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果園開溝施肥機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：是一個(gè)棉花種植大省，隨著時(shí)間的積累，塑料殘膜對(duì)棉田地的污染越來越嚴(yán)重。解決殘膜污染問題已成為當(dāng)下重中之重。為了提高殘膜的回收效率，并結(jié)合棉田地貌特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外對(duì)殘膜回收機(jī)械的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一款分區(qū)式殘膜回收機(jī)械，該機(jī)械降低了收膜過程中殘膜的破損程度，提高了殘膜回收的效率。
本文首先敘述了目前我國(guó)殘膜污染的現(xiàn)狀，闡述了本文選題的目的、意義及選題背景。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外殘膜回收機(jī)機(jī)械的研究比較，借鑒了現(xiàn)有殘膜回收機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)，避免了以往殘膜回收機(jī)械的不足。重點(diǎn)研究了收膜裝置。其次，對(duì)牽引裝置的速度和收膜裝置進(jìn)行了試驗(yàn)研究，通過 origin 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了牽引速度在4.5km/h，滾齒長(zhǎng)度為 80mm 的時(shí)候?yàn)樽罴呀M合，殘膜回收率可以達(dá)到 90%以上。最后總結(jié)了本論文的創(chuàng)新點(diǎn)和設(shè)計(jì)成果。
關(guān)鍵詞：殘膜回收；機(jī)構(gòu)；牽引速度；殘膜回收機(jī)
中圖分類號(hào):TD451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0引言
地膜覆蓋種植技術(shù)改善和優(yōu)化了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植條件，克服了一些不良條件和不良環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植的影響，所以，地膜覆蓋種植技術(shù)被認(rèn)為是一種能使農(nóng)作物早熟、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)。
從上個(gè)世紀(jì) 50 年代開始，日本在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面利用地膜覆蓋種植技術(shù)的農(nóng)作物種類就非常之多了，并且這種技術(shù)在日本國(guó)家普及非常之快。在世界上的其他一些國(guó)家，如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家也同樣重視地膜覆蓋種植技術(shù)，投入了大量的人力、物力、財(cái)力對(duì)此項(xiàng)技術(shù)研究完善并取得了豐厚的回報(bào)
我國(guó)是從 70 年代通過技術(shù)交流的方式，從日本引進(jìn)了地膜覆蓋技術(shù)。在引進(jìn)之初，我國(guó)僅僅把這種技術(shù)應(yīng)用于一些瓜果、蔬菜類生產(chǎn)。20 世紀(jì) 80 年代，我國(guó)把覆膜技術(shù)開始推廣到棉花、花生、玉米、小麥等經(jīng)濟(jì)作物。目前在我國(guó)的東北、西北地區(qū)地膜覆蓋技術(shù)應(yīng)用尤為廣泛。到目前為止我國(guó)使用地膜的耕地已達(dá)到上千萬公頃，每年的地膜用量已接近幾百萬噸。我國(guó)在地膜覆蓋種植技術(shù)上的研究探索是與中國(guó)的國(guó)情緊密相連的，一切從實(shí)際出發(fā)。雖然我國(guó)引進(jìn)的地膜覆蓋技術(shù)比較晚，但是在實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域上較國(guó)外有重大發(fā)展。
1總體設(shè)計(jì)思路
分區(qū)式殘膜回收機(jī)主要由機(jī)架、切膜裝置、起膜裝置、引導(dǎo)裝置、回收裝置等部分組成。
1.1 設(shè)計(jì)原理
機(jī)具與拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛聯(lián)接，作業(yè)時(shí)拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)置于懸浮狀態(tài)，該分區(qū)式殘膜回收機(jī)上的四個(gè)邊架將該分區(qū)式殘膜回收機(jī)分為中間收膜部分和兩邊收膜部分。在四個(gè)邊架上裝有切膜盤，將在距離棉桿根部 20mm 處的薄膜切開，安裝在兩邊架之間的收膜裝置將切斷的兩壟之間的殘膜回收起來。對(duì)于收取邊膜的部分也是同樣在拖拉機(jī)的牽引下，切膜盤將薄膜在距離棉桿根部20mm 的地方切斷，然后起膜鏟將埋在土里的邊膜鏟于地表，通過邊膜引導(dǎo)裝置，將其與中間膜一起匯聚在收膜裝置上，通過收膜裝置將膜回收到收集箱里面，待拖拉機(jī)到達(dá)田間地頭的時(shí)候，液壓系統(tǒng)將分區(qū)式殘膜回收機(jī)提升起來進(jìn)行卸膜，完成一次收膜過程。
1.2 設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)
分區(qū)式殘膜回收機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。
該分區(qū)式殘膜回收機(jī)的機(jī)架主要有兩個(gè)部分組成，一部分是牽引架，另一部分是支架。在工作的工程中，牽引架與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛式連接，這種懸掛的連接方式機(jī)動(dòng)性好，可以非常方便的將機(jī)具升起、降落，對(duì)殘膜的收取和卸膜工作有很大的益處。對(duì)于支架部分，一共有四條支架，內(nèi)邊架兩個(gè)，外邊架兩個(gè)。邊架與牽引架的連接是通過 U 型卡螺栓與螺母將支架與牽引架緊固接。
1.切膜盤 2.連接桿 3.機(jī)架 4.鏈接套筒 5.回收輥軸
6.鏈條 7.集膜箱 8.地輪 9.引導(dǎo)裝置 10.起膜鏟
圖1 分區(qū)式殘膜回收機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖
2關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
2.1切膜裝置的設(shè)計(jì)
為了能夠更簡(jiǎn)單高效的完成收膜作業(yè)，本分區(qū)式殘膜回收機(jī)添加了圓盤式切膜裝置，在殘膜回收機(jī)工作的時(shí)候，先由切膜裝置以作物壟上膜為界限將殘膜切割成為中間膜和邊膜。這種分開的好處有兩點(diǎn)：一是可以縮短收膜的時(shí)間，因?yàn)橛眠@種分區(qū)式殘膜回收機(jī)不會(huì)受作物秸稈處理與否的影響，這樣就可以提前一段時(shí)間進(jìn)行收膜，也就減縮短了外力對(duì)殘膜破壞的時(shí)間，相比之下提高了殘膜的完整程度，對(duì)殘膜的回收大有益處。二是該切膜裝置把殘膜分開，跳過破損最嚴(yán)重的壟上膜，去除秸稈等外力對(duì)中間膜和邊膜的破壞，因此使殘膜回收率大大的提高。
2.2 起膜裝置設(shè)計(jì)
起膜鏟在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)對(duì)把地膜鏟于地表和鏟斷地膜纏繞連接的須根都起著非常重要的作用，
起膜鏟設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整個(gè)分區(qū)式殘膜回收機(jī)對(duì)邊膜的回收效果。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外起膜鏟方面
的文獻(xiàn)查詢，發(fā)現(xiàn)對(duì)起膜鏟相關(guān)描述說明是比較少的，只有簡(jiǎn)單的說明了一下收膜裝置的前方放有
起膜鏟，起膜鏟放置的大體位置為前面高后面低。分區(qū)式殘膜回收機(jī)的起膜鏟是機(jī)架的左右兩側(cè)各
放一把，對(duì)稱放置。在拖拉機(jī)的牽引下，分區(qū)式殘膜回收機(jī)的起膜鏟隨著運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入邊膜的下面，一方面鏟斷與邊膜纏繞的棉桿根部的須根，另一方面就是將邊膜從地下鏟于地表，為了能夠更好的分析研究分區(qū)式殘膜回收機(jī)的起膜裝置，把起膜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成了分體的機(jī)構(gòu)，這個(gè)起膜機(jī)構(gòu)主要是由圓柱形的力臂和梯形的鏟板組成。因?yàn)榉謪^(qū)式殘膜回收機(jī)在起膜之前，是先要由切膜裝置將邊膜與棉桿根部距離 2-3cm 的地方切開，所以此起膜裝置主要是處理一些沒有被徹底切開的須根和把邊膜鏟于地表，對(duì)于主根系，起膜鏟是不用處理的，且起膜鏟與主根系是有距離的。這種切割方式可以延長(zhǎng)起膜鏟的壽命，如果選用上磨刃的切割方式進(jìn)行切割，就會(huì)大大的縮短起膜鏟的使用時(shí)間，上磨刃的切割方式會(huì)使起膜鏟在很短的時(shí)間內(nèi)就被磨鈍，這樣一來就不能有效的切除須根的纏繞為了保證纏繞在邊膜上的須根順利被滑切，起膜鏟鏟板的放置與分區(qū)式殘膜回收機(jī)行進(jìn)的方向所成夾角不大于 。根據(jù)以上分析，本課題把分區(qū)式殘膜回收機(jī)的起膜鏟設(shè)計(jì)成倒八字鏟。
為了能夠降低起膜裝置對(duì)牽引車的阻力，就必須減小起膜鏟的鏟板沿收膜方向入土的投影面積。 起土角η和頂角φ的幾何關(guān)系如下：
在研究的過程中，入土角λ是必不可少的，同時(shí)也是可以確定的，因此起土角η則有下列計(jì)算
公式
2.3 回收裝置設(shè)計(jì)
收膜裝置是采用地輪通過鏈條帶動(dòng)膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)收膜，這樣在分區(qū)式殘膜回收機(jī)前進(jìn)的過程中，收膜裝置的膠輥就會(huì)在地輪的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣地表上的殘膜就會(huì)被收集到后面的集裝箱。分區(qū)式殘膜回收機(jī)的收膜裝置分為兩個(gè)部分，一部分是地輪帶動(dòng)膠輥裝置，另一部分是后面的集裝箱部分。在這過程中，中間殘膜裸露于地表，所以在收膜的過程中，不需要進(jìn)行特殊處理，兩邊邊膜因?yàn)閴涸谕晾锏?，所以這需要起膜鏟先將邊膜鏟于地表之后，然后通過人工輔助，將地膜的中間和兩邊部分通過膜的引導(dǎo)裝置匯聚到一起放到膠輥上，再通過拖拉機(jī)帶動(dòng)機(jī)械前進(jìn)，用地輪帶動(dòng)膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到收膜的目的。所以，對(duì)于分區(qū)式殘膜回收機(jī)在作業(yè)的過程中，起關(guān)鍵作用的就是收膜裝置。
分區(qū)式殘膜回收機(jī)的收膜裝置主要包括引導(dǎo)裝置、橡膠輥、鏈輪、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、支撐架、集膜箱等幾部分組成。
設(shè)計(jì)的集膜箱主要功用是盛放從收膜輥中出來的地膜，其設(shè)計(jì)要求為：具有足夠大的盛放容積，本文設(shè)計(jì)了一種上大下小抽屜式的集膜箱，其主要包括集膜箱壁、抽板和螺栓等組成，如圖 4-3 所示。它利用厚度為 3mm 的鋼板焊接而成，長(zhǎng)度×寬度×高度=890mm×440mm×300mm，利用 4個(gè)20的螺栓固定于機(jī)架的尾部。當(dāng)收集的地膜放滿集膜箱時(shí)，靠人工拉動(dòng)集箱底部的抽板進(jìn)行卸膜。
3總結(jié)
本文首先介紹了我國(guó)目前的殘膜污染的情況以及殘膜對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹奈：?。并總結(jié)了我國(guó)目前的所研制出來的殘膜回收機(jī)械的幾大類型，春播前殘膜回收機(jī)，秋收后殘膜回收機(jī)，苗期殘膜回收機(jī)。通過研究比較我國(guó)殘膜回收機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，而最終確定了研制一款分區(qū)式殘膜回收機(jī)，來提高殘膜的回收效率，減少殘膜對(duì)我國(guó)環(huán)境和土地的影響。本機(jī)具有以下特點(diǎn)：
（1） 本機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,各個(gè)零件的要求較低，便于生產(chǎn)加工；
（2）該機(jī)器工作可靠，能較好地滿足殘膜的回收工作，最大限度的保證殘膜的完整性回收，可以實(shí)現(xiàn)較高的工作效率。
本文介紹的分區(qū)式殘膜回收機(jī)成本低，效率較高，和小型四輪拖拉機(jī)配合使用，具有操作簡(jiǎn)單，占地面積小等諸多優(yōu)勢(shì)。能較好的滿足承包戶的經(jīng)濟(jì)要求，以及實(shí)際生產(chǎn)要求。
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