残膜捡拾打包联合作业技术.docx

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1、残膜捡拾打包联合作业技术摘要：当前残膜回收多以人工捡拾或机器搂聚为主，集条（堆）残膜质地松散、储运成本高，本文针对回收后的残膜无法循环利用的问题，提出残膜捡拾打包联合作业新模式，设计残膜捡拾智能化控制和检测系统，创新智能起膜与清洁捡拾技术，开发离心分离与振动分离相结合的多级膜杂分离系统，阐明黏弹塑性残膜压缩自适应控制策略，创制残膜捡拾打包联合作业机，一次作业完成残膜捡拾、膜杂分离、自动脱膜、打包成型等工序，有效解决田间残膜捡拾和储运问题，对推进残膜回收机械化进程，提高残膜污染治理技术水平具有重要意义。关键词：残膜捡拾打包；智能化起膜；清洁捡拾技术；残膜压缩成型技术1引言地膜覆盖种植技术具有显著

2、的保墙增产效果，在干旱、半干旱地区的棉花、花生、马铃薯等作物种植作业中得到广泛应用。但是随着地膜覆盖面积与地膜使用量的不断增加，越来越多的地膜滞留在田间，造成农田残膜污染，已严重影响到农业生产的可持续发展1O生态环境部、农业农村部两部委联合印发的农业农村污染治理攻坚战行动计划中明确提出，加大农膜回收；中央一号文件连续5年均明确指出：加大残膜污染防治力度，推广高标准农膜和残膜回收等试点，开展农田残膜回收区域性示范。当前残膜回收方式多以人工捡拾或机器搂聚为主，所收残膜通常以集条或集堆形式置放于田间。由于回收后的残膜含杂率高，集条（堆）残膜质地松散、储运成本高等原因，导致回收后的残膜被随意堆放、掩埋

3、或者焚烧，造成残膜“二次污染”。残膜捡拾打包联合作业技术可一次作业完成残膜捡拾、膜杂分离、自动脱膜、打包成型等工序，在减少劳动力投入、节约人工成本的同时，有效解决田间残膜捡拾和储运问题，打破由于机收残膜储运困难从而限制残膜循环利用的瓶颈。2智能起膜与清洁捡拾技术残膜捡拾是残膜回收的第一步，现有的大部分残膜回收机都采用此种形式，其作业性能对残膜回收效果至关重要。现有技术中，缺乏起膜装置、起膜深度无法实时调整、捡拾装置设置不合理，导致起膜效果差、捡拾率低，制约了残膜回收技术的发展2。该技术将智能起膜与清洁捡拾相结合，增设了起膜部件、改进了捡拾装置，开发了残膜捡拾智能化控制和检测技术，提高了越膜和捡

4、拾部件的智能化程度，大大改善了残膜捡拾效果。2.1 高效低耗起膜技术针对传统残膜回收机缺乏起腹装置，捡拾装置直接进行捡拾能耗高、容易出现漏膜的问题，通过增设起膜部件改进起膜效果。通过对田间覆膜特点进行分析，确定起膜杆齿排布采取中间宽松略短、两端紧凑略长的排布方式，能更好地贴合地面，达到良好的起膜效果；通过分析残膜在起膜杆齿上移动条件，确定起膜杆齿入土角范围在30。左右，保证起膜效果的同时降低起膜功耗3O该技术采用杆齿结构从膜下松土铲膜，最大限度地保证废膜完整，便于拾膜弹齿捡拾残膜，且能耗低、效果好。2.2 残膜清洁捡拾技术残膜捡拾效果与捡拾弹齿间距密切相关，间距过小，残膜回收率高，却易捡拾大土

5、块，残膜含杂率也相应提高，给后续分离造成困难；拾膜弹齿间距过大，易漏捡小块残膜，降低残膜回收率。为解决这一矛盾，将捡拾弹齿分为左右两段彼此交错排布，且遵循以下原则：使捡拾弹齿与膜杂混合物均匀接触并挑起，防止漏收；确保秸秆和石块等杂物顺利通过，降低残膜的含杂率。重置后捡拾弹齿排列方式3。该技术在保证残膜捡拾率的同时降低了残膜含杂率，减少了漏收，提高了残膜捡拾率，实现了残膜清洁捡拾。2.3残膜捡拾智能化控制和检测技术针对残膜回收机起膜和捡拾部件的工作位置和参数需根据实际地况人为反复停车调节，且机具智能化、自动化程度低，残膜捡拾效果不稳定等问题，研究残膜捡拾智能化控制和检测技术，融合EtherCAT

6、总线技术、GPRS网络和视觉技术，以高清摄像头作为在线反馈，以视觉压电式传感器和霍尔式轮速传感器作为信号感测和激励原件，开发残膜捡拾关键部件的智能化控制和检测系统，包括起膜铲自适应调节和捡拾滚筒转速与捡拾效果监控。起膜铲自适应调节装置，能够根据山间土地的地形情况，通过控制系统实时调节起膜铲的入土深度，不需要停机调节，降低了劳动量和劳动强度，提高了整机的自动化程度和残膜捡拾机捡拾效率；实时监控捡拾滚筒的转速与捡拾效果，能够监视捡拾滚筒捡拾效果，自动调节捡拾滚筒和拖拉机速度，从而提高捡拾稳定性、改善捡拾效果，提高整机操作自动化水平、降低驾驶员的劳动强度、提高整机的工作效率4o该技术采用P1.C控制

7、，精度高，速度快，将所有的调节参数全部集中到触控触摸屏上操控，简单易懂、调节方便。3多级膜杂分离技术含杂率高是影响机收残膜后续利用的关键问题，因此在残膜回收过程中降低杂质含量是残膜回收技术的研究重点之一。现有清杂技术多采用风选法、振动法和浮力漂选法，分离效果差、效率低、回收残膜含杂率高5o多级膜杂分离技术根据残膜、杂质尺寸密度及缠绕特性差异，将离心分离与振动分离方式相结合，形成钉齿辐、捡拾机构和脱膜辐组成的三级清杂系统，有效降低了机收残膜的含杂率、提高了分离效率。3.1 高效清杂技术针对残膜捡拾过程中清杂有效距离短、清杂效果差的问题，为保证良好的捡拾、聚拢、翻旋效果，改进了清杂弹齿设计及其排列

8、方式，采用双头螺旋线“人”字形对称排列的方式。清杂辐的旋转方向与行走轮的转向相反，使物料具有较长的捡拾、提升距离，增加清杂过程的有效时间，利于残膜与土块、茎秆等杂物的充分分离，同时为避免出现残膜漏捡。该技术充分拉长了清杂有效距离，增加了清杂有效时间，提升了清杂效果。3.2 清洁脱膜技术针对残膜质量轻、延伸性好，在回收过程中易吸附、缠绕捡拾装置的问题，通过增设脱膜装置有效脱下滚筒表面的残膜并送至液压打包机构的集膜箱中，从而保证残膜捡拾率、降低缠膜率,避免因残膜缠绕引发的机械故障。清洁脱膜技术设计了由脱膜大辐、脱膜小辐及脱膜外罩组成的脱膜机构，大、小脱膜辐相对旋转将残膜从捡拾弹齿上快速脱下；脱膜过

9、程中，脱膜大幅借助外罩的作用，形成向上运动的气流，避免了残膜的掉落和缠绕。该技术可以使残膜及时有效地从清杂装置上脱落，保证捡拾率的同时降低缠膜率，从而保证了残膜回收效果。4残膜压缩成型技术残膜储运是机收残膜后续处理的一大难题，残膜质量轻、体积大，压缩难度大，给残膜的储存和运输造成困难。残膜压缩成型技术为机收残膜的后续处理提供了较为理想的解决方案，在残膜回收机上直接将残膜压缩成包，填补了残膜回收作业体系中“压缩储运”这一重要环节，实现了残膜的方便运输，不仅利于残膜资源循环利用，并且替代传统人工焚烧方式，降低土壤及大气二次污染，具有较高的生态环境效益。4.1黏弹塑性残膜压缩技术针对残膜具有黏弹塑性

10、，难以压缩成型的问题，提出黏弹塑性残膜压缩技术，研究残膜压缩成型过程中压缩力与压缩应变的关系，确定影响压缩力的主要因素（如含水率、粒度等物料属性因素，压缩速度、压模尺寸等系统工作参数），以及各因素对压缩力、压缩密度的影响规律；针对田间复杂工况，研究基于P1.C的打包作业控制系统，设计并优化控制电路，开发人机交互界面，提高系统可操作性及自动化水平。该技术能够有效压缩残膜空间占比，降低残膜储运成本，节约运输车辆油耗，节能效益显著。4.2残膜打包液压控制技术液压控制是实现残膜打包过程的执行机构，分析残膜打包过程工作原理，研制打包液压控制系统，确定侧压油缸、上压液压油缸、推包油缸，预紧油缸作业顺序，筛

11、选出能够实现电磁阀按需开闭的最优途径；根据残膜压缩特性，研究压缩作业参数对残膜打包成型效果的影响，找出液压部件压缩力、压缩速度等最佳参数配置，进而完成液压油路的优化设计；通过室内及田间试验,确定打包作业单次循环时间及循环作业间隔时间。该技术采用三组压缩缸进行压缩作业，采用P1.C自动控制技术，实现了残膜的自动打包成型，避免频繁停机卸膜，提高了作业效率。5结论第一，残膜捡拾打包技术实现了残膜捡拾、清杂、打捆的联合作业，将残膜捡拾、输送、脱膜、打包等关键部件集成，克服了残膜物料含土壤、秸秆等杂质较多的难题，实现了农膜捡拾、清杂、打包联合作业。第二，智能起膜与清洁捡拾技术将智能起膜与清洁捡拾相结合，

12、增设起膜部件、改进捡拾装置，提高起膜和捡拾部件的智能化程度，能够大大改善残膜捡拾效果，提高残膜回收率。第三，多级膜杂分离技术将离心分离与振动分离方式相结合，形成钉齿翘、捡拾机构和脱膜辐组成的三级清杂系统，解决了捡拾物料含土多、含秸秆多等技术难题，有效降低了机具缠膜率和机收残膜的含杂率。第四，残膜压缩成型技术可有效压缩残膜体积，实现了自动打包连续作业，提高了作业效率，不仅利于残膜资源循环利用，并且替代传统人工焚烧方式，降低土壤及大气二次污染，具有较高的生态环境效益。参考文献1赵岩，陈学庚，温浩军，等.农田残膜污染治理技术研究现状与展望J.农业机械学报，2017,48(6)：1-14.2王金武，杨会民，蒋永新，等.残膜回收机自动仿形系统设计与试验J.中国农机化学报,2024,45(3)：44-50.DOI：10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2024.03.007.3康建明，彩强吉，王士国，等.弹齿式残膜回收机捡拾装置改进设计与试验J.农业机械学报,2018,49(SI):295-303.4康建明，彭强吉，张春艳，等.一种自适应起膜铲与捡拾调速装置及残膜回收装置、系统P.山东省：CN202010115575.3,2022-05-13.5蒋德莉，陈学庚，颜利民，等.随动式残膜回收机清杂系统作业参数优化J.农业工程学报，2019,35(19)：1-10.