1MSF2型立秆式地膜回收机的研制_任萍

地膜回收机主要技术参数如表 1 所示。
表 1 主要技术参数
项目
单位
参数
外形尺寸 配套动力 作业幅宽 弹齿入土深度 作业速度 地膜回收率 作业效率
mm kW mm mm km / h % hm2 / h
4 750 × 1 675 × 920 51． 5 ～ 66． 2 轮式拖拉机
≥4 750 ≥20 ≥4 ≥85 ≥2
2 主要部件结构设计
2． 1 悬挂机架结构设计 悬挂机架由主梁 和 连 接 板 等 零 部 件 组 成，功 能 在
于支撑和牵引其他零部件。机架主梁采用了 U 型螺 栓连接方式，即安装双立轴四杆仿形机构（ 通过 U 型 螺栓和连接板固定在主梁上） 。根据设计要求，主梁 的长度为 4 400mm，如图 2 所示。
之间，取护禾板装置的高为 60cm、长 160cm。前端主 要是利用棉秆和护禾板的相互作用力来引导双立轴 四杆仿形机构带动 搂 膜 部 件 对 准 每 幅 膜 行，起 到 仿 形 导向的作用，所以护板壳体前端宽度取 40cm。根据机 采棉种植模式下棉 田 的 实 际 情 况，护 板 壳 体 后 端 宽 度 取 15cm。 2． 6 起膜边机构结构设计
1． 悬挂主梁 2． 连接板 3． 销轴 4． 四杆支架 5． 四杆连接杆 6． 搂膜支架 7． 卸膜杆组 8． 液压油缸 9． 仿形护板 10． 卸膜推杆
11． 搂膜齿 12． 起膜盘 13． 调节杆 14． 弹簧 图 1 1MSF － 2 型立秆式地膜回收机结构示意图
每两组单体组合 完 成 一 幅 膜 的 回 收，每 组 单 体 通
1． 2 工作原理 该机适用于机采棉种植模式的秋后立秆（ 茎秆切
碎还田前） 作业。样机与 51． 5 ～ 66． 2kW 拖拉机配套， 通过三点悬挂联接，拖 拉 机 的 液 压 系 统 通 过 液 压 管 连 接卸膜油缸 。 作业时，拖 拉 机 牵 引 机 具 利 用 棉 秸 秆 与 仿形护板相互作用产生的力引导双立轴四杆仿形机
标 均 达 到 设 计 要 求 。该 机 能 实 现 单 行 独 立 仿 形 残 膜 回 收 作 业 ，适 应 机 采 棉 种 植 模 式 下 秋 后 棉 田 立 秆 回 收 残 膜 的
农艺技术要求。
关键词： 地膜回收机； 单体仿形； 双立轴四杆； 收边膜； 自动卸膜
中图分类号： S224． 9
文献标识码： A
1 整机设计与作业原理
1． 1 整机设计
过四杆机构与主梁 连 接，有 随 地 面 起 伏 的 仿 形 和 自 动 对行仿形的功能，不 同 数 量 的 单 体 组 合 可 以 满 足 不 同 作业幅宽或行数的要求。
收稿日期： 2015 － 08 － 27 基金项目： 新疆生产建设兵团重大科技专项（ 2014AA002 ） ； 农业部行
该机由悬挂机架和 4 组独立仿形收膜单体组成， 每 组 单 体 由 双 立 轴 四 杆 机 构 、双 排 弹 齿 搂 膜 机 构 、液 力 式 转 轴 卸 膜 机 构、仿 形 护 禾 板、起 膜 边 机 构 等 零 部 件所组成，如图 1 所示。
地膜回收机按工作形式可分为两个大的种类： 一是秸 秆还田和地膜回收联合作业机［3 － 4］。其造价成本高、
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2016 年 9 月
农机化研究
第9 期
膜齿搂起后，容易造成残膜漏收； 若间距过小，搂膜齿 搂起的残膜含杂率 较 高，搂 膜 齿 上 夹 杂 的 残 膜 在 较 短 的时 间 大 量 堆 积，大 大 降 低 了 搂 膜 效 率，同 时 搂 起 的 残膜很难回收再利用。 2． 4 卸膜机构结构设计
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2016 年 9 月
农机化研究
第9 期
构带动搂膜部件对 准 每 幅 膜 ，同 时 引 导 边 膜 起 膜 盘 准 确扎进覆土的膜边，然 后 通 过 具 有 动 态 仿 形 功 能 的 搂 膜部件将行间地膜和已起出的膜边地膜搂起； 每隔一 定距离将收集一定量的地膜通过液压自动卸落机构 将地 膜 卸 于 地 膜 打 包 作 业 带 上，完 成 自 动 对 行 、起 膜 边、仿形地膜及自动脱膜等工序。 1． 3 主要技术参数
1． 轴销 2． 四杆支架 3． 四杆连接杆 图 3 四杆仿形机构结构示意图
2． 3 搂膜机构结构设计 搂膜机构是立秆 残 膜 回 收 机 的 核 心，是 决 定 残 膜
回 收 率 的 重 要 因 素，由 搂 膜 支 架 、定 位 卡 片 和 双 排 弹 尺构成。搂膜支架由搂膜转轴支梁、搂 膜 支 梁、油 缸 支座、搂 膜 横 梁、搂 膜 齿 支 架 连 接 梁 和 搂 膜 齿 支 架 等 组成，如图 4 所示。
1． 起膜盘 2． 调节杆 3． 固定支架 图 7 起膜边机构结构示意图
膜边起膜盘采用 65Mn 钢加工，直径 350mm。其 刃口平面与机具前 进 方 向 有 一 垂 直 于 地 面 的 夹 角，在 牵 引 力 的 作 用 下，起 膜 盘 滚 动 前 进，在 机 具 的 重 力 和 土壤的反力作用下，切入土壤一定的深度； 起膜盘滚 动时，在 刃 口 和 曲 面 的 综 合 作 用 下，进 行 推 土 、铲 土， 并使土壤沿起膜盘 的 凹 面 上 升 和 跌 落，将 边 膜 上 的 覆 土切开并导向一边，减小搂膜部件的搂拾阻力； 同时， 带有弧度和豁口起 膜 盘 会 将 边 膜 拔 出，有 利 于 搂 膜 齿 顺利地将边膜搂起，提高残膜回收率。 2． 7 株间断膜机构结构设计
础上 ，设 计 研 制 了 一 种 具 有 单 体 动 态 仿 形 搂 膜 、自 动 卸 膜 、起 边 膜 和 株 间 断 膜 等 功 能 的 1 MSF － 2 立 秆 式 地 膜 回 收
机 。介 绍 了 其 总 体 结 构 和 工 作 原 理 ，分 析 确 定 了 该 机 悬 挂 机 架 、双 立 轴 四 杆 仿 形 机 构 、双 排 弹 齿 搂 膜 机 构 、液 力
式转 轴 卸 膜 机 构 、仿 形 护 禾 板 ，以 及 起 膜 边 机 构 等 关 键 部 件 的 结 构 及 参 数 ，并 进 行 了 田 间 性 能 试 验 。 试 验 结 果 表 明 ： 该 机 在 平 均 作 业 速 度 为 7 ． 4 km / h 的 情 况 下 ，平 均 地 膜 回 收 率 为 88 ． 1 % ，平 均 生 产 效 率 可 达 到 5 hm2 / h ，各 指
仿形护禾板由固 定 板 钢 板 、护 板 支 架 和 护 板 壳 体 构成，如图 6 所示。护禾板是前端 为 漏 斗 式 开 口，后 端为长方体的折面壳体，整个装置通过 U 型螺栓安装 在悬挂主梁上，主要起到仿形导向和隔离的作用。
1． 护板壳体 2． 护板支架 3． 固定板钢板 图 6 仿形护禾板
护禾板的参数设 计 非 常 重 要，是 保 证 其 作 业 效 果 的关键。根据田间实地调研，棉秆的高度在 40 ～ 70cm
1． 主梁 2． U 型螺栓 3． 连接板 图 2 悬挂机架结构示意图
2． 2 四杆仿形机构结构设计 四杆仿形机构是 该 机 的 特 色 创 新 机 构，也 是 整 机
设计 的 技 术 难 点，由 四 杆 连 接 杆 、四 杆 支 架 和 两 个 立 轴组成，如图 3 所示。
四杆机构具有上下限位和左右限位功能。四杆支 架和四杆连接杆通 过 立 轴 连 接，可 以 实 现 上 下 活 动 空 间，同时 限 位。四 杆 支 架 和 下 悬 架 之 间 通 过 立 轴 连 接，下悬架的材料是槽钢，起到左右 限 位 的 作 用。根 据田间试验，确定四杆连接杆总长 320mm，四杆支架 高 260mm。
卸膜 杆 采 用 直 径 12mm 的 圆 钢 加 工，长 度 为 560 mm 。根据搂膜 机 构 搂 膜 齿 间 距 与 个 数，设 计 每 组 单体的自动卸膜机构中株间卸膜杆的个数为 7 个，膜 边卸膜杆的个数为 3 个，每相邻两个卸膜杆之间的距 离为 70mm。整机作业时，每隔一定距离液压油缸会 带动卸膜推杆将收集了一定量的地膜从搂膜齿上卸 落，防止搂膜齿上残膜堆积过多而影响搂膜； 与其它 残膜回收机比较，可节省人工，且卸膜快速彻底。 2． 5 仿形护禾板结构设计
起膜边机构 是 该 机 的 创 新 之 处，由 起 膜 盘、调 节 杆和固定支架等组成，如图 7 所示。调节杆和固定支 架通过螺栓连接，可 以 调 节 起 膜 盘 的 入 土 高 度 和 入 土 角度。
1． 带座球轴承 2． 卸膜推杆 3． 卸膜连接杆 4． 液压油缸 5． 卸膜杆 图 5 卸膜机构结构示意图
卸膜机构由带座 球 轴 承 、卸 膜 推 杆 、卸 膜 连 接 杆 、 液压油缸和卸膜杆等组成，如图 5 所示。其主要由液 压油缸带动转轴驱 动 卸 膜 推 杆 摆 动，卸 膜 推 杆 摆 动 的 过程中带动卸膜杆 绕 固 定 点 转 动，从 而 将 搂 膜 弹 齿 上 的残膜脱卸； 卸膜连接杆连接前后两排的卸膜杆，起 到力传递 的 作 用，同 时 保 证 前 后 卸 膜 杆 同 时 同 速 作 业。
2016 年 9 月
农机化研究
第9 期
1 MSF － 2 型 立 秆 式 地 膜 回 收 机 的 研 制
任 萍，胡 斌，罗 昕
（ 石河子大学 机械电气工程学院，新疆 石河子 832000）
摘 要： 针 对 秋 后 棉 田 的 地 膜 回 收 率 低 、适 应 性 差 、人 工 卸 膜 效 率 低 及 强 度 大 等 技 术 问 题 ，在 整 体 仿 形 搂 膜 机 基
功耗 大、适 应 性 较 差，作 业 时 所 搂 的 地 膜 夹 杂 大 量 秸 秆，破 坏 了 秸 秆 还 田 有 机 肥 有 效 再 利 用［5］，并 没 有 得
到应用与推广。二是膜与秆分开处理的分段作业机， 如搂膜机［6 － 7］，由于结构简单、可靠性好、成本低、搂膜 效率较高，是目前生产应用最为广泛的一种机型； 但
1． 搂膜支架 2． 定位卡片 3． 双排弹尺 图 4 搂膜机构结构示意图