淺談國內(nèi)殘膜回收機起膜裝置的研究現(xiàn)狀

孫 勝，李林峰，靳奉奎，張佳偉，張中衛(wèi)

（ 石河子大學機械電氣工程學院，新疆 石河子 832000）

0 引言

自20 世紀開始，伴隨塑料工藝的快速發(fā)展，薄膜覆蓋種植技術逐漸被應用到農(nóng)作物種植中，其保濕、節(jié)水、增產(chǎn)等優(yōu)勢給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了很大的經(jīng)濟效益[4]。薄膜覆蓋種植技術最早起源于美國、日本，由于其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢，薄膜覆蓋種植技術很快被推廣[5-7]。目前，我國的薄膜使用量和覆蓋面積為世界第一，尤其是我國東北、西北地區(qū)，薄膜每年的使用量達到幾百萬噸［8－11］。

近年來農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整， 地膜覆蓋作物的面積和種類也逐年增加。 隨著地膜覆蓋年限的不斷增長及地膜覆蓋面積的不斷擴大，滯留在農(nóng)田里的殘膜量也逐年增多，農(nóng)田中殘留的地膜不僅影響作物的根系生長、出苗和產(chǎn)量，而且還影響著農(nóng)田機械化作業(yè)的進行，因此治理地膜污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。

1 國內(nèi)殘膜回收機的研究現(xiàn)狀

目前，地膜污染治理主要有人工撿拾、使用可降解薄膜和機械化回收三種措施[12]。 其中人工撿拾成本較高、勞動強度大、效率低、撿凈率低；可降解薄膜在使用過程中隨著時間的增長而逐漸碎裂，而且周期長、成本高。 與前兩種回收方法相比，機械化回收地膜效率相對較高、勞動強度小、成本較低，是解決殘膜污染問題的有效途徑[13]。

經(jīng)過幾十年的不斷研究， 殘膜回收機的種類已達近百種，部分機型的技術已經(jīng)較為成熟，并在我國部分地區(qū)進行了推廣，總體而言，我國殘膜機機型具有多樣化的特點[14-15]。

由于作物灌溉和泥沙沉降使地膜緊貼于地表，且邊膜埋于土壤中較深位置，造成殘膜回收困難、回收率低。 大多機型殘膜回收機的實際工作并不理想，機具性能不穩(wěn)定，作業(yè)可靠性不高，所以能夠廣泛應用于實際的機型較少。 而利用殘膜機回收殘膜已經(jīng)成為推動我國農(nóng)村現(xiàn)代化建設的重要手段之一，機械殘膜回收的作業(yè)工序主要包括起膜、拾膜、脫膜和卸膜。其中起膜裝置作為殘膜回收機的重要組成部件，具有粉碎板結(jié)土壤、翻出耕層的殘膜，輔助收膜等作用，對殘膜回收率有著重要的影響。 因此起膜裝置的改進和優(yōu)化對勞動生產(chǎn)率及殘膜機作業(yè)順暢性的提升有著重要意義。

2 殘膜回收機起膜裝置

2.1 桿齒式殘膜回收機起膜裝置

桿齒式殘膜回收機起膜裝置主要由安裝板、起膜軸和起膜齒等組成，如圖2。 起膜齒軸上焊接有起膜齒，并通過安裝板與機架相連接。起膜齒軸上相鄰的兩起膜齒的距離設置為110 mm，目的是為了減小機組牽引阻力，以及避開棉花根茬。 在工作時，起膜齒要切入一定的深度的土壤，翻帶出土壤中的殘膜，達到起膜的目的[16]。

2.2 鏈條導軌式殘膜回收機起膜裝置

鏈條導軌式殘膜回收機起膜裝置主要由角度調(diào)節(jié)拉桿、固定架和起膜鏟等組成，如圖3。 其中輸送機構(gòu)、起膜鏟、卸膜機構(gòu)與固定架連為整體，固定架、角度調(diào)節(jié)拉桿與機架鉸接。起膜鏟的鏟尖呈三角形，鏟翼50 mm，相鄰兩鏟間距為150 mm。 松土鏟套接在鏟柄上，可調(diào)節(jié)入土深度和入土角度。 相同連接桿上的撿膜齒布置在兩起膜鏟之間，相鄰連接桿上的撿膜齒與前一個錯位排列。 工作時撿膜齒將堆積在起膜鏟前面的地膜挑起，然后在送膜托板的配合下向斜上方輸送[17]。

2.3 釘齒滾筒式殘膜回收機起膜裝置

釘齒滾筒式殘膜回收機起膜裝置主要由釘刺狀撿拾齒、滾筒及傳動軸等組成，如圖4[18]。 其主體是兩個分段式的釘齒滾筒，滾筒長為600 mm，直徑300 mm；滾筒表面有15 個隔板均布，隔板上有28 個釘齒均布，同一排釘齒等間距的焊接在滾筒隔板上。 釘齒滾筒通過固定架與機架相連，固定架通過彈簧與支撐架相連。 機具行走時，地面高度不一，滾筒隨之上下運動，可起到仿形的作用，使收膜更加徹底。

2.4 滑刀式起膜裝置

滑刀式起膜裝置主要由起膜鏟、前立柱、限深板、后立柱等組成，如圖5[19]。整個裝置與平行四桿仿形機構(gòu)剛性連接，工作時由拖拉機牽引前進，起膜鏟進入膜下土壤（入土深度由四桿仿形機構(gòu)和限深板共同調(diào)節(jié)），挑起地膜，彈齒帶動地膜向上運動，最后在脫膜裝置的作用下脫模。

2.5 旋轉(zhuǎn)式起膜裝置

旋轉(zhuǎn)式起膜裝置主要由減速器、 傳動箱及旋轉(zhuǎn)起膜部件等組成， 如圖6[20]。 整個裝置實際工作寬度為150 cm，4 個起膜刀交錯排列。 拖拉機帶動旋轉(zhuǎn)式起膜裝置在進行殘膜回收時， 通過拖拉機的輸出軸輸出動力，經(jīng)過減速器后得到合適的轉(zhuǎn)速，然后該轉(zhuǎn)速再由傳動箱中的鏈傳動帶動起膜刀軸，由于起膜刀固定并交錯排列在刀軸上，因此可以在碎土的同時將土壤中的殘膜翻帶出來并與土壤一起拋送到后方的彈齒上。 由于土壤松軟，因此土壤可以通過彈齒軸間的間隙以及彈齒間的間隙重新落回到地面上，最終實現(xiàn)膜土分離。

2.6 圓盤碎土起膜裝置

圓盤碎土起膜裝置主要由起膜圓盤、頂絲、長軸、套筒、圓盤安裝板、下懸掛板、機架、U 型夾等組成，該裝置的結(jié)構(gòu)組成如圖6[21]。 圓盤安裝板是通過U 型夾固定在機架的兩側(cè)，并在圓盤安裝板的中間焊接一個帶有兩個頂絲的套筒，目的是便于長軸的固定；為了適應多種碎土情況，因此在長軸的下方連接一個更換的圓盤。 在殘膜回收機工作時，圓盤碎土起膜裝置由拖拉機帶動，由起膜圓盤斜向切入板結(jié)的土壤的側(cè)邊，擠壓并破碎板結(jié)土壤，然后由起膜圓盤轉(zhuǎn)動時翻帶出地膜的邊膜至地表，最后翻帶出來的邊膜由后方的卷膜輪回收。

3 結(jié)語

由于我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟水平的限制， 采用小型機具機械化回收殘膜相對容易被農(nóng)民接受，因此對殘膜回收機具的研究顯得尤為重要，以期早日解決殘膜污染問題。

目前，較為常見的起膜裝置有桿齒式起膜裝置、鏈條導軌式起膜裝置、釘齒滾筒式起膜裝置、滑刀式起膜裝置、旋轉(zhuǎn)式起膜裝置和圓盤碎土式起膜裝置。 殘膜回收機具的起膜裝置種類繁多，適應性單一，不能適應經(jīng)常變化的農(nóng)作物，因此研發(fā)出能夠適用于多種農(nóng)作物種植的起膜結(jié)構(gòu)迫在眉睫。

我國殘膜回收機具的研究主要依賴于下地試驗獲得的數(shù)據(jù)，周期較長。因此，國家應該出臺相應的政策來規(guī)范作物種植，促進對殘膜回收機及其相關裝置研究與發(fā)展。