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1、前 言从1978年中国应用地膜覆盖技术以来全国铺膜面积超过800万hm2其中新疆超过180万hm2， 中国已经成为世界上最大的地膜覆盖植棉国。大量的残膜污染造成的减产损失将超过铺膜种植所能够带来的增产效益，长期下去将使土壤受到重度污染，严重影响作物的生长和发育并最终导致耕地荒废1。所以，研究农田残膜污染治理技术是当今农业生产最为重要的课题之一。本设计是针对回收后残膜进行杂质分离，清除其中夹杂的棉杆、棉枝、土块等杂质，是残膜利用前的清理工作。本设计中的残膜分离装置是根据各种抖动式残膜回收机优化组合基础上设计出来的一种残膜杂质分离装置，所以下文中会对部分的残膜回收机进行分析。重点是对残膜杂质分离装
2、置中的分离装置机构进行设计研究。分离装置由对辊、抖动链、抖动轮组成。本残膜杂质分离装置的创新点是在分离装置中增加了一对对辊，使残膜中的长截棉杆通过对辊压碎分成小节，增强了残膜中的杂质分离效果。由于本残膜杂质分离装置还是不够成熟，所以本文装置无法达到回收残膜完全的杂质分离，分离杂质的程度初拟可以达到80%左右。关键词：残膜；杂质；分离装置；设计目 录1绪论11.1课题研究的意义11.2国内外残膜回收的发展状况11.3国内外残膜回收存在的问题21.4研究的内容和方法31.5预期目标31.6重点研究的关键问题及解决思路31.7工作条件及解决方法32残膜杂质分离装置的总体设计42.1残膜杂质分离装置方
3、案的选择42.2残膜杂质分离装置的结构42.3残膜杂质分离装置的原理53残膜杂质分离装置结构设计53.1输送压紧装置53.2机架的设计说明54分离装置的设计64.1 对辊的设计64.2抖动轮的设计74.3抖动链的工作分析95动力装置的选用95.1电机的类型95.2变速箱的分配传动比10总 结12致 谢13参考文献14塔里木大学毕业设计1绪论1.1课题研究的意义地膜覆盖种植技术改善和优化了农业生产种植条件，克服了一些不良条件和不良环境对农业生产种植的影响，所以，地膜覆盖种植技术被认为是一种能使农作物早熟、高产、高效、优质的先进农业技术。地膜覆盖种植技术在我国得到普遍推广，对农业生产起到了积极的促
4、进作用。从1978年我国应用地膜覆盖技术以来，由于该项先进技术措施对农作物栽培全生育期有早播、增温、保墒(水)、抑制杂草生长、早熟、提高产品质量和增产增收等显著特点，目前我国已推广应用到 29 个省、市、自治区，农作物有粮、棉、油、糖、瓜菜类等40余种。全国铺膜种植面积超过800万公顷，新疆超过180万公顷，我国地膜覆盖种植面积位居世界上第一。伴随着我国农膜需求和生产的逐渐增加，废旧农膜的数量也与日俱增，然而它的回收率却很低，还不到15%废旧农膜由于太薄，容易被风吹得四处飘荡，农民用手拾捡难度较大2。农用塑料薄膜主要有用于温室塑料大棚的聚氯乙烯(PVC)和用于地膜的聚乙烯(PE)等,都是聚乙烯
5、烃类化合物,自然条件下极难降解,在土壤中可存在200400年3。残膜阻碍了土壤水分下渗的连续性，被残膜挡住了的重力水很难在自身的重力下向下渗入。同时，残膜碎片还影响了土壤对外界水分、养分的吸收。阻碍了土壤与外界的空气交换，使土壤中的微生物难以存活，破坏了土壤中的团粒结构，最终使土壤板结。残膜污染严重的地方会造成土地的盐碱化，使农作物难以生长4。地膜残留量的80%-90%都残留在田地的表面至15厘米深的土层内。这些残留的地膜给农业机具工作时带来了非常大的困扰。春天播种的时候，因为大量的残膜会堵塞播种机或点播机。这就造成田间有的地方缺苗，有的地方少苗，更严重的地方会出现整条垄没苗的现象。中期对田地
6、施肥时，农机具也会遇到同样的困扰，在残膜的堵塞下，造成了施肥机具施肥不均匀。使得部分田垄因为肥力不够农作物生长的十分缓慢，严重影响的农作物的产量。秋天农机具耕地、耙地的时候，残膜经常会缠绕在农机具上。因为残膜本身具有一定的张力和韧性，使的在耕地和耙地的过程中不得不停车对缠在机具上的残膜进行清理。影响了农业机具工作的效率和连续性。所以，研究农田残膜污染治理技术是当今农业生产最为重要的课题之一。解决残膜回收问题不仅是对生态环境、土壤结构和作物生长发育及生态环境的改善，更是减少了不必要的资源浪费行为。本文通过残膜杂质分离装置对回收的残膜进一步的杂质分离，是对残膜利用前的清理，从而为残膜的回收利用提供
7、方便。1.2国内外残膜回收的发展状况由于本文通过残膜杂质分离装置对回收的残膜进一步的杂质分离，是对残膜利用前的清理，从而为残膜的回收利用提供方便，而在此之前残膜回收均以残膜回收机的形式存在，并未进行详尽划分，所以本文仅对国内外的残膜回收机的发展现状进行描述。1.2.1国外残膜回收机的发展现状由于国外多采用0.02 0.08 mm 厚的地膜，具有强度高、韧性好、周期长等特点，回收机具主要以卷膜辊机构为主，工作时由松土部件将地膜上覆土疏松并挑起，再由卷膜辊来卷收残膜，技术上的关键是卷膜辊的线速度与机具作业前进的速度匹配5。以色列覆膜种植技术主要用于农作物出苗期的保温、保墒，作物出苗后利用卷膜机械回
8、收残膜，农用薄膜在田间时间短，保证收卷时有足够的强度不会破碎，利于收膜；前苏联、英国等国家多采用后置（悬挂）式收膜机械进行残留地膜回收，工作原理是松土铲将覆膜土除去或耕松，农用地膜将被卷到羊皮网或金属网上，待清洗干净后卷好备用；日本使用的农用地膜较厚、抗拉强度高，回收处理相对容易，此外，日本覆盖地膜的土壤主要是火山灰土，土壤疏松，阻力小易揭膜6。美国主要采用卷膜式的残膜回收机械，利用卷膜滚将地膜从地表卷起。欧洲国家主要采用高强度，耐老化的地膜。另一方面他们积极研制可降解免收地膜。1.2.2国内残膜回收机发展现状由于目前我国的地膜厚度很薄，地膜强度很低，因此国外的地膜回收机基本上都不适用于我国的
9、地膜回收。而我国采用机械式清理与回收残膜的方法主要有三种：一是在作物苗期、灌头水前揭膜大概有CSM-130B型齿链式悬挂收膜机，MSM-3型苗期残膜回收机，卷膜式棉花苗期残膜回收机，棉花苗期地膜回收机；二是在作物收获后回收地表残膜，这一类型机具从工作形式上可分为两个大的种类：一种是膜秆分离处理的机型，一种是膜秆不进行处理的机型；三是耕地后、播种前清理地表及耕层内的残膜，此时的残膜由于在地里时间较长，由于风沙等原因作用下使大部分残膜成为了小碎片，加上播前整地时间紧，所以此阶段残膜回收作业难度较大。主要有以下几种机型：CMJ-5型春秋两用密排弹齿式残膜回收机，IMS-450型弹齿搂膜机，夹持式残膜
10、回收机，4MQ-1.5型吸气式残膜回收机。自上世纪 80 年代初就开始研制工作，研究人员研制了各类残膜回收机具 140 余种。主要有苗期揭膜机、秋后弹齿搂膜机。根据其主要工作装置来分又可以分为弹齿式、伸缩扒指式、固定倾斜齿式、卷帘式、链耙式、橡胶轮刷式、铲式、振动筛式、气力式等多种残膜回收机具7。1.3国内外残膜回收存在的问题综上所述，农田残膜污染的治理是世界各国都面临的一个问题。经过多年的努力研究，虽然国内已研制出多种机型，但是大多数残膜回收机械仍处于研究阶段，还不能满足农业生产需要。目前从整体上来看，主要存在以下几个问题：（1）我国采用农用地膜很薄，抗拉强度低(平均 6.95MPa)，而且
11、与土壤、秸秆、残茬紧密粘连缠绕，使用机械回收技术难度很大。（2）残膜缠绕、卡堵工作部件现象严重，导致残膜回收机械工作可靠性差、残膜回收率低、工作效率低。（3）主要工作部件的性能难以提高，其关键装置残膜收集装置、残膜输送装置、残膜与土壤分离装置还需要进行更加深入的研究。（4） 农田残膜污染治理装备的理论研究较为薄弱，该方面的机械设计方法与手段相对落后，并且受到作业季节和试验条件限制，所以其关键技术始终未取得突破性的进展。1.4研究的内容和方法根据我国的残膜回收的发展现状以及未来对残膜回收的发展要求，设计一种残膜杂质分离装置。残膜杂质分离装置只要由动力输入装置、输送装置、压紧装置、传动装置、切断装
12、置、震动装置、杂质去除装置、出料装置组成。其中动力输入装置需要人工辅助，在喂入残膜是需要提前将其打散抖松，不然无法达到压紧功能与切断功能。先确定残膜分离装置的分离方式，根据已有的残膜杂质分离装置原理及结构设计新型的残膜杂质分离装置，使其满足残膜回收的要求，也就是残膜杂质分离装置要能工作稳定，保证其分离率，使其效果好达到预定要求。1.5预期目标（1）残膜杂质分离装置结构简单，通用性好，便于安装和使用。（2）残膜杂质分离率较好，能够达到预期要求。（3）可在室内室外工作，工作环境要求不高。（4）制造价格便宜，容易普及，能够满足企需要。1.6重点研究的关键问题及解决思路1.6.1课题研究关键问题因回收
13、回来的残膜缠绕在一起，杂质包含其中，所以设计时要考虑如何将残膜抖松，让杂质能通过缝隙清理出来，还必需保证残膜清理干净；同时，残膜很柔软，易缠绕机具，要考虑机具连续作业，不能让残膜缠绕到任何一个工作部件上，这是也难点。 1.6.2关键问题解决思路先将回收回来的残膜通过抖动使其打散，以便进行残膜与杂质的分离。设计橡胶辊，对辊，抖动链，通过橡胶辊压紧对辊切断后用抖动链将残膜杂质分离。1.7工作条件及解决方法工作条件（1）指导老师的指导和帮助，为课题研究提供关键思路和技术上的指导。（2）图书馆和期刊网中的有关论文和书籍资料可以为本课题提供理论基础与方法参考。解决的办法（1）多跟指导老师交流，多听老师的
14、意见并提出本人自己的思路，相互结合有效完成本课题。（2）多去图书馆查找资料，提高自身的理论水平和知识水平。（3）多在网上搜索相关方面设计，通过比较设计相对合理的残膜杂质清理机。2残膜杂质分离装置的总体设计2.1残膜杂质分离装置方案的选择2.1.1残膜回收装置的几种典型方法我国采用的残膜回收装置主要有三种：一是振动筛式土壤残膜分离机构8。分离筛由连杆机构传动，拖拉机动力输出轴输出动力，经减速器传动带动飞轮传动；二是抖动链式残膜回收机。由传动系统、输膜系统、抖动筛组成9；三是风筛式残膜回收机。由减速器、飞轮曲柄连杆、振动筛组、风机等组成10。2.1.2残膜杂质回收装置方案的选择为了实现预定功能提出
15、两个方案可供选用：方案一：用风筛式残膜杂质分离装置完成杂质分离，其结构简单，便于设计，但需要双重动力输出装置。方案二：采用抖动链式残膜杂质分离装置，其结构相对简单，便于残膜杂质分离。其动力输出仅用一个三向异步电机。经过方案的比较及选择，在设计要求内方案二能够满足设计的要求条件，方案二比方案一性价比高。所以选用方案二的抖动链式残膜杂质分离装置。2.2残膜杂质分离装置的结构抖动链式残膜杂质分离装置的结构主要由动力输入装置、输送装置、压紧装置、传动装置、切断装置、抖动装置、杂质去除装置、出料装置组成。残膜杂质分离装置的整体结构如图2-1所示。工作时，电机通过减速箱减速后将动力通过链条输送至震动链上的左齿轮上开始带动震动链进行传动工作。而后通过链条依次链接输送带齿轮，对辊上外齿轮带动其工作。对辊通过一对直齿连接从而保证其转向正确。在橡胶辊的下面有一平板，其四个支撑柱上带有四个硬质弹簧，其作用式防止有大块物体无法通过橡胶辊从而造成卡壳状态，收缩性的平板可以适当调节其压紧的间距。1.皮带轮 2.输送带 3.左机架 4.橡胶辊 5.弹簧平板 6.对辊 7.抖动链 8.右机架 10.变速箱 11.电机图2-1 残膜杂质分离装置示意图2.3残
