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石河子大學畢業(yè)設計文獻綜述 題目： 殘膜回收機的設計與研究 院 （系）： 機械電氣工程學院 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 學 號： 2002071034 姓 名： 張迅 指導教師： 胡斌 完成日期： 2006年4月1日 摘要： 地膜覆蓋種植技術可大幅度提高作物單產(chǎn)水平，因而得以大面積推廣使用，但用過的地膜不能及時回收，滯留在田間。對土壤及生態(tài)環(huán)境都造成了污染。從殘膜不能及時回收的原因分析入手，結合各地條件闡述了不同類型的殘膜回收機的特性和使用狀況，并提出了解決這一問題的措施和建議。 地膜覆蓋技術能夠改良和提高莊稼的出苗率，但是在莊稼收獲以后要回收殘留在土壤中的地膜，及時回收,以至于不污染土壤和浪費塑料資源。從某個角度分析塑料資源由于污染而浪費過多，塑料產(chǎn)品生產(chǎn)領域不呢感對殘膜回收和利用。為了減少塑料的污染要殘膜完全的回收處理在利用。 關鍵詞：殘膜; 白色污染; 殘膜回收機; 收膜工藝; 收膜機構. 一、選擇研究課題的來源及目的和意義. 地膜覆蓋栽培技術自70年代末引入我國以來，這一農(nóng)業(yè)技術在我國已經(jīng)得到了廣泛的應用。由于地膜對于抗旱、保墑、提高地溫，確保增產(chǎn)增收起到了重要的作用，因此，深受廣大農(nóng)民的歡迎，已經(jīng)在我國的許多省區(qū)迅速推廣。新疆的地膜覆蓋種植已經(jīng)有10多年的歷史，尤其近十幾年，農(nóng)民大量種植經(jīng)濟作物棉花，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益，形成了規(guī)模性的龍頭產(chǎn)品，種植面積越來越大。地膜的使用越來越來廣，但同時也造成了“白色污染”。由于殘膜得不到很好、及時地回收，隨著土壤中殘膜量的逐年增加，嚴重影響著農(nóng)作物的可持續(xù)發(fā)展。另外，由于使用都是無機地膜，殘膜積累在土壤中，致使農(nóng)業(yè)環(huán)境遭到嚴重的污染，破壞了農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境，形成了阻隔層，影響了農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的吸收，影響種子發(fā)芽，出苗，造成爛種、爛芽，使幼苗黃瘦，甚至死亡，還影響農(nóng)機具的田間作業(yè)質量，還會堵塞田間溝渠等，對給后繼的整地工作帶來了很大的影響。由于技術及國情的原因，可降解地膜短時期內(nèi)還可以在農(nóng)業(yè)中大面積推廣，而今后相當長一段時間內(nèi)，農(nóng)業(yè)上仍然使用著大量的塑料地膜。因此殘膜回收已成為亟待解決的問題。 二、國內(nèi)外發(fā)展趨勢 1、殘膜回收是世界各國都面臨的一個棘手問題。英國和前蘇聯(lián)采用懸掛式收膜機，工作時松土鏟將壓膜土耕松，然后將薄膜受卷到羊皮網(wǎng)或金屬玩上。收下的膜清洗干凈卷好備用。日本對于殘膜回收處理相對好一些，主要原因一是日本覆蓋地膜的土壤主要是火山灰土，土壤疏松易揭膜；二是地膜較厚、強度大，覆蓋期相對較短，清除時可保持較大片塊。從總體上來看歐美等國為解決殘膜造成的危害，一方面推廣使用高強度耐老化地膜；另一方面積極開發(fā)研制新型地膜，如可降解地膜等，殘膜經(jīng)一定時期而自動分解，形成無害物質而混入土壤中。 2、國內(nèi)殘膜回收機具及技術發(fā)展狀況 自地膜覆蓋技術使用后不久我國農(nóng)機科研人員就開始進行殘膜回收技術與機具的研究，經(jīng)過十幾年的努力我國已研制出20多種殘膜回收機，其中有幾種較為成功。但從總體上看殘膜回收機具的推廣應用并不盡人意，究其原因首先殘膜回收是一項社會效益大而短期經(jīng)濟效益不明顯的工作。此外有些殘膜回收機具存在如結構復雜、可靠性低或者調(diào)整使用不方便等內(nèi)在缺陷。 在研制殘膜回收機的同時，我國也研制出一些新型降解農(nóng)膜，如生物降解膜、光降解膜和霜降解膜等，但因其成本過高或其他原因均未大面積推廣使用。 三、 本課題的要求和可行性分析。 目前，國內(nèi)殘膜回收技術及機具按照農(nóng)藝要求和殘膜回收的時間分為：苗期殘膜回收機和收獲后殘膜回收機。苗期殘膜回收機不適應于灌溉條件較差的棉區(qū)，近年來推廣的膜下滴灌技術，管道布置在地膜下面，為利于作物生長時期保墑，減少水分蒸發(fā)，節(jié)約用水，也必須秋后收膜。作物收獲后，耕、整地或播種前，將田間的殘膜收起，或整地的同時將殘膜收起。秋后收膜有利于作物生長后期保墑，減少水分蒸發(fā)，節(jié)約用水。秋后殘膜機械回收應綜合考慮。根據(jù)新疆棉花種植模式和近年推廣的滴灌，考慮季節(jié)及其它因素的影響，開發(fā)研制針對秋后收獲前的殘膜回收機是十分迫切的，根據(jù)我區(qū)目前的科技水平和經(jīng)濟條件，采用機械化清除殘膜也是比較現(xiàn)實的，同時考慮到提高機具的使用效率，降低作業(yè)成本，減少機具的下地次數(shù)，因此研制各種經(jīng)濟實用的殘膜回收機具對于減少土地污染及保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 四、有關本課題的問題及解決思路。 綜上所述，我們要解決的實際問題就是如何利用已有的條件，找出影響的各種因素。并可以通過試驗來確定在什么情況下，可以得到最佳的效果。殘膜回收機械已經(jīng)開始廣泛的應用，但是在殘膜回收機的研制方面也吸引了越來越多的研究者進行這一領域的研究。使其得到了很好的發(fā)展和技術上的改進，這就大大為我們提供了方便，與此同時也大大提高了效率。研究與提高這種方法已是一項不容推辭的任務了，時也要把相關的技術跟上去。才能滿足今后農(nóng)業(yè)的需求。 五、主要參考文獻 1、《農(nóng)業(yè)機械學》（上、下冊） 北京農(nóng)業(yè)工程大學主編 中國農(nóng)業(yè)出版社 2、徐振渠、國內(nèi)殘膜回收機研究的現(xiàn)狀、農(nóng)業(yè)工程學報，2002，5 ：186—190 3、馮斌、王學農(nóng)等，殘膜回收技術與機具的發(fā)展、新疆農(nóng)機化，2003，4 ：56—57 4、中國棉花、棉花黃萎病逐年加重的原因與防治措施、1994，21 （7）6—7 指導教師審閱意見： 文獻綜述成績： 指導教師（簽字） 年 月 日 備注： 石河子大學畢業(yè)論文(設計)任務書 機械電氣工程 學 院 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 專 業(yè) 2002年級 課題名稱 地表殘膜回收機的研究與設計 畢業(yè)論文(設計)起止時間 2006.3.20-6.10(共12　周) 指導教師 胡斌 職 稱 學生姓名 張迅 學號 02071034 任務下達日期 2006.3.25 課題內(nèi)容 1． 殘膜回收機現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展趨勢調(diào)研報告（文獻綜述，項目必要性分析）； 2．殘膜回收機總體設計； 3．殘膜回收機機架、撿膜器、脫膜機構、集膜箱等零部件設計； 4．設計分析、計算、說明 課題任務的具體要求 1.在閱讀選題指南、任務書和分析、研究相關資料的基礎上，完成開題報告（3000字以上）； 2.廣泛查閱資料，到有關單位調(diào)研，形成3000-5000字調(diào)研報告（文獻綜述）； 3.用計算機輔助設計，至少打出一張總裝圖； 4設計說明書應有總體設計說明、主要零部件設計說明、材料選擇、典型零件設計計算 5.設計圖紙折合零號圖3張；圖紙應能用于生產(chǎn)； 6.設計說明書1.5萬字以上。 擬定的工作進度（以周為單位） 第一周：熟悉畢業(yè)設計任務，查閱有關資料，完成開題報告； 第二周：校內(nèi)外調(diào)研，對查閱、調(diào)研資料分析總結，完成文獻綜述； 第三周：方案設計，提出兩種以上方案，論證分析，確定最佳方案； 第四周：總體設計，先設計草圖，再進行詳細設計； 第五周：繪制總裝圖； 第六周：部件、要零件方案設計，畫出設計圖； 第七周：機架設計、撿膜器; 第八周: 脫膜機構：、集膜箱設計； 第九周：部分零件設計； 第十周：總裝圖改進、審核； 第十一周：設計說明書整理完善（從第三周開始穿插進行說明書有關內(nèi)容撰寫）； 第十二周：答辯準備：打印圖紙，說明書，答辯提綱，幻燈片制作。 主要參考文獻 1．農(nóng)業(yè)機械學、園藝機械化、植保機械學; 2．農(nóng)業(yè)機械設計手冊； 3．機械設計手冊 4．機械制圖、公差配合等國家標準； 5．《新疆農(nóng)機化》等有關科技期刊。 任務下達人（簽字） 胡斌 日期： 2006年 3 月 25 日 任務接受人（簽字） 張迅 日期： 2006年 4 月 3 日 注：1．此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師，指導教師和接受任務的學生均應簽字。 2．此任務書最遲必須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生。 石河子大學畢業(yè)論文(設計)開題報告 課題名稱： 地表殘膜回收機的設計與研究 學生姓名： 張 迅 學 號： 2002071034 學 院： 機械電氣工程學院 專業(yè)、年級：農(nóng)業(yè)機械化及其自動化02級2班 指導教師： 胡斌 職 稱： 副教授 畢業(yè)論文(設計)起止時間：2006年3月------2006年6月 一 本課題的來源 地膜覆蓋種植技術是一項大幅度提高作物單產(chǎn)的切實可行的新技術，在國內(nèi)外均有廣泛的應用。歐、美、日等發(fā)達國家從50年代就開始逐步將鋪膜技術應用與蔬菜及經(jīng)濟類作物。日本的地膜覆蓋種植技術研究早，普及快，應用作為種類多，栽培水平高，增產(chǎn)增收，效果顯著。美、德、法等國在地膜覆蓋種植技術的研究及新型覆蓋材料開發(fā)方面也做了大量工作，如對材料的開發(fā)研究了改變地面覆蓋小氣候和土壤條件的農(nóng)田保苗覆蓋膜，并開發(fā)了假如殺菌劑的防病殺菌膜和由遇水分解的纖維素治療組成的多孔性薄膜片及光解地膜等。 我國從70 年代開始將地膜覆蓋技術應用與蔬菜生產(chǎn)，80 難道可是應用與棉花、花生等經(jīng)濟作物。由于地膜覆蓋技術增加了有效積溫，相對延長了作物的生育期，可以廣泛被中晚熟品種采用，使品質和產(chǎn)量大幅度提高。同時，可以使各種作物的適作區(qū)向北推移、擴大，更有效地利用國土資源，而且地膜覆蓋的保墑效果，使作物根系深扎，從而有效地抗旱，對于有效利用水資源、發(fā)展旱地農(nóng)業(yè)有著重要的意義。所以目前我國新疆、山東、山西、內(nèi)蒙古、黑龍江、陜西、甘肅等寒冷、干旱和半干旱地區(qū)將這一技術廣泛應用到棉花、花生、甜菜等經(jīng)濟作物及蔬菜和瓜果，而且已經(jīng)推廣到玉米、小麥等糧食作物的栽培上。據(jù)調(diào)查，采用鋪膜種植后玉米單產(chǎn)可以提高30%－80%,棉花可以提高30%－70%.解決了寒冷、干旱、半干旱地區(qū)作物增產(chǎn)困難的問題.初步預測到2010年全國覆膜種植面積將達到1000萬公頃. 然而采用地膜覆蓋種植在帶來增產(chǎn)、增收的同時如果不能將田間的殘膜及時回收,不僅會導致環(huán)境污染,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身也將構成嚴重危害.從的來講廢膜殘留造成的影響有以下幾個方面:1) 對農(nóng)田周圍環(huán)境的污染.如,殘膜被風吹散后掛附在樹枝、電桿上;飄落到地頭、路旁、渠道等對周圍環(huán)境構成污染.2)嚴重影響機械作業(yè).據(jù)調(diào)查,廢膜主要在農(nóng)田的0－20厘米的淺耕層內(nèi),約占從殘留量的80%.殘留廢膜易纏繞犁鏵、耙齒,嚴重影響整地質量,大量殘膜還易堵塞播種機,造成播種不均勻.3)影響作物生長發(fā)育,降低作物產(chǎn)量.殘膜進入土壤后,影響土壤的通透性,當種子播在留有殘膜的土壤上,因為吸收不到養(yǎng)分和水分,導致作物大量減產(chǎn).據(jù)測算每公頃土地上殘膜達到60千克時,玉米減產(chǎn)11%-23%,小麥減產(chǎn)9%-16%,大豆減產(chǎn)5.6%-9%,蔬菜減產(chǎn)14%-59%.連續(xù)使用地膜15年后，耕地將顆粒無收.4)牲蓄誤食引起病害或死亡.混夾在秸稈中的殘膜給飼料加工帶來極大的不便,不僅影響了飼料的品質,而且家禽食用了含有殘膜的葉子和秸稈后會一起腸道疾病,嚴重時會造成死亡.可見,田間殘膜不及時回收,造成的危害嚴重,為了保護土地資源、凈化環(huán)境、防止耕地生產(chǎn)力下降,地膜回收已經(jīng)成為當前必須解決的一項重要問題. 二 本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 殘膜回收處理問題是世界各國面臨的一個棘手的問題,日本對廢舊農(nóng)膜的回收處理情況相對好一些.因為在日本覆蓋地膜的土壤主要是火山灰土,土質疏松,便于揭膜,而且地膜強度大,覆蓋期相對較短(1.5-3個月),清除時可以保持較大片塊,用地膜縫合機縫合所鋪地膜,不用土壓地膜，也利于收膜.以色列是研究殘膜回收機起步較早的國家之一,主要用收卷機回收殘膜,效果較好.因為該國所用地膜較厚(15um),強度高,而且對于大田作物鋪膜主要是幫助種子發(fā)芽出苗期的保墑保溫,作物出苗后即開始收膜,地膜在田間停留的時間短,有足夠的強度保證收膜時不會破碎,易于整膜回收再利用.而歐美國家為防止殘膜造成的危害,一方面推廣使用高強度、耐老化的地膜以便回收,另一方面研究開發(fā)研制新型地膜,如可降解地膜,使殘膜經(jīng)過一定時期自動分解成無害物質混入土壤,但是其價格偏高. 在我國殘膜污染問題相對嚴重,一方面由于低成本地膜偏薄(有的厚度為5um)強度差,另一方面由于我國嚴寒干旱半干旱地區(qū)較多,多數(shù)地區(qū)是在作物收獲后回收殘膜,地膜在田間停留的時間較長,易破碎,而且我國殘膜回收是人工撿拾,勞動強度大,費工時，而且回收率低,撿拾不凈.機械回收可以克服人工撿拾的不足,目前我國各地根據(jù)自己的情況研制地膜回收機,主要有傾斜齒式、彈齒式、伸縮扒齒式及圓弧形彈齒式等. 但是從總體上看殘膜回收機具的推廣應用不盡人意,究其原因，首先殘膜回收是一項社會效益大而且短期經(jīng)濟效益不明顯的工作.此外有些殘膜回收機具存在結構復雜、可靠性差或調(diào)整使用不方便等內(nèi)在缺陷.而且現(xiàn)在的殘膜回收機都是用于苗期或秋后地表殘膜回收，其回收率低嚴重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，應此急需一種回收率較高的回收機械。 三 綜上所述殘膜回收技術應用存在的問題 3.1 頭水前揭膜 ① 優(yōu)點:地膜還未完全老化,地表上的地膜還比較完整,如果揭膜時間安排在早晚,地膜的韌性好,易于揭起,拾凈效果交好,可以達到地表殘留量的85%.在灌頭水前將地膜收回,增強了土壤的透氣,透水性能,有利于棉苗生長和根系發(fā)育,并為施肥,開溝,灌水創(chuàng)造了良好的條件. ② 缺點:只能撿當年地膜,兩邊被土壓著的部分收不起來,有的地區(qū),鋪設滴灌管,不易在頭水前揭膜;揭膜后不易保墑,保溫和滅草;由于春天氣候多變,前期溫度低,低溫起來后需盡快澆水,由于作業(yè)周期太短來不及揭膜;機械揭膜苗的高度不宜超過30cm,傷苗率要在5%以下,對機手操作水平要求較高. 3.2 收獲后殘膜回收 ① 優(yōu)點:可以撿拾80cm土層中的殘膜,且可撿拾多年來殘留在土壤中的大片地膜. ② 缺點:a)由于土壤較硬,而地膜已變成碎片即變成條狀,由于地膜變脆,很難撿拾.對于細碎的殘膜機收更是無能為力.b)棉花收獲后很快進入冬季,在這短暫的時間里要打稈,犁地,收膜時間很短,人多都來不及收膜. 3.3 春播前拾膜 春播前土壤已經(jīng)過深耕和碎土等作業(yè),地膜成碎片,為了保證播種質量,必須要在春播前撿拾地膜.人工拾膜僅能拾出表面殘膜,機收的拾凈率不高,同樣存在時間來不及的問題. 四 新疆建設兵團棉花種植情況存在的問題 由上述可知新疆建設兵團棉花種植模式是寬膜覆蓋膜下滴灌的形式.這樣以來頭水前揭膜這種方式已被否定.而且這幾年新疆建設兵團在棉花收獲上開始使用機采棉.并且應用越來越廣泛.機采棉雖然使勞動生產(chǎn)率大幅度提高,但是也給棉花的質量帶來影響.其中影響最嚴重的是棉花中帶有碎的地膜.這樣以來就要求在棉花采摘之前把地膜收掉.并且棉花損傷率要小.由于寬膜棉膜下滴灌使得地膜的性質基本上保持不變.那么機械回收殘膜將變成可能.我想可不可以在棉花最后一水過后進行殘膜回收呢？如果可以，這樣就大大提高了機器的使用效率。以下就是我的設計方案。 為了使殘膜在田間的殘留量盡量減少，對地表殘膜回收機具的研究是保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。本課題就是對耕層殘膜回收機理及作業(yè)機具進行研究設計。 不論是地表殘膜回收機，還是耕層殘膜回收機，在其進行設計時應該考慮以下幾個問題： 1） 膜與莖稈、葉片、雜草混雜及裹土問題。如果能將地膜與雜草分開，則純凈的地膜可以回收再利用，從而提高經(jīng)濟效益，切減輕機器的負荷，提高集膜箱的有效容積。如果無法分離、拋棄，則造成2次污染。 2） 纏繞問題。無論是卷膜輪還是挑膜齒挑起送入集膜箱，由于運動部件的作用，膜的粘附幾靜電的作用都會引起纏繞，從而影響了機具的連續(xù)作業(yè)，嚴重時甚至還會損壞機具。設計時應該盡量使部件表面光滑，同時應該在易發(fā)生纏繞的地方放置刮刀和卸膜機構，以便及時刮斷纏繞的膜并將收起的殘膜卸掉送如集膜箱。 3） 農(nóng)膜質量及規(guī)格對殘膜的影響。我國目前的地膜非常?。?.006—0.008mm）抗拉強度不高，不利于回收。 4） 應設計殘膜回收整地復合作業(yè)機。即機具在收膜的同時進行整地，這樣可以降低作業(yè)成本，減少機具的進地次數(shù)，大大的提高殘膜回收的經(jīng)濟效益，便于殘膜回收機的普及和推廣。 5） 殘膜回收機的技術要求。根據(jù)田間作業(yè)實驗和目前國內(nèi)現(xiàn)有的情況，殘膜收凈率應在85%以上為宜。 針對以上問題，課題內(nèi)容為： 1 地表殘膜回收機研究的現(xiàn)狀及趨勢的調(diào)研； 2 殘膜地表回收機總體設計； 3 地表殘膜回收機零部件設計； 4 有關設計、分析、計算、說明。 地表殘膜回收是在作物收獲前灌溉最后一水時進行殘膜的回收，其收膜工藝是：破膜、撿膜、脫膜和集膜。其中撿膜、脫膜部件是影響收膜效果的核心機構。 在目前國內(nèi)的研究情況下，本課題設計在弧型彈齒撿膜滾筒上配套一脫膜和集膜裝置來進行地表殘膜回收。 四 本課題所必須的工作條件 １．農(nóng)機實驗室、學校工廠 ２．可上網(wǎng)的計算機一臺 ３．制圖軟件 ４．相關資料及圖紙 五 完成本課題的工作方案及進度計劃 擬定的工作進度（以周為單位） 第一周：熟悉畢業(yè)設計任務,查閱有關資料,完成開題報告. 第二周：校內(nèi)外調(diào)研,對查閱調(diào)研、資料分析總結,完成文獻綜述 第三周：方案設計,提出兩種以上方案,討論分析,確定最佳方案 第四周：總體設計,先設計草圖,再進行詳細設計. 第五周：回收機理研究. 第六周：繪制總裝圖 第七周：部件方案設計,畫出設計圖 第八周：主要部件設計分析 第九周：機架等零部件的設計 第十周：總裝圖改進,說明書撰寫 第十一周：設計說明書整理完善(從第三周可是穿插進行說明書有關內(nèi)容撰寫) 第十二周：編寫答辯提綱，準備答辯,打印圖紙,說明書,幻燈片制作. 六 主要參考文獻 1． 農(nóng)業(yè)機械學、園藝機械化 2. 農(nóng)業(yè)機械設計手冊 3. 機械設計手冊 4. 機械制圖、公差配合等國家標準 5. <<新疆農(nóng)機化>>、<<中國農(nóng)業(yè)學報>>等有關期刊 指導教師審閱意見： 開題報告成績： 指導教師（簽字） 年 月 日 備注： 地表殘膜回收機 摘 要 地膜覆蓋種植技術可大幅度提高作物單產(chǎn)水平，因而得以大面積推廣使用，但用過的地膜不能及時回收，滯留在田間。對土壤及生態(tài)環(huán)境都造成了污染。從殘膜不能及時回收的原因分析入手，結合各地條件闡述了不同類型的殘膜回收機的特性和使用狀況，并提出了解決這一問題的措施和建議。 地膜覆蓋技術能夠改良和提高莊稼的出苗率，但是在莊稼收獲以后要回收殘留在土壤中的地膜，及時回收,以至于不污染土壤和浪費塑料資源。從某個角度分析塑料資源由于污染而浪費過多，塑料產(chǎn)品生產(chǎn)領域不呢感對殘膜回收和利用。為了減少塑料的污染要殘膜完全的回收處理在利用。 發(fā)展地表殘膜回收機械是治理殘膜污染的有效方法，殘膜的再生利用是保護環(huán)境，變廢為寶，防治殘膜污染的關鍵所在。 通過理論分析和田間試驗，設計研制了一種使用于秋收前在最后一水后進行的地表殘膜回收機。介紹這一機器的工作原理和有關設計參數(shù)。試驗表明該機結構簡單，工作可靠，動力消耗少，適應性廣。通過分析殘膜回收機的破膜器，撿拾機構，輸送裝置，傳動裝置，集膜裝置等主要工作部件，對殘膜回收機械總體的設計方案、主要參數(shù)選擇、工藝流程等進行了詳細的分析。 實踐證明，該機還具有結構簡單、工作可靠、通用性好等特點， 關鍵詞：白色污染 殘膜回收 農(nóng)用地膜 撿拾機構 Abstract Plastic film laying on crop is widely used in china,but most of the used films are left in the fields after harvesting ,and pollution is made both to the soil and environment .the reasons that the used films can not be collected in time are analyzed .countering the local condition of different area ,the different types of collectors are described .measurements and suggestions are given to solve the problem. Plastic film plant technology can be robbed and improve the output of crops ,but after the crop is reaped ,remain into field mould membrane be removed ,retrieve in time ,so as not to pollute the soil and waste plastics resources .proceed from the angle of pitting is analyzed that the incomplete membrane is polluted and endangered ,produces and uses from the plastic film ,incomplete membrane retrieve and utilize respect explain manage measure and suggestion that film pollutes again. Develop incomplete membrane retrieve machinery to incomplete membrane effective method of pollution, incomplete regeneration of membrane to protect the environment, turn wealth, prevent and cure incomplete membrane key of pollution. A plastic film collector was invented with analysis of motional tracks and experiments .The working principle and designing parameters of collector were introduced .Experiments indicated that this machine has some advantages such as high working reliability ,low energy consumption ,and simple structure .Through analyses incomplete membrane person who retrieve get up membrane device ,person who supports membrane ,unload membrane brush ,transmission device ,collect membrane device groundwork part ,retrieve to incomplete membrane machinery total plan of design ,main parameter choosing ,technological process ,etc .carry on detailed analysis. Practice has proved : In addition machine this have structure to be simple ,work reliable ,common ability characteristic such as being kind also . Keywords: plastic film playing; used film; collection 一 前言 地膜覆蓋這一農(nóng)業(yè)技術已經(jīng)在我國得到了廣泛的應用, 對于抗旱、保墑、提高地溫, 確保增產(chǎn)增收起到了重要作用。目前這一農(nóng)業(yè)技術已由經(jīng)濟作物推廣到大田作物, 并且種植面積逐年增加。地膜覆蓋技術確實為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收帶來了可觀的經(jīng)濟效益, 但持續(xù)使用地膜而殘膜回收得不到較好的解決, 又給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了難題, 即田間地膜覆蓋技術帶來增產(chǎn)的同時由殘存在土壤中的地膜造成了白色污染這一事實; 并且隨著逐年累積在土壤中的殘膜量的增加,這一問題越來越嚴重。因此解決殘膜回收的問題從政府到農(nóng)戶己形成共識。目前, 人工回收殘膜勞動強度大, 回收效率低, 農(nóng)民迫切需要實現(xiàn)機械化回收殘膜的機具。然而由于在實現(xiàn)殘膜回收機械化方面存在的種種問題，給收膜工作帶來了極大的難度。為了解決這一難題, 農(nóng)業(yè)部與國家科委確立了殘膜回收機具研究這一攻關課題并面向全國招標, 由此可以看出解決這一問題的迫切性和重要性。因此，我在選擇了耕層殘膜回收機機理及機具的設計與研究的課題后在網(wǎng)上、圖書館、院資料室進行搜集材料、閱讀，在仔細了解了有關此課題的大量文獻資料的基礎上，根據(jù)新疆獨特的地理環(huán)境、特殊的氣候條件決定設計出有地方特色的殘膜回收機具。為了做好此次設計，我先后去了石河子市農(nóng)機推廣站、銷售處、一四五團八連、校工廠進行實地參觀學習，在全面了解了我國目前殘膜回收發(fā)展現(xiàn)狀資料的基礎上，著重參考了耕整地、中耕機以及《IZSM-1型殘膜回收機》的結構及原理，設計出此種殘膜回收機。 二 研究及設計此課程的目的及意義 2.1地膜覆蓋種植技術發(fā)展概況 地膜覆蓋栽培技術自70年代末引入我國以來，這一農(nóng)業(yè)技術在我國已經(jīng)得到了廣泛的應用。由于地膜對于抗旱、保墑、提高地溫，確保增產(chǎn)增收起到了重要的作用，因此，深受地膜覆蓋栽培技術自70年代末引入我國以來，這一農(nóng)業(yè)技術在我國已經(jīng)得到了廣泛的應用。廣大農(nóng)民的歡迎，已經(jīng)在我國的許多省區(qū)迅速推廣。新疆的地膜覆蓋種植已經(jīng)有10多年的歷史，尤其近十幾年，農(nóng)民大量種植經(jīng)濟作物棉花，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益，形成了規(guī)模性的龍頭產(chǎn)品，種植面積越來越大。地膜的使用越來越來廣 2.2地膜覆蓋種植技術帶來得負面影響 地膜覆蓋種植技術增產(chǎn)的同時也造成了“白色污染”。由于殘膜得不到很好、及時地回收，隨著土壤中殘膜量的逐年增加，嚴重影響著農(nóng)作物的可持續(xù)發(fā)展。另外，由于使用都是無機地膜，殘膜積累在土壤中，致使農(nóng)業(yè)環(huán)境遭到嚴重的污染，破壞了農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境，形成了阻隔層，影響了農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的吸收，影響種子發(fā)芽，出苗，造成爛種、爛芽，使幼苗黃瘦，甚至死亡，還影響農(nóng)機具的田間作業(yè)質量，還會堵塞田間溝渠等，對給后繼的整地工作帶來了很大的影響。由于技術及國情的原因，可降解地膜短時期內(nèi)還可以在農(nóng)業(yè)中大面積推廣，而今后相當長一段時間內(nèi)，農(nóng)業(yè)上仍然使用著大量的塑料地膜。因此殘膜回收已成為亟待解決的問題。 2.3殘膜回收的一般方法 目前，殘膜回收有人工撿拾和機械回收兩種方式。人工清除殘膜是，勞動強度大，費工，費時且回收效率低，拾撿不凈，長年累月造成殘膜的田間積累帶來嚴重的“白色污染”。機械回收殘膜，可以克服人工撿拾的不足，是殘膜回收的有效方法。 2.4殘膜機收的必要性 新疆現(xiàn)在普遍使用寬膜植棉技術，每年新產(chǎn)生6-8萬噸。殘膜遺留在田間不能及時回收將造成土壤及環(huán)境的嚴重污染。經(jīng)調(diào)查，連續(xù)使用3年地膜，每畝的殘留干地膜6-8千克／畝，連續(xù)使用8年的殘留干地膜達15千克。這些殘膜對播種、澆灌和作物根系的生長很不利，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很多負面影響.目前, 殘膜回收有人工撿拾和機械回收兩 種方式。手工清除殘膜時, 勞動強度大, 費工時且回收率低, 撿拾不凈, 長年累月造成殘膜的田間積累帶來嚴重的“白色污染”。機械回收殘膜, 可以克服人工撿拾的不足, 是殘膜回收的有效方法。因此研制各種經(jīng)濟實用的殘膜回收機具對于減少土地污染及保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。基于此地膜的回收顯得極為重要,因此研究本課題的目的及必要性是不言而語的。 三 地表殘膜回收在國內(nèi)外研究的狀況 3.1目前國內(nèi)殘膜回收機現(xiàn)狀 近幾年國內(nèi)和新疆建設兵團大力推廣以“密早膜矮壯高”為主要內(nèi)容的棉花膜下滴灌技術,下圖是棉花膜下滴灌三種典型滴灌帶田間布置模式。 3.2.國內(nèi)機具研究的情況 農(nóng)田殘膜機械化回收機具有如下兩大類: 1） 苗期殘膜回收機 在玉米、棉花等作物中耕作業(yè)時揭膜回收。此時, 由于地膜使用時間短, 破損不嚴重, 有利于收膜,殘膜收起后, 同時進行中耕作業(yè)。代表機型有: 新疆研制的M SM 23 型苗期殘膜回收機和東北農(nóng)業(yè)大學研制的M S22 型玉米苗期收膜機等。兩種機具殘膜回收率均在85% 以上, 單機生產(chǎn)率在0. 3 hm2/h, 傷苗率在1% 以下, 配套動力為18. 38 kW 小四輪拖拉機。這2 種機型均是利用輪上帶齒的卷膜輪將起膜鏟鏟起的殘膜挑起收集。其收膜工作部件不需動力驅動, 結構簡單、使用調(diào)整方便、工作可靠、傷苗率低、收凈率和生產(chǎn)率較高。 2)收獲后殘膜回收機 ① 物收獲后, 耕、整地或播種前, 將田間的殘膜收起, 或整地的同時將殘膜收起。目前已見于文獻的有新疆、甘肅、陜西、山西、內(nèi)蒙古及中國農(nóng)業(yè)大學和東北農(nóng)業(yè)大學等有關單位研制的收獲后殘膜回收機。其收膜工藝都是膜邊松土、起膜鏟將地表殘膜推起、挑膜齒挑起殘膜, 最后, 脫(卸) 膜機構將被挑起的殘膜卸下并送入集膜部件。其中挑膜、脫膜和集膜部件是影響收膜效果的核心機構。 目前國內(nèi)收膜機收膜部件的結構形式主要有以下幾種： A 伸縮桿齒式撿拾滾筒圖1)該種收膜機構工作可靠, 殘膜收凈率高, 但該機構的結構復雜, 造價偏高。如甘肅省農(nóng)機推廣站研制的1FMJ 2850 型殘膜回收機 , 殘膜收凈率90% , 生產(chǎn)率在0. 3hm 2/h, 配套動力為13. 2 kW 小四輪拖拉機。由理論計算, 滾筒的最低轉速不得小于71. 5 r/m in, 并經(jīng)試驗驗證, 以120 r/m in 為宜。因此拖拉機馬力較大，轉速較高，工作幅較寬，在棉桿切割后有較多的棉桿堆積在運輸帶前不能及時輸送出去，一致于常常發(fā)生堵塞。其次轉速太高噪音太大，皮帶容易打滑。由于與地面接觸較近皮帶的磨損較大，對整機來說由于機架較寬盡管用液壓控制升降但在路上運輸稍有不便。收膜時如果將雜物全收進膜箱，則降低了膜箱的有效容積；同時由于地膜中含有雜物，又無法分離，地膜無法在生利用，只能連同雜物一起拋掉，又會給環(huán)境造成二次污染。因此設計收膜機時應考慮地膜與雜物的分離，或要求農(nóng)戶先將地里的雜物清除，然后在用機械收膜。 B 彈齒式拾膜部件(圖2) 　由地輪帶動收膜彈齒工作, 結構簡單, 殘膜收凈率高。機構中需要一個控制收膜彈齒工作位置的曲線軌跡滑道便于脫膜, 因而給制造帶來一定的困難, 同時, 該種收膜部件也無法實現(xiàn)殘膜與雜草的分離。如東北農(nóng)業(yè)大學研制的Q S22 型秋后殘膜回收機, 殘膜收凈率90% ,生產(chǎn)率在0. 3 hm 2/h, 配套動力為13. 2 kW 小四輪拖拉機。根據(jù)理論計算與試驗驗證, 在考慮殘膜拉伸率及地輪下陷和滑移的情況下, 挑膜彈齒與行走地輪間的最佳速比應為1. 64 左右為宜。該速比剛好將挑起的殘膜拉緊, 不易被推起的土 壤壓住, 且收起的殘膜較干凈。 C 鏟式起茬收膜部件(圖3) 其在起茬的同時將殘膜一起鏟起經(jīng)輸帶送入鼠籠式旋轉滾筒進行土茬分離, 結構簡單, 工作可靠, 收凈率高, 但其對土壤的性能一定的要求, 且收起的殘膜與作物的根茬混合在一起, 會給殘膜的再生利用帶來困難。如內(nèi)蒙古商都牧機廠研制的1MC270 型地膜回收起茬機, 殘膜與根茬收凈率90% , 生產(chǎn)率在0.2～0. 3hm 2/h, 配套動力為11. 03 kW 小四輪拖拉機, 起茬起膜深度8～ 10 cm , 機組作業(yè)速度3～4km/h。 D 輪齒式收膜部件(圖4) 　該種收膜機構采用苗期收膜機的收膜部件, 靠收膜輪與地面的摩擦力轉動收膜, 結構簡單, 收起的殘膜比較干凈, 便于殘膜的再生利用, 特別適宜撿拾玉米、高粱等有硬根茬地的秋后殘膜回收, 對于破損不嚴重的殘膜收凈率比較高, 具有很大的應用前景, 對于厚度在0. 008mm 以上的標準地膜, 該機構是一種比較理想的殘膜回收機構。如東北農(nóng)業(yè)大學研制的小型殘膜回收機, 采用該收膜部件, 在地膜破損不嚴重的情況下,殘膜收凈率90% 左右, 生產(chǎn)率在0. 2～ 0. 3 hm 2/h,配套動力為11. 03 kW 小四輪拖拉機。 E 齒鏈式收膜部件(圖5) 其結構簡單、緊湊,加工制造方便, 既可用于苗期收膜, 也可用于秋后收膜, 該結構的最大特點是由于其整個結構可以向縱向設置, 可以前置, 有利于整地復式作業(yè)。 目前國內(nèi)收膜機的脫(卸) 膜部件主要有刮板輪、推膜板、輸送帶和脫膜桿等。從現(xiàn)有機型的脫(卸) 膜效果看, 對于采用伸縮桿齒式撿拾滾筒收膜部件的收膜機, 應用輸送帶脫膜比較理想; 對于采用輪齒式收膜部件和齒鏈式收膜部件的收膜機應用刮板輪和脫膜桿脫膜或采用輸送帶脫膜比較理想; 對于采用彈齒式拾膜機構的收膜機, 應用推膜板脫膜比較理想。集膜部件主要有集膜箱和卷膜輪。從集膜效果看, 對于破損較輕, 連續(xù)性好的殘膜應用卷膜輪集膜的效果較好; 反之, 集膜箱較好。 從現(xiàn)有資料來看，國外在殘膜回收與秸稈切碎聯(lián)合作業(yè)方面還沒有報道。目前，雖然國內(nèi)已有幾個單位進行秸稈切碎與殘膜回收的研究，但聯(lián)合作業(yè)機還有待進一步開發(fā)。新疆兵團農(nóng)機所研制的4FS2秸稈切碎殘膜回收聯(lián)合回收機，將秸稈切碎機和殘膜回收機分別懸掛在拖拉機的前后。秸稈切碎機采用臥式刀盤，回收部件采用偏心伸縮桿齒撿拾滾筒。該機開辟了殘膜回收與秸稈切碎聯(lián)合作業(yè)的新思路。但兩機分別前后懸掛，結構復雜，造價較高，前懸掛的秸稈切碎機安裝不方便，動力輸出較復雜，滾筒撿拾機構有待改進，故尚未推廣使用。新疆農(nóng)科院農(nóng)機化所研制的4JSM-1800棉秸桿切碎及殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機，將秸桿切碎與殘膜回收部件二者做成一個整體，采用后牽引。秸稈切碎部件采用立式水平刀盤，殘膜回收部分采用改進后的凸輪圓弧齒偏心滾筒撿拾機構。改進后的偏心滾筒撿拾機構撿拾效果較好，結構簡單、可靠。整個機器結構相對簡單、緊湊，動力輸出方便，機器成本降低。 此外，在殘摸回收聯(lián)合作業(yè)方面還有兩種機型。一種是SMJ-1型地膜集條機，可以在鏟棉稈時將殘摸掀起和棉稈一起集成條狀，在拉運棉稈時帶出農(nóng)田。另一種是JM-1型廢膜回收機，將揭膜與中耕合而為一，先揭膜再中耕。這兩種機器雖然都實現(xiàn)了聯(lián)合作業(yè)，但各有不足。前者殘膜回收率不高，不能將耕層內(nèi)殘膜回收。后者揭膜部分沒有起膜和輸送部件，揭膜部分工作不可靠。秸稈切碎與殘膜回收聯(lián)合作業(yè)，綜合效益高，農(nóng)民易于接受。聯(lián)合作業(yè)的研究雖然還處于起步階段，但這是殘膜回收發(fā)展的方向. 3.3 現(xiàn)有的地膜回收機械 1990 年以后, 各地研制的地膜回收機械主要有: ① 1SM - 5 型彈齒廢膜回收耙。它與小四輪拖拉機配套, 作業(yè)幅寬5 m , 工作效率2 hm2/ h , 主要用于播種前對地表5 cm 以內(nèi)的廢膜進行回收, 并能清除地里的雜草。但作業(yè)過程中回收的廢膜需人工清出。在兵團使用較廣。 ② 改裝常規(guī)機具回收地膜。即改裝犁、耙、中耕機等機具進行地膜回收作業(yè), 如去掉犁壁后用犁淺耕回收地膜或中耕機加裝桿齒摟地回收地膜。這種改裝, 雖受機具自身結構和性能的限制, 很難通過一次作業(yè)完成全部收膜過程, 還必須輔以人工撿拾等作業(yè), 但對用戶來說, 不必再購置專用機具, 是一條簡單、經(jīng)濟回收地膜的途徑。 ③ 4TSM - 4 懸掛式收膜機。由四組相同的單組組成。該機運用中耕機大梁作機架, 復式作業(yè)時, 鐵牛- 55 拖拉機帶四組。每個單組又自成體系可以單獨與小四輪拖拉機配套作業(yè)。單組工作原理可簡單概括為“抓膜輪桿齒揭膜, 脫膜滾筒伸縮桿齒脫膜”。單組幅寬為0163 m , 作業(yè)速度為3～6 km/ h , 廢膜收凈率為, 植株行內(nèi)≥95 % , 膜邊≥50 %。該機用于棉花苗期地回收地膜。 ④ 4CM - 150 齒鏈式懸掛收膜機。它和4TSM - 4 懸掛式收膜機相比, 改變了揭膜及脫膜的方式, 利用齒鏈上 的齒揭取地膜, 靠齒鏈自身的抖動而使地膜自行脫落。單組工作幅寬為1125 m , 作業(yè)速度為3～6 km/ h , 收凈率≥85 %。主要用于苗期地膜回收作業(yè)。 以上兩種地膜回收機械存在的主要問題是, 機具作業(yè)時保護帶寬度不易調(diào)大, 易發(fā)生掛碰植株的現(xiàn)象; 邊膜的收凈率還有待提高。 ⑤ 1MC - 70 地膜回收起茬機。其配套動力為11108kW帶有液壓的小四輪拖拉機。工作幅寬017～018 m , 機組作業(yè)速度3～4 km/ h , 生產(chǎn)效率012～013 hm2/ h , 殘膜收凈率≥90 %。適用于撿拾玉米、高粱等作物離地表10cm 以內(nèi)土層的廢膜及根茬, 一次完成起膜起茬、廢膜根茬集堆等項作業(yè)。 ⑥ MSM - 3 廢膜回收機。它由三組相同的單組組成。用于苗期地回收地膜。和4TSM - 4 懸掛式收膜機不同的是, 用橡膠葉輪代替脫膜滾筒脫膜, 設有專門的卷膜裝置取代集膜箱。該機結構簡單, 制造成本低, 性能可靠, 是一種有推廣前途的機型。 ⑦ 4QSM - 2 廢膜回收機。該機與鐵牛- 55 拖拉機配套, 可撿拾兩幅窄膜或 一幅寬膜。 工作時, 撿拾滾筒先將廢膜撿起, 然后通過兩級逐膜輪將廢膜逐入膜箱。主要適用于秋后作物地收膜。工作時, 需先將地里的棉稈拔掉。 從上面的資料可以看出，現(xiàn)在的地膜回收機具基本上是地表的殘膜回收，在我國由于大多數(shù)地區(qū)是在作物收獲后揭膜，地膜在田間停留的時間長，破碎程度大，不易回收，在土壤里殘留的費膜較多。嚴重影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所以要保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在現(xiàn)在大量采用地膜的情況下就要解決好殘膜的回收問題，而耕層殘膜的回收問題又是不能忽視的。所以我們要對殘膜進行地表和耕層的雙向回收。 3.4、綜上所述殘膜回收技術應用存在的問題 3.4.1 頭水前揭膜 ① 優(yōu)點:地膜還未完全老化,地表上的地膜還比較完整,如果揭膜時間安排在早晚,地膜的韌性好,易于揭起,拾凈效果交好,可以達到地表殘留量的85%.在灌頭水前將地膜收回,增強了土壤的透氣,透水性能,有利于棉苗生長和根系發(fā)育,并為施肥,開溝,灌水創(chuàng)造了良好的條件. ② 缺點:只能撿當年地膜,兩邊被土壓著的部分收不起來,有的地區(qū),鋪設滴灌管,不易在頭水前揭膜;揭膜后不易保墑,保溫和滅草;由于春天氣候多變,前期溫度低,低溫起來后需盡快澆水,由于作業(yè)周期太短來不及揭膜;機械揭膜苗的高度不宜超過30cm,傷苗率要在5%以下,對機手操作水平要求較高. 3.4.2 收獲后殘膜回收 ① 優(yōu)點:可以撿拾80cm土層中的殘膜,且可撿拾多年來殘留在土壤中的大片地膜. ② 缺點:a)由于土壤較硬,而地膜已變成碎片即變成條狀,由于地膜變脆,很難撿拾.對于細碎的殘膜機收更是無能為力.b)棉花收獲后很快進入冬季,在這短暫的時間里要打稈,犁地,收膜時間很短,人多都來不及收膜. 3.4.3 春播前拾膜 春播前土壤已經(jīng)過深耕和碎土等作業(yè),地膜成碎片,為了保證播種質量,必須要在春播前撿拾地膜.人工拾膜僅能拾出表面殘膜,機收的拾凈率不高,同樣存時間來不及的問題. 3.5、新疆建設兵團棉花種植情況存在的問題 由上述可知新疆建設兵團棉花種植模式是寬膜覆蓋膜下滴灌的形式.這樣以來頭水前揭膜這種方式已被否定.而且這幾年新疆建設兵團在棉花收獲上開始使用機采棉.并且應用越來越廣泛.機采棉雖然使勞動生產(chǎn)率大幅度提高,但是也給棉花的質量帶來影響.其中影響最嚴重的是棉花中帶有碎的地膜.這樣以來就要求在棉花采摘之前把地膜收掉.并且棉花損傷率要小.由于寬膜棉膜下滴灌使得地膜的性質基本上保持不變.那么機械回收殘膜將變成可能.我想可不可以在棉花最后一水過后進行殘膜回收呢？如果可以，那么在回收殘膜時也可以同時將滴灌帶回收，這樣就大大提高了機器的使用效率。以下就是我的設計方案。 四 方案選擇 4.⒈技術要求 配套拖拉機動力 55馬力(需進行改裝) 工作幅寬 6260mm 作業(yè)速度 2——3km/h 工作部件類型 圓弧彈齒 工作部件數(shù) 6個 入土深度 30——50mm 生產(chǎn)率 100% (理論設計) 聯(lián)接方式 掛接 4.⒉機器作業(yè)工藝方案 本次研究所設定的棉花種植模式是上述三種模式中的C圖，因為這種模式在兵團種植最廣泛。機械殘膜回收是在棉花最后一水后進行，此時地膜已經(jīng)失去它的作用，針對地膜的特性，結合機械化收膜的特點、目前農(nóng)業(yè)覆膜的實際情況及工作部件工作情況，機械收膜的工藝過程應包含有松土、起膜、挑膜、膜雜分離、脫膜、集膜等密切聯(lián)系的工藝環(huán)節(jié)。經(jīng)研究，這種殘膜回收機的收膜工藝應該是劃刀將要回收的地膜與棉花根部的地膜徹底分離、撿膜器將地膜撿起、送膜器將地膜輸送到集膜器、最后脫（卸）膜機構將殘膜卸下并送入集膜箱中，決定其收膜效果的核心機構是收膜機構，它包含了劃膜、撿膜、脫膜和集膜部件。 五 方案的選擇說明 5.1收膜工藝 此次研究殘膜回收機的收膜工藝應為:劃膜(破膜)—--撿膜—--脫膜—--集膜.以下為收膜工藝所涉及到的主要部件及種類: 部件種類 劃膜部件 撿膜部件 脫卸膜部件 集膜部件 1 劃刀式 伸縮桿齒式 刮板輪式 集膜箱 2 圓盤式 彈齒式 推膜板式 卷膜輪 3 齒盤式 鏟式 輸送帶式 4 輪齒式 脫膜桿式 5 齒鏈式 5.2各部件的結構特點 5.2.1劃膜部件 名稱 特點 結構特點 使用性能 經(jīng)濟性 局限性 劃刀式 結構簡單 性能穩(wěn)定 制造容易,價格低廉 圓盤式 結構較簡單 性能良好 不易制造,價格較高 齒盤式 結構復雜 性能良好 價格較高,不易制造 必須高速作業(yè) 5.2.2撿膜部件 名稱 特點 結構特點 使用性能 經(jīng)濟性 局限性 伸縮桿齒式 結構復雜 工作可靠 價格偏高 彈齒式 結構簡單 收凈率高 制造困難 無法實現(xiàn)膜雜分離 鏟式 結構簡單 收凈率高 制造困難 對土壤性能要求較高 輪齒式 結構簡單 收凈率高 經(jīng)濟性較好 用于秋后殘膜回收 齒鏈式 結構簡單.緊湊 性能穩(wěn)定 加工制造方便 5.2.3脫卸膜部件分析 目前,國內(nèi)收膜機的脫卸膜部件主要有刮板輪,推膜板,輸送帶和脫膜桿等.從現(xiàn)有機型的脫卸膜效果看,對于采用伸縮桿齒式撿拾滾筒收膜部件的收膜機,應用輸送帶脫膜比較理想:對于采用輪齒式收膜部件和齒鏈式收膜部件的收膜機,應用刮板輪和脫膜桿脫膜或采用輸送帶脫膜比較理想. 5.2.4集膜部件分析 集膜部件主要有集膜箱和卷膜輪.從集膜效果看,對于破損較輕,連續(xù)性好的殘膜應用卷膜輪集膜的效果較好;反之集膜箱較好. 5.2.5動力分析 根據(jù)收膜工藝以及個部件的相互關系，由此可配備約翰的爾--天拖610A型拖拉機或鐵?！?5，可采用一檔慢速作業(yè)。由于本機采用的是自被動力，所以不需要拖拉機從動力輸出軸輸出動力。在地輪的帶動下，通過鏈傳動以及相應的齒輪嚙合，可達到預期的效果。 5.2.6得出方案 由上述分析可以得出本課題的最佳方案即： 部件名稱 劃膜部件 撿膜部件 脫卸膜部件 集膜部件 1 曲面圓盤刀 弧形彈齒式 輸送帶式 集膜箱 整機整體構造如下圖所示： 撿膜機構go 行走輪 集膜箱 輸送帶 破膜器 牽引架 地表殘膜回收機整機圖 六 設計的主要參數(shù) 6．1破膜部件 破膜部件主要是參照圓犁刀的形式，其作用是將地膜切開，保證后續(xù)部件能夠完全將地膜收回。此部件在整機中所起的作用是：第一起支撐作用，本機所采用的是牽引式掛接方式。整體是由破膜部件和地輪進行支撐。第二起破膜仿形作用，棉田不可能到處都是平坦的，總有高低起伏，在這種情況下就需要仿形機構，此破膜機構在掛接桿的中部設置了彈簧，在掛接處還設了定位孔。這樣以來就很好地解決了仿形和限深的問題。主要參數(shù)如下： 總體長度： 831.9mm 入土圓盤直徑： 260mm 極限入土深度： 110mm 其部件圖如下： 彈簧 限位孔 破膜圓盤 6．2撿膜部件 6.2.1圓弧形彈齒滾筒機構的構造及工作原理 圓弧形彈齒滾動機構主要由外部固定圓筒、偏心式滾筒、心軸、圓弧形彈齒構成。其結構如下圖： 工作時, 滾筒由驅動輪經(jīng)齒輪機構驅動, 繞著機架固聯(lián)的心軸轉動,圓弧彈齒在滾筒的帶動下旋轉, 由于存在偏心距OO ′, 運動時, 彈齒相對滾筒表面伸出、縮回。圓弧彈齒伸出, 用于撿膜; 彈齒縮回, 用于脫膜。由于偏心距的存在, 使圓弧彈齒彈齒位于筒內(nèi)的區(qū)域增大, 便于脫膜及集膜機構的配置。 6.2.2齒間距的選定及實際配齒法 撿膜效果的優(yōu)劣除與彈齒形狀有關外, 還與彈齒間距大小密切相關, 齒間距過小, 撿膜率高, 但卻易撿拾大土塊, 給后續(xù)分離造成困難; 齒間距過大,卻易漏撿小塊殘膜, 降低撿拾率。為了解決這一矛盾, 機構采用了錯位配齒法, 在此配齒法中, 行內(nèi)齒間距為b (7 cm ) , 相鄰行齒位相錯b/2, 這樣, 齒對膜的作用間距將是實際齒間距的一半, 緩解了上述矛盾。 偏心滾筒 圓弧彈齒 固定滾筒 　圓弧彈齒配置圖 主要技術參數(shù)： 固定滾筒直徑： 1120mm 偏心滾筒直徑： 900mm 固定滾筒寬度： 514.8mm 偏心滾筒寬度： 432.9mm 偏心距： 100mm 6.2.3結　論 1) 圓弧形彈齒撿膜時, 彈齒對殘膜的作用力, 可使殘膜沿彈齒上升, 并不產(chǎn)生將使殘膜壓入土中之力, 撿膜性能良好。在配有破膜器的條件下, 殘膜回收率可達100%。 2) 利用偏心滾筒, 可使彈齒在一定區(qū)域內(nèi)不伸出滾筒。脫膜能力強, 且集膜機構容易配置。 3) 利用錯位配齒法, 可避免撿收較大土塊和漏撿較小殘膜。 4) 彈齒與滾筒的孔眼不接觸, 便于對孔眼實行密封, 防止灰塵、雜物進入滾筒內(nèi), 減小了滾筒內(nèi)運動副的摩損, 延長了機構的工作壽命。 6.3脫卸膜部件 6.3.1脫卸膜部件采用方式 脫卸膜部件采輸送帶, 輸送帶的設計方案是由設備情況和擬輸送物料的性能、形態(tài)以及環(huán)境條件決定的。良好的設計既能保證輸送帶的使用性能,延長使用壽命,又能降低制造成本。在設計前應當先了解被輸送物料的類型、質量和形態(tài)以及裝料落差、輸送量、流動形態(tài)(質量的、體積的) 以及輸送路線和距離作為設計的基本參考點。設計內(nèi)容大致有:結構、強度和安全因數(shù)、帶寬和構形、覆蓋膠以及橫向增強。首先是結構,織物芯輸送帶依織物的構造不同可分單層式、雙層夾芯或3 層夾芯式、多層式和整芯式。夾芯式輸送帶中間夾膠厚度為115 mm 左右,夾芯可以改善輸送帶的緩沖性能,調(diào)節(jié)橫向剛性;多層帶受自身結的影響,存在較多缺點,現(xiàn)已被限制在4 層以內(nèi);與多層帶相比,整芯帶使用中進入帶輥時的拉力與伸長更易達到平衡,有承受瞬間巨大沖擊的能力,機械接頭強度也高。 由上表可選類別為通用型,級別代號為Q的輸送帶,因為殘膜回收機回收的是質量比較輕的殘膜,所以選用這一型號。 6.3.2滾筒直徑的選取 滾筒直徑根據(jù)工作張力按(1)式計算: D =2TB P’f×Pd(1) 式中: D ———滾筒直徑, cm; T———在滾筒上的膠帶工作張力,應不大于膠帶的許用張力; B ———膠帶寬度, cm; P’f ———在滾筒上的膠帶表面比壓力, kg/ cm2 ; P———鋼絲繩的間距, cm; d———鋼絲繩的直徑, cm。 選取滾筒時必須考慮以下幾個因素: 〈1〉要限制膠帶表面比壓力。若表面比壓力過大,鋼絲繩芯運輸帶就會沿鋼絲繩間出現(xiàn)凹凸,促進鋼絲繩周圍橡膠蠕動和變形疲勞,使鋼絲繩與橡膠的粘著力降低,而且會使覆蓋膠局部磨損。因此,表面比壓力P’f 以≯10 kg/ cm2 為宜。 〈2〉膠帶內(nèi)鋼絲繩所受彎曲應力要小。膠帶內(nèi)鋼絲繩在繞過滾筒時要經(jīng)受反復彎曲,促使鋼絲繩產(chǎn)生疲勞。為了減少鋼絲繩的疲勞,以D/ d ≥150為宜。 〈3〉限制覆蓋膠變形量。只有當覆蓋膠較厚時才考慮這一點。為了避免覆蓋膠彎曲疲勞,要使其變形量< 6 % ,滾筒直徑按(2)式計算: D = 35K ( d2+δ’) (2) 式中: K———包角影響系數(shù)。當包角α≥90°時, K = 1;α < 90°時, K≈ 0. 8;δ’———上覆蓋膠厚度, cm。 GX系列推薦的驅動滾筒直徑見表1。 表1　GX系列推薦的驅動滾筒直徑D mm GX 650-1250 1600-2000 2500 3000-3500 4000 d 4.5 6.75 8.1 9.18 10.3 D 800 1000 1250 1400 1600 6.3.3安全系數(shù) 安全系數(shù)分為靜載安全系數(shù)(N1 )和動載安全系數(shù)(N2 ) ,設計膠帶時一般用N1 , 選好膠帶后再驗算N2。GX =Tm N1B (3) N2 =GX ×B ×Eff Tm + Ts + Tb (4) 式中: Tm ———在負荷運轉中膠帶承受的最大強度, kg; Ts ———起動及停轉時的過負荷張力, kg;其值 應< 0. 1Tm ; Tb ———在滾筒上的彎曲應力, kg; Eff ———接頭強度保持率,按90 %計算; N1 ———按系列推薦取值10,相應地N2 值應≥5. 7。 6．4集膜部件 集膜部件可以采用硬制塑料。這樣可以大大減輕整機的重量，而且價格低廉。在集膜部件和輸送膜部件之間要采用刮膜板，使之不被輸送帶帶回。主要設計寸是根據(jù)實際工作中播種機行走一個來回所用的薄膜量，然后將它的體積擴大5倍制定出來的。 主要技術參數(shù)： 長度：1000mm 寬度：526.3mm 高度：800mm 6.5軸的設計計算 軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉運動的零件都必須安裝在軸上才能進行運動或者傳動，因此軸的主要功能是支撐回轉零件及傳遞運動和動力。 軸的材料選用主要是碳鋼和合金鋼。必須指出：在一般工作溫度下（低于200攝氏度），各種合金鋼和碳鋼的彈性模量相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時所根據(jù)的是鋼的強度和耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉強度。 主動軸：選取軸的材料為45號鋼，調(diào)治處理。根據(jù)表15-3，取 于是得 取30mm . 6．6機架設計 機架采用筐梁式結構，各連接處均采用焊接的方法。整體布置成對稱方式。所用的材料有熱扎等邊角鋼，熱扎槽鋼，熱扎工字剛等。 6.7直齒圓柱齒輪的計算 由資料查詢可知選擇齒輪時要根據(jù)滾筒轉速來確定。根據(jù)卷膜的連續(xù)性條件（滾筒轉一周所卷膜的長度應等于機具前進的距離）。既V=R此時，挑膜線速度V1與機具前進速度V2的比值V1/V2=1。取=V/R，在實際作業(yè)時，考慮殘膜有一定的拉伸率，驅動輪具有一定的滑移率，則兩者的比值V1/V2>1，挑膜彈齒在挑膜區(qū)域內(nèi)相對壟面有相對運動，在相對運動作用下，殘膜與壟面形成楔形空間，有利于土壤與殘膜的分離。經(jīng)過計算可的小齒輪轉速為N1=56.8 r/min 大齒輪轉速為 N2=47.33r/min。 1選定齒輪類型 精度等級 材料及齒數(shù) ：采用七級精度 2材料選擇：由表10-1選擇小齒輪材料40GR 調(diào)質處理 硬度 220~240HBS 大齒輪材料為45號鋼 調(diào)質處理后硬度 240HBS 二者材料硬度差40HBS。 3 I=N1/N2=56.8/47.33=1.2 z1=24;z2=29 按齒面接觸強度設計： D1t 1確定公式內(nèi)的各計算數(shù)據(jù)：試選載荷系數(shù)KT=1.3；計算小齒輪傳遞的轉距 由表10-7選取齒寬系數(shù) 由表10-6查材料的彈性影響系數(shù)ZE= 鍛鋼。 由圖10-21 d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 10-13計算應力循環(huán)次數(shù) N1=60n1jhn=60×56.8×1×8×60=1.64× N2=60n2jhn=60×47.33×1×8×60=1.36× 由圖10-19查得接觸疲勞壽命次數(shù)KHN1=1.15 KHN2=1.12； 計算接觸疲勞許用應力取失效概率1%安全系數(shù)s=1 由式10-12的1.15×600/1=610Mpa =1.12×550/1=616Mpa 計算小齒輪分度圓直徑d1t代入中較小值 =48 (2)計算圓周速度 3.4m/s （3）計算齒寬=1×48=48mm （4）計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù)mt=d1t/z1=48/24=2 （5）計算載荷系數(shù) 根據(jù)v=3.4m/s 七級等級精度 由圖10-8查的動載荷系數(shù)kv=1.12 直齒輪假設kaft/b<100n/mm 由表10-3查的kha=kfa=1.2 由表10-2查的使用系數(shù)ka=1 由表10-2查的七級精度小齒輪相對與軸非對稱布置時 =1.6 由b/h=10.7 =1.6 查圖10-13的 =1.38故載荷系數(shù) 1×1.12×1.41×1.2=1.89 （6）按實際的載荷系數(shù)教正所的分度圓直徑 48mm 3 按齒輪彎曲強度設計 （1）確定公式的各計算數(shù)值 1由圖10-20查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限 500mpa 大齒輪的彎曲疲勞強度極限380mpa (2)由圖10-18的彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.95; KFN2=0.98 計算彎曲疲勞許用應力 (3)取彎曲疲勞安全系數(shù).s=1.4 =0.95×500/1.4=339mpa =0.98×380/1.4=266mpa (4 )計算載荷系數(shù)K=KAKV=1×1.12×1.2×1.38=1.85 （5）查取齒形系數(shù) 由表10-5查的YFa1=2.65 YFa2=2.35 Ysa1=15.8 Ysa2=1.762 由表10-5查得 計算大小齒輪YfaYsa/并加以比較 =2.65×1.58/339=0.012 =2.35×1.762=0.016 大齒輪的數(shù)值大 （2）設計計算 mm=1.48mm 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒跟彎曲疲勞計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決與彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪有關。取m=2 ，d=48 算出小齒輪的齒數(shù) 七 設計評價 本機是針對于新疆尤其是兵團的棉花種植快速發(fā)展的背后嚴重存在的“白色污染”問題和機采棉所面臨的問題而提出的，適應于任何地區(qū)，其結構表明：該機具與改造后的鐵牛-55以上的輪式拖拉機配套，設計研制合理的掛接方式、整機布置方案，選擇了最佳的設計參數(shù)和機構。整機結構緊湊、外形美觀、重量較輕、操作方便、工作性能較可靠、出產(chǎn)率高。設計出了傳動可靠、平穩(wěn)、噪音小、結構簡單合理、輕巧耐用的變速總成。機構的有些地方?jīng)]有想象的那么好，請老師給與指導。 八 結束語 雖然每學期都安排了課程設計或者實習，但是沒有一次像這樣的課程設計能與此次相比，設計限定了時間長，而且是一人一個課題要求更為嚴格，任務更加繁多、細致、要求更加嚴格、設計要求的獨立性更加高。要我們充分利用在校期間所學的課程的專業(yè)知識理解、掌握和實際運用的靈活度。在對設計的態(tài)度上的態(tài)度上是認真的積極的。 通過近一學期畢業(yè)設計的學習，給我最深的感受就是我的設計思維得到了很大的鍛煉與提高。作為一名設計人員要設計出有創(chuàng)意而功能齊全的產(chǎn)品，就必須做一個生活的有心人。多留心觀察思考我們身邊的每一個機械產(chǎn)品，只有這樣感性認識豐富了，才能使我們的設計思路具有創(chuàng)造性。 為什么這樣說呢？就那我設計的地表殘膜回收機來說吧，最初老師讓我調(diào)研一些關于棉花殘膜回收機，設計一個方案出來，使結構簡單，并且造價低，通用性好等特點。我選擇了地表殘膜回收機這一課題來作為我的畢業(yè)設計這是對我的四年知識能力考查，也是對我應用這些知識能力的考查，我盡力使自己的設計減少錯誤，但我知道由于許多知識和能力的欠缺，肯定有一定的錯誤。 通過本次設計我學到的不僅僅是地表殘膜回收機這單一方面的了解，讓我熟悉了設計的各個方面的流程，學會了把自己大學四年所學的知識運用到實際工作中的方法。從以前感覺學的許多科目沒有實際意義，到現(xiàn)在覺得以前的專業(yè)知識不夠扎實，給自己的設計過程帶來了很大的麻煩。 利用所學的知識為地方經(jīng)濟發(fā)展服務的能力，而我們學校的宗旨是“立足兵團，服務新疆，面向全國”本著這一點我設計的。地表殘膜回收機是服務于工程行業(yè)，涉及了與專業(yè)結核性較強的課題，是一個綜合農(nóng)藝及地表殘膜回收機的全面性課題，培養(yǎng)了自己的綜合能力、自學能力，從而適應未來社會的需要與科學技術的發(fā)展需要。培養(yǎng)了自己綜合的、靈活的運用的發(fā)揮所學的知識。 特別感謝我的導師胡斌老師給我的悉心指導，還有其他老師給我在設計方面給予的幫助。我覺得通過這次設計，讓我了解了設計的整個流程，在設計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足和不少的漏洞讓我自己能夠在以后加以改正在今后的工作中能夠更好的發(fā)揮在大學四年中的知識，在我能夠在以后的分工作中做的更好。 九 參考文獻 [1] 侯書林,胡三媛,孔建銘,等.國內(nèi)殘膜回收機研究的現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2002,(3):86-190. 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[ 12 ]　秦朝民, 王序儉, 周亞立. 農(nóng)用地膜回收的現(xiàn)狀與思考[J ]. 農(nóng)機與食品機械, 1999, (4) : 1～ 2. 敬請各位指導老師和同行們給予指導。 十 致 謝 畢業(yè)設計在緊張的幾個月里終于做完了，此刻的我思緒萬千，心情久久不能平靜。這次設計我是在胡斌老師的指導下完成的，在設計進行的整個過程中，老師給了給了我耐心和全面的教導。導師治學嚴謹，學識淵博，品德高尚，平易近人，他是我獲得深思熟慮的意見和概念清晰的見解的來源。無論是在設計的有關資料的查詢、開題、研究和撰寫說明書的每一個環(huán)節(jié)，還是在設計進行的每一個環(huán)節(jié)，他不惜花費自己時間對本設計提出許多意見和建議，既激發(fā)了我的靈感，又給了我持久不斷的鼓勵，最后完成了最終的設計，給我的大學四年生活畫上了一個完整的句號。我希望借此機會能向導師說一聲：老師您辛苦了，在此我向您表示衷心的感謝！感謝您的教導！同時還要感謝在座的老師們，感謝你們對我的設計進行點評。 22