我国残膜回收装备研发要点及实践

陈有庆，胡志超，吴 峰，顾峰玮，徐弘博，游兆延，施丽莉

（农业部南京农业机械化研究所，江苏 南京210000）

我国残膜回收装备研发要点及实践

陈有庆，胡志超※，吴 峰，顾峰玮，徐弘博，游兆延，施丽莉

（农业部南京农业机械化研究所，江苏 南京210000）

文中阐述了国内外残膜回收技术设备现状，分析了残膜机械化回收技术难点与研发要点，结合残膜机械化回收技术难点与研发要点介绍了项目组研制的几种残膜回收设备，以供读者参考。

残膜回收；技术；装备；现状

1 国外残膜回收技术设备现状

由于国外农用地膜较厚（一般为0.012mm以上），强度高、韧性大，可连续使用2～3年，主要回收地表残膜，因此设备机构相对简单，普遍为卷膜式残膜回收机（图1），该机通常由起膜部件和卷膜部件组成，工作时起膜部件将地膜上的覆土输送并挑起起膜，再由卷膜部件（卷膜辊）卷收，需要解决的技术关键点在卷膜辊线速度与回收机前进速度的匹配上。

2 我国残膜回收主要方式

目前我国残膜回收方式主要有人工捡拾和机械回收两种。当前主要以人工捡拾为主，但人工捡拾残膜劳动强度大、效率低，机械回收是主要发展趋势。我国从80年代开始研究残膜回收机械，目前已研制出160多种各类残膜回收机。按照农艺要求和作业时间残膜回收机主要可分为以下四种类型：播前残膜回收机、苗期残膜回收机、耕前残膜回收机、果实残膜同收复式作业机等。

图1 国外典型残膜回收机

3 我国残膜回收机主要机型

3.1 密排弹齿式残膜回收机

工作原理：拖拉机前行时，弹齿入土深度3～5 cm，由密排弹齿（弹齿间距仅有2.5 cm）将地表或浅层残膜收集成条，具有结构简单、成本低等特点。

图2 密排弹齿式残膜回收机

3.2 气吸式残膜回收机

工作原理：由挑膜轮将残膜挑离地面至吸膜嘴处，在风机的高速旋转作用下，使吸膜嘴处气流加速形成负压，将挑膜轮挑起的残膜吸入风机，经出风管道吹入集膜网箱，在高压气流冲击作用下，将与残膜同时吸入的尘土吹出网箱外，残膜留在箱内。

图3 气吸式残膜回收机

3.3 气吹式残膜回收机

工作原理：作业时，先由捡膜辊将残膜捡起，使残膜脱离地表，再由风机鼓风，通过气流将残膜吹送到输送风道，悬浮的残膜沿风道进入收膜网袋。

图4 气吹式残膜回收机

3.4 苗期残膜回收机

工作原理：松土铲将压在边膜上的土疏松，收膜轮齿将膜卷起，使膜与土壤脱离开，起膜铲帮助收膜轮齿扶膜，卸膜轮组将膜从收膜齿上卸下，并收集到集膜箱内。

图5 苗期残膜回收机

3.5 棉秆粉碎还田搂膜机

工作原理：作业时，棉秆粉碎部件对棉秆切割、粉碎，并将粉碎后的棉秆抛掷到机具后方，限深切膜滚筒将整块残膜切割成条，切根铲松动棉垄并将棉花根茬切断，搂膜部件的四排搂齿将残膜和根茬同时搂集，工作一段距离后，升起搂膜部件卸膜。

图6 棉秆粉碎还田搂膜机

3.6 棉秆还田及残膜回收联合作业机

工作原理：作业时，棉秆粉碎装置对棉秆切割、粉碎，并将粉碎后的棉秆抛掷到机具后方，松土齿将残膜下的土层疏松，挑膜装置将残膜挑起，输送到脱送膜装置，脱送膜装置将残膜脱下、输送到集膜箱，集膜箱装满后，停机倾倒。

图7 棉秆还田及残膜回收联合作业机

3.7 铲链筛分式残膜回收机

工作原理：作业时，起膜起茬铲将地膜与土壤铲起，由链杆式输送装置将膜土送入圆筒分离筛，在分离筛旋转离心力的作用下，土壤与地膜分离，土壤落回地面，地膜从圆筒分离筛出口出来后集中在集膜集茬筐，集膜集茬筐装满后，停机通过卸料机构倾倒。

图8 铲链筛分式残膜回收机

3.8 耙齿式残膜回收机

图9 耙齿式残膜回收机

工作原理：作业时，整机三点悬挂于拖拉机尾部，拖拉机前进带动残膜回收机耙齿入土起膜，前、中、后三排耙齿相互错开、齿间距依次变小、齿数依次变多，三排耙齿将残膜收集，当残膜收集到一定程度时，停机人工卸膜。

3.9 果实残膜同收复式作业机

工作原理：拖拉机通过三点悬挂带动整机前进，马铃薯、土、地膜同时被挖掘铲铲起，进入杆条式输送装置，经过杆条式输送装置清土、输送后，马铃薯被铺放于已收区地面，同时，在起膜铲、搂膜装置、卷膜机构等一系列机构作用下，地膜被卷膜筒不断卷起，收集完成后，通过卸膜机构将整卷地膜卸下。

图10 果实残膜同收复式作业机

4 残膜机械化回收技术难点与研发要点

4.1 残膜机械化回收技术难点

残膜机械化回收技术涉及作业环节多，主要包括起膜、膜土分离、收膜、脱膜、集膜、卸膜、后续收集和综合利用等环节。其主要技术难点在于深膜碎膜回收难、膜土残杂分离难、脱膜难（残膜对工作部件缠绕）、残膜收集及后续处理难。

4.2 残膜机械化回收技术研发要点

在保证残膜回收作业质量的前提下，由于残膜回收机使用主体多为广大农户，因此机具应结构要简单，操作要方便；由于残膜回收后可利用价值低，因此残膜回收机设计制造成本要低；由于我国覆膜种植范围广、作物多、种植模式复杂多样，残膜回收机其适应性要好、可靠性要好，满足不同地区、不同作物、不同种植模式下的残膜回收要求；由于残膜回收机无法在当季直接给农户带来可见利益，反而要增加生产成本，因此应尽可能发展多功能作业装备，同时尽可能一机多用，减少购置和使用成本。

5 项目组研发的几种残膜回收设备

5.1 耙齿式残膜回收机

耙齿式残膜回收机由于结构简单、成本低、适应性好，在新疆、甘肃等覆膜地区广泛应用，但普遍存在需人工脱膜，且脱膜难问题，影响机具作业效率。

图1 1 1MP-2 4 0 A自动脱膜耙齿式残膜回收机

针对脱膜难问题，我所发明了由液压驱动平行四连杆、“倒Y”形刮齿及限轨归位机构等组成的自动脱膜机构，解决了传统耙齿式残膜回收机作业后需人工脱膜、生产效率低问题，实现了耙齿式残膜回收机自动脱膜。该耙齿式残膜回收机（图11）可一次性完成起膜、收膜、自动脱膜等工序，作业效率可达13333m2/h以上，残膜回收率大于90%，一次脱膜率接近100%。

5.2 铲筛式残膜回收机

铲筛式挖掘收获机广泛应用于花生、大蒜等土下果实收获，为实现设备一机多用，提高经济性，通过对铲筛式挖掘收获机输送清选机构等进行优化设计，使其满足残膜回收要求。

铲筛式残膜回收机（图12）主要创新点为：（1）发明双筛体自平衡机构，解决配重块配重效果差、单筛体震动大、设备易损坏问题，实现设备运转平稳、可靠性提高；（2）发明无横档锯齿条式输送和膜土分离机构，解决膜土输送不畅、碎破土难问题，实现顺畅输膜和有效输破土；（3）发明后筛体大升运角结构，解决大土块分离难、集膜筐内含土量大问题，实现有效膜土分离、提高膜土比；（4）发明双边侧向卸土结构，解决大土块分离难、集膜筐内含土量大问题，实现有效膜土分离、提高膜土比。该机可一次性完成起膜、输膜、膜土分离、集膜、卸膜等工序，作业效率可达2 000m2/h，残膜回收率≥85%。

图1 2 1MCDS-1 0 0 A铲筛式残膜回收机

5.3 网链式残膜回收机

铲链式挖掘收获机广泛应用于花生、马铃薯、大蒜等土下果实收获，为实现设备一机多用，提高经济性，通过对铲链式挖掘收获机输送清选机构等进行优化设计，使其满足残膜回收要求。

网链式残膜回收机（图13）主要创新点为：（1）发明前后两级网链式输膜机构，解决铲链式挖掘收获机用于收膜作业时易回膜、漏膜问题，实现有效减少残膜回带，提高残膜收净率；（2）发明大升运角（可调）后级网链输膜和膜土分离机构，解决铲链式挖掘收获机用于收膜作业时，铲链升运角小，造成土块大量进入集膜筐问题，实现大土块与残膜有效分离，减少进入集膜筐土块量；（3）发明前后双碾压辊机构，解决大土块难以破碎和分离，进入网链、集膜筐土块多问题，实现大土块碾碎、分离，减少进入集膜筐土块量。该机可一次性完成起膜、输膜、膜土分离、集膜、卸膜等工序，作业效率可达4000m2/h，残膜回收率≥85%。

图1 3 1MSWL-1 6 5 A网链式残膜回收机

[1]李小兵.CMJ-5型春秋两用密排弹齿式残膜回收机[J].新疆农机化，2010（2）：12．

[2]鲁亚云，杨志诚，杨宛章，周智祥.气吹式秋后残膜回收机的研究[J].新疆农业大学学报，2005（01）：57～60.

[3]薛文瑾，王春耀，朱振中，王晓冬.卷膜式棉花苗期残膜回收机的设计[J].农业机械学报，2005（3）：148～149+147.

[4]王学农，史建新，郭俊先，陈发.悬挂式棉秆粉碎还田搂膜机搂膜机构的设计与试验研究[J].农业工程学报，2008（1）：135～140．

[5]蒋永新，陈发，王学农，牛长河，张佳喜.棉秸秆还田及残膜回收联合作业机改进设计[J].新疆农机化，2009（03）：6～7.

[6]张立新，陈一丁.1MC型地膜回收起茬机推广使用分析[J].农机科技推广，2006（8）：38.

[7]李勇，赵武云，戴飞，石林榕，郭笑欢.马铃薯挖掘与残膜回收联合作业机的研制与试验[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2016（1）：102～107．

Research Key Points and Pratice on Residual Film Recycling Equipment in China

CHEN You-qin，HU Zhi-chao※,WU Feng,GU FENG-WEI,XU Hong-bo,YOU Zhao-yan, SHILili

(Nanjing agriculturalmechanization research institute,Ministry of Agriculture,210000,Nanjing,Jiangsu,China)

Thispaper introducesthe presentsituation of residual film recycling technology and equipment,analyzesthe technicaldifficultpointsand research key pointsof mechanized residual film recycling technology.Aiming at these difficult points and research key points,thispaper introducesseveral typesof residual film recyclingwhich are devel oped by project team.

Residual film recycling;Technology;Equipment;Presentsituation

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.05.002

S223.5

A

1007-7782（2016）05-0008-04

2016-10-18

公益性行业（农业）科研专项“残膜污染农田综合治理技术方案”（201503105）；国家花生产业技术体系（CARS-14-机械化装备）

陈有庆，男，副研究员，硕士，研究方向为残膜污染综合治理和土下果实生产机械化

胡志超，男，研究员，博士，研究方向为残膜污染综合治理和土下果实生产机械化