滚筒式残膜回收机田间作业性能试验分析

田辛亮 ，赵 岩 ，2※，郑 炫 ，周敦兴 ，纪 超

（1.石河子大学机械电气工程学院，新疆 石河子832000；2.农业部西北农业装备重点实验室；3.新疆农垦科学院机械装备研究所；4.新疆科神农业装备科技开发股份有限公司）

0 引言

地膜覆盖种植技术因具有良好的增温保墒效果被广泛应用于种植业中[1-3]。随着农田残膜含量增加，污染逐步加剧，造成了严重的白色污染问题[4-5]。国外覆膜种植一般采用厚度大于0.01 mm的高强度地膜，且覆膜时间比较短，地膜破损程度小，故残膜回收机构多为卷膜辊式[6-7]。新疆棉田为全国残膜回收的热点研究区域，本地基本采用弹齿搂膜机进行残膜回收作业，存在卸膜频繁，残膜捡拾率低等问题。

为解决上述问题，本文设计了滚筒式残膜回收机，在机具行进过程中清杂辊通过自身转动将残膜及杂质抛起，偏心滚筒带动捡拾杆齿将残膜挑起，残膜随滚筒旋转至脱膜辊筒底部，杆齿旋转至偏心滚筒内，在小脱膜辊与大脱膜辊的共同作用下残膜被拨送至后部集膜箱体内[8]，弥补现有立杆式搂膜机的不足。

1 整机结构与工作原理

1.1 整机结构

图1 滚筒式残膜回收机结构示意

滚筒式残膜回收机主要由3点悬挂装置、液压装置、机架、清杂机构、挑膜机构、输膜机构以及卸膜机构等部分组成，清杂机构主要由杆齿、清杂辊等部分组成，输膜机构主要由捡拾杆齿、偏心滚筒等部分组成，卸膜机构主要由小脱膜辊、大脱膜辊、脱膜叶片等部分组成，如图1所示。

1.2 工作原理

滚筒式残膜回收机由三点悬挂装置与拖拉机连接。机具作业时，清杂机构将棉秆及泥土清理，同时将地膜挑起传递至捡拾滚筒，滚筒通过自身转动将地膜输送至小脱膜辊，在小脱膜辊与大脱膜辊的共同作用下将残膜卸至集膜箱。

2 田间试验

2.1 试验目的

为了确定滚筒式残膜回收机在作业环境中的最优组合参数，确定机具作业速度、起膜角度数、滚筒转速3个因素进行田间试验。

2.2 试验条件

整机试验定于2017年9-10月，试验地点为石河子145团三分场十二连，试验面积为5 hm2。试验地种植作物为棉花，试验前已对棉秆进行粉碎处理，棉秆粉碎机具采用侧抛式粉碎还田机，膜面覆有少量杂质，滴管带提前全部清理。

2.3 试验设计

通过对滚筒式残膜回收机进行定量分析，将残膜回收率确定为滚筒式残膜回收机试验指标。试验选用三因素三水平正交试验，因素依次设置为：机具作业速度A、起膜角B、滚筒转速C。在前期准备工作的基础上确定试验因素水平如表1所示。

表1 试验因素及水平

3 试验数据与分析

3.1 试验结果

本次试验选取9个试验点，试验方案及结果如表2所示。

其中：ki表示影响因素3个水平的和，试验指标变化的幅度由R值大小表示。R值越大，该因素对试验指标的影响越大；R值越小，该因素对试验指标的影响越小[9-10]。由表可知，机具最优参数组合为起膜角30°，滚筒转速120 r/min，机具作业速度6 km/h。

表2 试验结果

3.2 试验分析

由表3可知，各因素对残膜回收率的影响主次为B＞C＞A。最优参数组合为起膜角30°，滚筒转速120 r/min，机具作业速度6 km/h。

表3 正交试验结果的方差分析

3.3 试验验证

按照优化结果起膜角30°，滚筒转速120 r/min，机具作业速度6 km/h再次进行田间试验。结果如表4所示，机具平均残膜回收率为89.6%，满足设计要求。

表4 验证试验结果

4 结论

本文对滚筒式残膜回收机作业性能进行试验，当起膜角为30°，滚筒转速120 r/min，机具作业速度6 km/h时，平均残膜回收率为89.6%，满足残膜回收机械作业标准。