泛使用[3-4]。作物收獲后，由于地膜回收率低，部分地膜殘留在土壤中，嚴重影響作物根系對水分及養分的吸收，進而影響作物產量的提高。新疆棉田作為中國最大的地膜使用地區，正面臨著巨大的地膜殘留問題。為有效解決地膜殘留問題，現已研究出部分殘膜回收機械，如滾筒式殘膜回收機、彈齒式殘膜回收機、鏈耙式殘膜回收機等[5-7]，以上機具均存在部分問題，不能推廣使用。目前，新疆棉田的殘膜回收機械以立桿式摟膜機為主，此種機型作業速度快，但殘膜回收率低，無法自動卸膜。

為有效解決立桿式摟膜機無法自動卸膜問題，本文研制了一種新型卸膜裝置，有效解決了立桿式摟膜機無法自動卸膜問題。

1 結構與工作原理

卸膜裝置主要由連接板、固定板、脫膜板等部分組成，如圖1所示；其中，脫膜板共包含23組，卸膜裝置兩端安裝有4塊連接板，由螺栓固定在摟膜裝置上。

圖1 卸膜裝置示意

機具作業時，彈齒入土摟膜。作業一段距離后，機具停止作業，由液壓系統控制彈齒起降，在彈齒升起的過程中，由于相鄰兩擋板之間的間隙較小，幾乎只允許彈齒通過，而彈齒上的地膜被兩脫膜板刮下。卸膜后，液壓系統控制摟膜裝置下降，彈齒由兩脫膜板的間隙穿過，繼續進行作業。

2 關鍵部件設計

脫膜板是卸膜裝置的核心部件，由安裝孔、弧形鋼板、三角形彈板三部分組成，如圖2所示。卸膜裝置共包含23組脫膜板，依次排列在固定板上，并由螺栓固定。在脫膜的過程中，殘膜中混有部分泥土和棉稈，有些時候脫膜較困難，故將鋼板設計為弧形，起到緩沖作用，防止脫膜板變形。脫膜板前半部分安裝有三角形彈板，脫膜過程在可進行初次脫膜；若部分殘膜未脫下，再由弧形鋼板二次脫膜，提高卸膜裝置的脫膜率。

圖2 脫膜板示意

3 田間試驗

2018年4-5月在芳草湖三分場進行了田間試驗，試驗時殘膜回收機先進行100 m摟膜作業，再對卸膜裝置進行試驗。

對殘膜回收機的卸膜裝置進行定量分析，確定殘膜回收機卸膜裝置的試驗指標為脫膜率。為了方便試驗、降低計算量，總結前期的試驗成果。本次試驗選用二因素三水平正交試驗，因素依為：相鄰兩脫膜板間距A、脫膜角B。表1為試驗因素水平。

表1 試驗因素及水平

4 試驗數據與分析

4.1 試驗結果

把試驗參數條件和試驗結果指標依次填入正交表中，試驗結果如表3所示。

其中：Yi為各因素對脫膜率影響的平均值，R值表示各因素對脫膜率的影響程度。R值越大，該因素對脫膜率的影響越大；R值越小，該因素對脫膜率的影響越小[8]。由上表可知，卸膜裝置的最優作業條件為A2B2。

表2 試驗結果

4.2 試驗驗證

對最優作業條件A2B2再次進行試驗。試驗結果如表3所示，卸膜裝置平均脫膜率達到95.6%，滿足殘膜回收機卸膜裝置的設計要求。

表3 驗證試驗結果

5 結論

針對立桿式摟膜機無法自動卸膜問題，設計了一種新型卸膜裝置。對卸膜裝置進行二因素三水平正交試驗，當相鄰兩脫膜板間距16 mm，脫膜角50°時，平均脫膜率為95.6%，滿足卸膜裝置的設計要求。