本文从拖拉机的选型开始，根据我国的农作物种植地形，设计了一个采用齿轮-皮带轮传动，拾膜筒与脱膜板相结合，地膜收集箱装放的小型地膜回收机。本方案合理地提高了废地膜捡拾机的经济性与实用性，减少材料，降低成本，并采用CAD与SW对其二维及三维结构进行绘制。 关键词：地膜覆盖，地膜回收机，齿轮-皮带轮，经济性，实用性 Desig
n of Waste Membra
ne Pickup Machi
ne ABSTRACT I
n rece
nt years, plastic film mulchi
ng has become a major crop cultivatio
n tech
nology, which ca
n i
ncrease the temperature, i
nhibit weed productio
n, a
nd e
nha
nce the survival rate of crops. However, due to the
no
n-degradability of the film, pere
n
nial accumulatio
n of plastic film o
n the la
nd caused by white pollutio
n, while i
nhibiti
ng the growth of crops, seriously affected the healthy developme
nt of Chi
na's agricultural i
ndustry. Therefore, i
n view of these problems, drawi
ng o
n the developme
nt status a
nd problems of mecha
nics of plastic film recovery at home a
nd abroad, a
nd desig
ni
ng a small waste film picki
ng machi
ne suitable for
natio
nal co
nditio
ns, it is of great sig
nifica
nce to the developme
nt of agricultural mecha
nizatio
n a
nd the developme
nt of plastic film mulchi
ng tech
nology i
n Chi
na. Based o
n the selectio
n of tractors i
n Chi
na, this paper desig
ns a small-scale film-recycli
ng machi
ne with gear-belt pulley drive, pick-up film a
nd release plate a
nd plastic film collectio
n box, a
nd adopts CAD a
nd SW Its two-dime
nsio
nal a
nd three-dime
nsio
nal structure to draw. Key words：plastic film mulchi
ng, plastic film recycli
ng machi
ne, gear – pulley, eco
nomy, Practicality 目录 摘要Ⅰ ABSTRACT Ⅱ 1绪论1 1.1课题的目的及意义1 1.2国内外研究现状与发展趋势1 1.2.1国外研究现状1 1.2.2国内研究现状2 1.2.3发展趋势2 2小型废地膜捡拾机的整体设计4 2.1废地膜捡拾机的设计要求4 2.1.1拾膜深度4 2.1.2拾膜率4 2.2地膜捡拾机的组成部件、主要性能参数及工作原理4 2.2.1废地膜捡拾机的组成及主要参数4 2.2.2废地膜捡拾机的工作原理5 3废地膜捡拾机的拾膜与脱膜部件的设计研究6 3.1地膜捡拾机拾膜部件的设计6 3.2脱膜部件的设计8 4收集箱、机架的设计10 4.1收集箱的设计10 4.2机架的结构设计10 5废地膜捡拾机的传动系统的设计12 5.1传动系统的整体设计12 5.1.1确定拖拉机的输出参数和传动比12 5.1.2计算传动装置各部分的运动及运动参数12 5.2圆锥齿轮的设计计算12 5.2.1选择齿轮的类型、精度等级、材料及齿数13 5.2.2按齿面接触疲劳强度计算13 5.2.3校核齿根弯曲疲劳强度14 5.2.4齿轮参数计算15 5.3皮带轮传动设计计算15 6轴的设计19 6.1高速轴的设计19 6.1.1高速轴的结构设计计算19 6.1.2高速轴强度的校核计算20 6.2中间轴的设计22 6.2.1中间轴的结构设计计算22 6.2.2中间轴强度的校核计算23 6.3低速轴的设计28 6.3.1低速轴的结构设计计算28 6.4拾膜筒轴的设计28 7键跟轴承的校核29 7.1轴承的校核29 7.1.1低速轴滚动轴承计算29 7.1.2中间轴滚动轴承计算30 7.1.3输出轴轴滚动轴承计算30 7.2键联接的选择及校核31 7.2.1校核圆锥齿轮处的键连接32 7.2.2校核小带轮处的键连接32 7.2.3校核大带轮处的键连接32 8废地膜捡拾机的日常维护33 9设计总结34 致谢35 参考文献36 1绪论 1.1课题的目的及意义 近几年，地膜覆盖种植技术广泛运用于我国的农业生产当中。这是一项具有增加地温、改善土壤理化性质、提高土壤肥力，提升保墒效果、抑制杂草丛生减轻病虫害等作用，并能有效延长作物的生育期，增强作物成活率，有利于中晚熟作物种植的技术。但是目前大部分地膜使用了不可降解的聚乙烯材料地膜，导致地膜残存在土壤中，影响了农作物的生长，致使产量下降，破坏了农田的生态结构[1]。地膜收集的方式以机械回收最为有效，它能有效的减少人工拾膜的难度。但是目前我国大部分地区还是以人工和简单机具拾膜为主，技术含量低，效率与回收率方面都存在很大的问题。针对这些问题，我国的科研人员研发了各种结构的废地膜回收机，但是由于我国农田地形复杂，加上农具结构复杂，价格昂贵，残膜回收率较低，我国的地膜回收机械优化迫在眉睫。因此，研究国内外废地膜回收机械化技术的发展现状及存在问题，并设计优化出适合适用的废地膜捡拾机，对我国废地膜回收机械化的发展及地膜覆盖技术的推广具有重要意义。现实中在农作物播种前残膜回收是目前主要的地膜回收方式，本文设计了一款结构简单，价格便宜，使用方便的小型残膜回收机，重点从传动结构、拾膜结构及脱膜结构设计。 1.2国内外研究现状与发展趋势 1.2.1国外研究现状 国外废地膜回收机研究起步较早，发展迅速，技术基本成型。自上世纪60年代起，农业现代化程度较高的俄罗斯、日本、美国等国家对废地膜膜捡拾问题进行了研究，研制出了何种各样的农膜回收机具。英国采用的主要是悬挂式回收机，机具工作时，耕铲将地膜与土壤耕松，将薄膜回收到金属网上，回收后的农膜经清洗干净后备用；美国普遍使用的是半机械化机型，比如美国研制的PS610式和Mulch Lifter 1800 Challe
nger等，这些机具都是在农作物收割完成后，再进行田间地膜回收工作，其结构简单，成本低廉，而且作业宽度也可以根据实际地形进行调节。日本使用的地膜强度较大、且农膜覆盖周期短、加上土壤非常松软且容易揭膜，所以日本对残膜回收处理的效果比较好；法国使用的主要是卷筒式农膜回收机，将回收的地膜卷在卷膜筒上，再用脱膜装置进行脱膜收集[2]。因为国外所用的农用地膜厚度大约在0.01～0.04mm之间，农膜抗拉强度大、不易破碎、易回收且可重复使用，故收集起来相对容易很多，对机具的机构要求不是很复杂，大多数由耕铲与卷膜筒组成[3]。此外，发达国家从环保角度出发，着手研发新型材料覆盖地膜，如光降解地膜、生物降解地膜、光学/生物双降解地膜等。可降解地膜在使用完成后经一段时间会在土壤中分解，形成无害物质融入土壤中，但同时也由于价格等因素的缘由，目前还没有大面积推广使用，但从今后地膜回收的生态效益来看，应积极推广使用可降解地膜。由于我国的自然环境、农作物种类、种植模式及发展水平均与国外有很大的差异，故国外的一些理论与实践在我国不太适用。所以必须从我国的国情出发，研究适合我国各个地区不同的拾膜机很有必要。 1.2.2国内研究现状 我国的地膜回收机于1980年开始研发，现已研制发展了几十种机型，但目前理论跟实际尚不完善，且与国外农业较发达的国家相比，技术相对落后。目前，国内研制出的许多机型的残膜回收机具，工序主要包括：起膜、捡膜、脱膜、卸膜等作业工序[4]。但是实践中发现这些设备都存在着相应的不足，如SMJ－2型地膜回收机，残膜回收率低，机具工作效率慢；ISM－5型密排弹齿残膜回收机，机具只能对大块残膜进行回收捡拾，对碎小的残膜则无能为力；4JSM－1800棉秆还田及残膜回收联合作业机，农具结构复杂，价格偏高。4MBQX－1.5(3.0)型棉花拔秆清膜旋耕机集棉花拔秆机、残膜清除回收机和旋耕机于一体，该机具棉秆拔净率达95%以上，残膜回收率达85%以上，棉秆堆放距离12～5cm，具有整机结构简单紧凑、工作性能可靠、生产率高、适应性较强等优点，但收集后的棉秆与膜混合在一起，难以再利用，且运输量大，因此农民将其焚烧，造成环境污染。因此，对市场现有设备机具进行了整理、改进优化，研制出回收率高，效率快，成本低的农膜回收机势在必行。 由于农膜具有柔软、轻、易吸附和易缠绕等性质，所以研制脱膜工序已成为研发残膜回收机具中的一个关键性的环节。现有我国残膜回收机采用的脱膜方法主要有人工脱膜、伸缩杆齿脱膜和脱膜叶片脱膜。人工脱膜劳动强度大、速度慢、回收率低；伸缩杆齿脱膜机构效果不错但是制造成本高、故障率高；整体或独立式的叶片脱膜大部分采用逆向脱膜，效率差，农膜缠绕过于严重，不能达到脱膜要求。国内农膜的使用情况与国外有所不同。我国农用地膜普遍较薄，地膜厚度大约在0.005～0.008mm之间，抗拉强度较低、易氧化、不易降解且不易回收；另外，由于覆盖周期长，地膜老化严重，易呈碎块状；并且新旧地膜并存现象较为严重。我国农田残膜主要以碎片的形式分布于土壤浅层，并随年限的增长而逐渐下移；据调查，残膜置留在0～10cm耕层处的占71.8％，10～20cm耕层占22％，20～30cm处占6.3％[5]。受耕作和覆膜等因素的影响，残膜碎片多呈水平、倾斜、块状等多种形态存在，由于农田残膜置留的特性，使得地膜回收机呈现多样性。 1.2.3发展趋势 我国地膜使用量逐年增大，人工捡拾费时费力，劳动强度大，捡拾率低，残膜捡拾的积极性不高。因此，研发适用于中国的残膜捡拾机具对推动中国农用残膜综合治理意义重大。根据研究发现，农膜捡拾机的研制方向为：残膜捡拾与清选联合作业机，残膜捡拾与耕整地联合作业机，残膜捡拾与整地秸秆还田联合作业机。联合作业机可以降低作业成本，减少机具的进地次数，提高残膜捡拾的经济效益。因此，研究残膜回收机脱膜机构、分析探讨脱膜机理，对于研发新型残膜回收机、提升设备技术水平、满足农业生产要求具有重要现实意义。 目前，残膜回收机的研究发展趋势主要有以下几个方面： (1)系列化。充分考虑不同物品种的残膜回收特性，发展适合于不同作物，不同土壤和不同地区的残膜捡拾机，扩大残膜回收机具的作业适应性，以形成系列产品，满足用户需要。 (2)进一步提高工作效率和捡拾率。目前工作效率和捡拾率的评价均是针对特定机型和现场环境而定的，