毕业设计(论文)-伸缩扒指式小型残膜回收机的设计(全套图纸)(9页).doc
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1、-1234 毕业设计(论文)-伸缩扒指式小型残膜回收机的设计(全套图纸)-第 9 页5 课题的提出及意义地膜覆盖技术是我国北方广泛推广使用的一项农业技术。地膜覆盖技术对农业推广的作用可以概括为以下几点:提高地温,使幼苗免受冻害;可提前播种,延长作物生长期,提高作物品质与产量。灭除杂草,使作物少受杂草的侵害。防止水分蒸发,提高作物的抗旱能力。保持土壤结构,使翻耕得到的土壤结构免受自然力的破坏。全套图纸加153893706生产实践证明,地膜覆盖具有显著的增产效果。一般可使玉米等作物增产%15%至20%,每公顷增收1500元左右。由于地膜覆盖技术具有显著的经济效益,因而受到广大农民的认可,近几年在我
2、国的推广面积增长迅速,截至2003年,已达约500多万公顷。新疆垦区的棉花种植中,已全部实现地膜覆盖植棉。同时,应用地膜覆盖技术的作物范围也不断扩展,由以前的玉米、棉花等中耕作物发展到小麦、花生等密植作物。可以说,地膜覆盖技术为我国农业增产、农村脱困,农民增收发挥了重要作用。然而,在地膜覆盖技术应用地区,随着铺膜年限的增加,地膜覆盖技术的负面影响日趋明显。由于技术上的原因,使用过的地膜难以回收,大部分残膜被翻入土壤,逐年累积,造成地膜覆盖区出现不同程度的“白色污染”。严重威胁着我国农业的可持续发展。究其原因,主要因为累计在耕层中的残膜形成阻隔层,将改变土壤的物理结构,阻碍土壤的水、肥、气、热循
3、环,进而影响作物正常的生长、发育。并且我国农用地膜主要以难以降解的聚氯乙烯塑料薄膜为主,自然降解要200年左右。因而,残膜对作物的影响是长期的。而且聚氯乙烯的毒害作用还会影响种子的发芽率,实验资料显示,经多年地膜覆盖的地块由于废膜的影响使的种子发芽率降至约80%。由于以上原因,最终将导致作物减产。一般连续3到5年地膜得不到有效回收,将导致玉米减产10%,棉花减产10%-15%。连续覆盖年数越多,土壤耕层地膜残留量也将会随之而增大,作物减产幅度也越大。同时残膜造成的“白色污染”也严重威胁着人畜的健康,并对田间的机械化作业质量也有许多不利影响。综上所述,残膜若长期得不到有效回收,将会造成我国农业生
4、态环境的恶化。而且,我国地膜覆盖面积如此之大,使得形势变得更为严峻,迫使我们不得不尽快寻找解决办法。就我国国情而言,研制一系列稳定、可靠、性能优良的地膜回收机是目前最有效、最经济的方法。6 国内外残膜回收机现状研究6.1 国外残膜回收机现状在国外,地膜回收问题也,直是困扰地膜覆盖技术发展的一大难题。但地膜覆盖种植技术应用远没有我国深入广泛,而且国外一般采用综合治理技术,残膜危害远没有我国严重。国外所采用的技术主要包括:1、采用较厚、抗拉强度较大的塑料薄膜。国外采用的塑膜厚度一般在0.02-0.05mm之间,有利于机械收膜,且回收的地膜可以重复使用,可减少总的地膜用量,减小污染。2、采用可降解、
5、无毒害薄膜。如光解薄膜、生物降解薄膜及植物纤维膜。3、推广机械化回收地膜。欧美、日本等发达国家从50年代开始对地膜覆盖技术进行研究和推广,其中日本在此方面的研究、推广成果最为显著,雨欧美国家在覆盖技术和覆盖材料方面作了大量工作。在地膜回收机械研制方面,由于国外实际应用的地膜厚度较大,回收时地膜还有较大的强度。因而国外的地膜回收机结构比较简单,一般主要由起膜铲和卷膜辊组成,残膜成卷回收以便后处理或继续使用。1972年Parry开发了一种地膜回收机,该地膜回收机在工作时将地表面的覆盖物卷在卷膜辊上。1993年Sawyer开发了一种地膜回收机,该机包含可使卷膜辊线速度与回收机工作速度相匹配的装置。1
6、995年Lavo开发了一种利用刷子将地膜上的土壤刷去的地膜回收机。1995-1997年,Brooks开发了一种地膜回收机,其工作原理是利用机械振动来实现膜土分离,并将地膜撕成小片后处理成塑料球,以便回收。1998年,R.L.Parish设计了一个装置,该装置能通过控制液压马达的流量来控制液压马达的转速,以使地膜回收机卷膜辊线速度与回收机速度相匹配。残膜回收是世界各国都面临的一个棘手问题。英国和前苏联采用悬挂式收膜机,工作时松土铲将压膜土耕松,然后将薄膜收卷到羊皮网或金属网上。收下的膜清洗干净卷好备用。日本对残膜的回收处理相对好一些,主要原因一是日本覆盖地膜的土壤主要是火山灰土,土壤疏松易揭膜。
7、二是地膜较厚,强度大,覆盖期相对较短,回收时可保持较大片块。欧美等国家为解决残膜造成的危害,一方面推广使用高强度、耐老化地膜另一方面积极开发研制新型地膜,如可降解地膜等,残膜经一定时期可自动分解,形成无害物质混入土壤中,但因其价格偏高或存在其他问题,目前还没能推广应用于大田作物,仅在经济价值较高的蔬菜等作物中应用。以色列、法国等国家已研制和推广可控光降解地膜,但此方法对于埋人土层内的残膜难以光降解,目前尚未得到普遍应用2。6.2 国内残膜回收机研究的现状按残膜回收时间,国内残膜回收机分为苗期残膜回收机和收获后残膜回收机等类型。2.2.1苗期残膜回收机苗期揭膜是在浇头水前揭去地膜,此时揭膜容易,
8、且有利于中耕除草、施肥和灌,适用于灌溉条件较好的地区。但在头水前揭膜应注意两个问题。一是揭膜后必须及时灌水,否则由于水分蒸发量大,易造成干旱,影响作物正常生长甚至导致作物枯萎。二是揭膜时必须配合人工除草或喷洒除草剂抑制杂草生长苗期残膜回收机的代表机械有以下几种。4TSM-4型悬挂式收膜机。该机是头水前揭膜机的代表机型。其结构简单,使用调整方便,工作可靠,残膜回收率较高6。MSM-3型苗期残膜回收机。该机具是由新疆农业科学院农机化所研制。它与小型或中型轮式拖拉机配套使用,采用卷膜辊主动收集废膜,装卸灵活,使用可靠。CSM-130B型齿链式悬挂收膜机。它由新疆生产建设兵团农机推广站和134团研制。
9、该机与中型拖拉机配套使用,苗期作业时可同步将地膜揭起并打成卷。它采用的无心圆捆卷膜新颖实用。MS-2型玉米苗期收膜机。它由东北农业大学研制研制。该机型残膜回收率在85%以上,单机生产率在0.3hm/h,伤苗率在1%以下,配套动力为18.38kw小四轮拖拉机。52.2.2收获后残膜回收机在干旱地区或采用膜下滴灌地区不宜苗期揭膜,需要在作物收获后回收残膜。由于机械或人为作用,秋后地膜破损比较严重,地膜上有15cm的土层,造成膜下土壤板结,易造成捡拾机构的损坏,同时棉秆阻碍残膜的捡拾,这些都加大了收货后机械回收残膜的难度。目前已见于文献的有新疆、甘肃、陕西、山西、内蒙古及中国农业大学和东北农业大学等
10、有关单位研制的收获后残膜回收机。其收膜工艺都是膜边松土、起膜铲将地表残膜推起、挑膜齿挑起残膜,最后,脱(卸)膜机构将被挑起的残膜卸下并送入集膜部件。其中挑膜、脱膜和集膜部件是影响收膜效果的核心机构。目前国内收膜机收膜部件的结构形式主要有以下几种:1)伸缩杆齿式捡拾滚筒(图1)该种收膜机构工作可靠,残膜收净率高,但该机构的结构复杂,造价偏高。如甘肃省农机推广站研制的1FMJ-850型残膜回收机7,残膜收净率90%,生产率在0.3hm/h,配套动力为13.2kw小四轮拖拉机。由理论计算8,滚筒的最低转速不得小于71.5r/min,并经试验验证,以120r/min为宜。1.伸缩齿2.滚筒3.偏心滚筒
11、4.拾起的残膜5.土壤图1伸缩杆齿捡拾机构示意图2)弹齿式拾膜部件(图2)由地轮带动收膜弹齿工作,结构简单,残膜收净率高。机构中需要一个控制收膜弹齿工作位置的曲线轨迹滑道便于脱膜,因而给制造带来一定的困难,同时,该种收膜部件也无法实现残膜与杂草的分离。如东北农业大学研制的QS-2型秋后残膜回收机,残膜收净率90%,生产率在0.3hm/h,配套动力为13.2kw小四轮拖拉机。根据理论计算与试验验证9,在考虑残膜拉伸率及地轮下陷和滑移的情况下,挑膜弹齿与行走地轮间的最佳速比应为1.64左右为宜。该速比刚好将挑起的残膜拉紧,不易被推起的土壤压住,且收起的残膜较干净。1.弹齿轮2.滑道3.弹齿4.残膜
12、5.土壤图2弹齿式拾膜部件示意图3)铲式起茬收膜部件(图3)其在起茬的同时将残膜一起铲起经输送带送入鼠笼式旋转滚筒进行土茬分离,结构简单,工作可靠,收净率高,但其对土壤的性能有一定的要求,且收起的残膜与作物的根茬混合在一起,会给残膜的再生利用带来困难。如内蒙古商都牧机厂研制的1MC-70型地膜回收起茬机10,残膜与根茬收净率90%,生产率在0.20.3hm/h,配套动力为11.03kw小四轮拖拉机,起茬起膜深度810cm,机组作业速度34km/h。1.土壤2.起膜铲3.残膜4.输送带5.滚筒图3铲式起膜部件示意图4)轮齿式收膜部件(图4)该种收膜机构采用苗期收膜机的收膜部件,靠收膜轮与地面的摩
13、擦力转动收膜,结构简单,收起的残膜比较干净,便于残膜的再生利用,特别适宜捡拾玉米、高粱等有硬根茬地的秋后残膜回收,对于破损不严重的残膜收净率比较高,具有很大的应用前景,对于厚度在0.008mm以上的标准地膜,该机构是一种比较理想的残膜回收机构。如东北农业大学研制的小型残膜回收机,采用该收膜部件,在地膜破损不严重的情况下,残膜收净率90%左右,生产率在0.20.3hm/h,配套动力为11.03kw小四轮拖拉机。1.轮2.拾膜齿3.残膜4.土壤图4轮齿式收膜部件示意图5)齿链式收膜部件(图5)其结构简单、紧凑,加工制造方便,既可用于苗期收膜,也可用于秋后收膜,该结构的最大特点是由于其整个结构可以向
14、纵向设置,可以前置,有利于整地复式作业11。如2011年由石河子大学机械电气工程学院王吉奎副教授设计的SMS1500型秸秆粉碎与残膜回收机。就是新型后置链齿残膜回收机。该机作业效率高能耗小在作业速度为55.5km/h时残膜回收率大于90。后置链齿耙式残膜回收装置可将残膜自下而上成片揭起残膜破碎小收起的残膜含杂少大容积残膜箱可减少卸膜次数提高作业效率回收后的残膜便于集中堆放12。1.齿链弹齿2.控制滑道3.残膜4.膜箱及托膜齿5.土壤图5齿链弹齿式收膜部件示意图由于技术及国情的原因,可降解地膜短时期内还难以在农业中大面积推广,而今后相当长一段时间内,农业上仍然使用着大量的塑料地膜,根据我国目前的
15、科技水平和经济条件,采用机械化清除残膜是比较现实的,同时考虑到提高机具的使用效率,降低作业成本,减少机具的下地次数,应大力研制发展耕整地与收膜联合作业的机具。另一方面残膜回收机的推广使用还有赖于残膜的再生利用。由于回收残膜在短期内没有直接的经济效益,所以残膜回收机械难以被人们接受。因此,发展残膜回收机械除了要和常规作业结合起来发展残膜回收联合作业机,研制生产性能可靠、结构简单的机具之外,应狠抓残膜的再生利用,用农民销售残膜得到的效益来推动残膜回收机具的使用和发展。只有这样,才能带动残膜回收机械的发展,形成地膜使用、残膜回收和残膜再生中利用的良性循环。总之,研制发展残膜回收机既具有明显的经济效益
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