柔性自回位绕齿式自动卸膜机构的设计及应用

刘晓丽，陈 娟，赵新平，马明义

（1.甘肃洮河拖拉机制造有限公司，甘肃 定西 730500；2.甘肃省农用动力机械工程技术研究中心，甘肃 定西 730500，3.甘肃洮河拖拉机制造有限公司工业设计中心，甘肃 定西 730500，4.甘肃洮河拖拉机制造有限公司企业技术中心，甘肃 定西 730500）

废旧农膜机械化回收技术在经历了十几年的发展后，已经形成了多种结构型式的捡拾机。在环境保护及回收利用的大环境下，对地膜更高效、更干净地回收成了新的技术难题。现有机具对于废膜从地表捡起已经大部分能做到，也能缠绕到卷膜辊上。但存在卸膜困难，可靠性差、效率低等问题。

针对上述存在的问题，甘肃洮河拖拉机制造有限公司研发团队进行液压自动卸膜关键技术攻关，设计出了柔性自回位绕齿式自动卸膜机构[1-5]，该机构使绕膜齿可以在卸膜时不用拆卸、不会发生刚性损坏，同时还可更省力、更方便地将卷膜辊上紧紧缠绕的残膜卷自动卸下。

通过设计确定及反复性能试验，柔性自回位绕齿式自动卸膜机构现已成功应用于旋齿式液压自动卸膜废膜回收机产品。该机型一次进地可完成膜杂分离、残膜高效回收、液压自动卸膜作业功能，且具备工作可靠性好、拾净率高、卸膜简单方便，回收的残膜可方便再利用等特点，适宜于玉米、棉花、马铃薯、蔬菜等作物废膜回收作业。

1 柔性自回位绕齿式自动卸膜机构的设计

现有卸膜机构类型众多，但存在卸膜困难，可靠性差、效率低等问题。如采用圆柱形卷膜辊的卸膜机构，膜卷从辊上人工卸下，费力费时；采用圆锥形、圆柱形液压卸膜机构，存在工作可靠性差、效率低等问题。针对上述存在的问题，进行液压自动卸膜关键技术攻关，设计出了柔性自回位绕齿式自动卸膜机构。

1.1 结构组成

设计的柔性自回位绕齿式自动卸膜机构，见图1，该机构的应用实现了液压自动卸膜，解决了现有机型存在的问题。

图1 柔性自回位绕齿式自动卸膜机构Fig.1 Flexible self return gear winding automatic film unloading mechanism

1.2 工作原理

该机构工作时，驱动装置工作，动力输入至外挂链轮组，外挂链轮和其上固定的主动拨杆，由主动拨杆拨动被动拨杆转动，从而使内套堵头、卷膜辊轴转动，链轮固定套在链轮固定套滚轮的凹槽内转动，长绕杆和短绕杆随着卷膜辊轴转动，推动十字退膜盘在退膜盘滚轮的凹槽内滚动。卷膜辊轴转动时带动栅条锥形卷膜辊转动，将残膜缠绕在长绕杆和短绕杆上，在栅条锥形卷膜辊上缠绕的膜达到一定质量时，停止动力输入，操作液压控制油缸带动滑管臂向外侧沿着滑轮移动，滑管臂末端的轴承座带动栅条锥形卷膜辊向外侧移动，因外套固定，退膜装置和外挂链轮组都不会向外移动，只有卷膜辊及其上安装的柔性自回位绕齿装置与膜卷一并向外移动，退膜盘因其中间十字形之外的部位处于相邻组的长绕杆和短绕杆之间，对该部位的膜卷起到向内推动的作用力，膜卷沿着锥形的卷膜辊剥落，卷膜辊向外移动当绕膜齿碰到退膜盘时，因其安装在卷膜辊轴内的部分为回位簧和钢丝绳，都具有柔性，可使绕膜齿在作用力下向内倾斜，直至绕膜齿全部从内套内脱离，此时在回位簧和钢丝绳的作用下，绕膜齿回复到垂直与卷膜辊轴的位置。当十字退膜盘将卷膜辊上的膜全部退下后，操作油缸使滑管臂带动锥形栅条式的卷膜向内移动，绕膜齿在内套的阻挡下，向外侧倾斜，直至绕膜齿完全通过十字退膜盘，回位至正常状态，完成在液压作用下实现自动卸膜。在右卷辊上内接头和左卷辊上外接头接触时，内接头的锥形尖端插入外接头，保证不会被卡住。

1.3 创新点

①柔性自回位绕齿式自动卸膜机构，实现液压自动卸膜；②栅条锥形卷膜辊，退膜阻力小，便于退膜；③拉簧自回位挑膜齿，实现挑膜，在退膜时随受力方向自由滑出，退膜后在拉簧作用下回位，与绕辊垂直；④外挂十字退膜盘，与卷膜辊同时转动相对静止，避免了相互运动时废膜侵入卡死。

2 柔性自回位绕齿式自动卸膜机构的应用

设计的柔性自回位绕齿式自动卸膜机构，现已成功应用于旋齿式液压自动卸膜废膜回收机产品，见图2。该机具通过进行起膜、送膜、集膜、液压卸膜作业，完成对土壤浅层及地表残膜的回收，残膜拾净率超过90%。

图2 旋齿式液压自卸废膜回收机Fig.2 Rotary gear hydraulic dump waste film recycling machine旋齿式液压自卸废膜回收机作业参数见表1。

表1 旋齿式液压自卸废膜回收机作业参数Tab.1 Operating parameters of rotary gear hydraulic dump waste film recycling machine

3 田间试验与分析

分别对采用柔性自回位绕齿式自动卸膜机构、采用圆柱形卷膜辊卸膜机构和采用圆锥形、圆柱形液压卸膜机构的残膜回收机机型进行田间试验，见图3。

图3 田间试验Fig.3 Field experiment

经反复试验，采用柔性自回位绕齿式自动卸膜机构的旋齿式液压自卸废膜回收机实现了液压自动卸膜，其与采用圆柱形卷膜辊卸膜机构和采用圆锥形、圆柱形液压卸膜机构的残膜回收机机型相比，采用该结构的残膜回收机机型具备卸膜简单方便、用时短，工作可靠性好、效率高特点，切实解决了现有残膜回收机存在着的问题。

4 结论

设计的柔性自回位绕齿式自动卸膜机构，实现了液压自动卸膜，解决了现有机型卸膜困难，工作可靠性差、效率低的问题。采用柔性自回位绕齿式自动卸膜机构的形成的旋齿式液压自卸废膜回收机，通过进行起膜、送膜、集膜、液压卸膜作业，完成对土壤浅层及地表残膜的回收，残膜拾净率超过90%。该机具性能满足农艺要求，适用于双垄沟、平作农田残膜的回收，充分发挥了农业机械化技术及装备在推进农业绿色发展中的主要作用，促进了农业绿色可持续发展。