農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地膜回收機的結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要地膜作為一有利于保溫增墑的有效手段，隨著其不斷的發(fā)展，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有很高的地位。但隨之而來的是殘留下來的地膜難以分解，會影響來年作物收成，為解決地膜殘留，防止土地污染。國內(nèi)外的學者提出了不同的解決方案，由于國外使用地膜可重復使用，國外的殘膜回收機械研究重點在于卷膜回收。由于我國的所使用的地膜大多數(shù)較為輕薄，因此我國研究的重點在于使用殘膜回收機械對殘留的地膜進行回收，同時根據(jù)回收時間的不同分為：苗期殘膜回收、耕前殘膜回收及播前殘膜回收三類。本文針對于當前殘膜回收機存在的問題，對夾指鏈式殘膜回收機的起膜機構(gòu)、收膜機構(gòu)、脫膜機構(gòu)分別提出改進意見。關(guān)鍵詞：殘膜回收機；收膜機構(gòu)；脫膜機構(gòu)目錄TOC\o"1-3"\h\u3709摘要 緒論背景和意義農(nóng)用地膜是耕地表面覆蓋的一層由石油化工產(chǎn)物中的聚氯乙烯所制造的農(nóng)膜，大多數(shù)都是PE薄膜，顏色為透明或黑色[1]。通過地膜的覆蓋不僅有利于提高地溫、防蟲、防旱，同時還可以起到保水、增墑的重要作用。因此，經(jīng)過多年的改進與實際應(yīng)用，地膜逐漸形成了一套技術(shù)體系，在全國的范圍內(nèi)發(fā)展。如表1-1所示，查閱我國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒顯示，即便由于塑料地膜對于環(huán)境造成了十分嚴重的破壞，地膜的使用量依舊很大，我國的地膜發(fā)展至2019年的137.9萬噸。表1-1中國地膜使用量由于新疆氣候干燥風沙較大，對于地膜的使用需求很大，如表1-2、1-3所示，據(jù)中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)可得2019年新疆農(nóng)田地膜使用量為全國第一，共使用地膜24.27萬噸占全國使用總量的17.6%，覆蓋面積接近355萬公頃，占全國覆蓋面積的20.13%。表1-2中國各地區(qū)地膜使用量占比表1-3中國各地區(qū)地膜覆蓋面積占比雖然地膜對作物種植有著增溫保墑的作用，但殘留的地膜也會抑制作物來年的生長、收獲。據(jù)塔里木大學統(tǒng)計數(shù)據(jù)[2]，農(nóng)田殘膜量與棉花出苗率呈現(xiàn)負相關(guān)。地膜在新疆棉地里的平均殘留量達到200kg/hm2，這將會大大影響棉花的出苗率，造成作物產(chǎn)量的下降。因此，為了減少農(nóng)田殘膜所帶來的影響，保證作物的產(chǎn)量，針對于農(nóng)田地膜殘留所造成的污染問題，對殘膜進行回收已然迫在眉睫。根據(jù)我們國家多部門聯(lián)合發(fā)布，《地膜污染防治的意見》中明確指出未來三年內(nèi)，我國地膜回收率需要全面提高置80%以上，部分地膜使用大省還需努力達到將地膜全面回收的目標。當下的殘膜回收一般使用兩種方式，一種為人工拾取，這種方法一直延續(xù)至今，但隨著撿拾作業(yè)規(guī)模擴大使作業(yè)強度增大，其勞動力成本升高，效率低等問題突出；另一種方式為機器回收，機械回收是目前推廣的模式，其作業(yè)效率高，可以代替勞動力，是目前回收地膜的一種解決方案。所以為了有效解決殘膜污染帶來的嚴重后果，研發(fā)一種易于推廣、價格適中、整機可靠穩(wěn)定并且殘膜回收率高的地膜回收機器可促進綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀國外較早重視地膜回收機的研發(fā)工作，1900年開始研發(fā)，國外機器回收殘膜分成兩種方法，一種利用卷膜軸旋轉(zhuǎn)卷收，一種運用打捆的方式[3]，國外典型回收機如REF_Ref26058\h圖1-1所示。以色列是世界上最早開始研究殘膜回收機的國家之一，當?shù)馗鶕?jù)實際作業(yè)中對地膜回收速度的要求，當農(nóng)作物一出苗時便對地膜進行回收。當?shù)厮褂玫牡啬ぴ谕寥乐械母采w時間很短，所使用的地膜很厚，抗拉強度很高，可以很容易的進行回收。所以，以色列在回收地膜時一般會使用收卷式進行回收。主要通用的機器由A.V.I公司研發(fā)，通過操縱馬達，使卷膜軸轉(zhuǎn)速與拖拉機轉(zhuǎn)速相適[4,5]，保證收卷式地膜回收機平穩(wěn)運行。法國普遍采用的地膜回收方式為卷筒式，推廣蔬菜地膜清理卷捆機，為了減小卷收膜時的阻力，卷膜前由轉(zhuǎn)動滾刷將地膜表面的土壤及雜質(zhì)清掃置兩側(cè)。機具前進的同時，卷收膜時松土機構(gòu)將殘膜兩側(cè)的土壤翻松起出地膜，卷膜機構(gòu)回收[6]。1993年，美國研究員Sawyer與Roberson，研發(fā)既可以進行地膜回收的同時又對滴灌帶回收的作業(yè)機器[7]，為了防止地膜纏繞影響卷膜軸轉(zhuǎn)動，設(shè)計引導裝置在卷膜機構(gòu)之前。1995年，美國研究者Lavor發(fā)明了卷筒式收膜機器，松土機構(gòu)起出地膜[8]，在卷膜裝置前設(shè)置清理刷子清理地膜表面的雜質(zhì)與覆土掃到兩側(cè)，一方面回收的地膜較干凈，另一方面將地膜上的土壤清理后卷收時阻力較小，隨著機具的前進卷輥軸旋轉(zhuǎn)進行卷收地膜。綜上所述，國外地膜回收主要采用卷收式，由于國外對地膜標準要求較高，地膜自身厚度相對較厚，標準大于0.2mm，地膜自身不易破損，為了保證地膜完整性采用卷收式可較快集中收集地膜，國外機械一般由卷膜、起膜機構(gòu)、清掃刷等構(gòu)成，清掃刷將地膜表面的土壤清掃干凈的同時，起膜機構(gòu)鏟起，卷膜機構(gòu)進行卷收，一些設(shè)置壓縮打包裝置，打包壓縮裝置將其收集成捆方便再次利用。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC1國外典型殘膜回收機國內(nèi)現(xiàn)狀分析由于長時間應(yīng)用地膜，導致我國的農(nóng)作物因為殘留在土地里的地膜受到影響，常常導致來年的作物產(chǎn)量與作物品質(zhì)降低。同時，由于當前殘膜回收機械未受到重視，其發(fā)展的速度很慢。因此，當前國內(nèi)所采用的回收方式主要為人工撿拾回收與機械回收。但隨著近年來農(nóng)業(yè)機械的飛速發(fā)展，人們漸漸發(fā)現(xiàn)利用人工進行收膜雖然勞動強度很大，但回收效率低下，同時回收的地膜品質(zhì)低，難以有效回收，很容易便造成地膜的累積，導致污染加劇，因此由于其高昂的人工成本這種回收方式逐漸被機械化作業(yè)取代。同時，由于地膜自身的化學性質(zhì)，導致其在光照、溫度及水分等自然條件下老化破損的情況十分嚴重，而且大多數(shù)埋在地里的地膜利用人工的方式難以回收，往往會使得土地中有地膜的殘留。針對人工回收殘膜的現(xiàn)狀，研究表明通過利用機械回收可以最大限度的避免地膜在土地里的殘留，可以很好的避免人工收膜的缺陷。目前，國內(nèi)使用范圍最廣的收膜機械一般是依靠收膜的時間進行分類，分為苗期殘膜回收機械、耕前殘膜回收機械以及播前殘膜回收三類[9]。苗期殘膜回收機其中的苗期殘膜回收機械，例如MSM-3型苗期殘膜回收機，該機由懸、掛主梁、機架、起膜輪、起膜導軌、送膜葉輪、卷膜輥、行走地輪、傳動鏈輪和收邊膜裝置等主要部件組成[10]。該殘膜回收機主要采用地膜卷收技術(shù)，主要應(yīng)用于蔬菜地膜與苗期地膜的回收。其工作原理為拖拉機牽引帶動機具前進，由刮土板將覆蓋在邊膜上的土刮去。松土鏟將邊膜鉤起，起膜導軌人土深5-6cm，起膜輪齒將地膜穿透同時利用滾動前進的時候?qū)⒌啬ぬ羝?，挑起后的地膜隨著導膜軌輸送到后上方，送膜葉輪的葉片帶動卷膜輥轉(zhuǎn)動。將整幅膜平整連續(xù)地卷到卷膜輥上,待收起的殘膜卷到一定程度,停機將成卷整體膜卸下，重新裝好卷膜輥后機具繼續(xù)作業(yè)[11]。其實體機如REF_Ref29199\h圖1-2所示。此類機械具有回收效率高、回收后較為清潔等特點，但其工作條件較高，需要在作業(yè)后及時灌水，由此看來苗期殘膜回收機在當前國內(nèi)沒有受到廣泛應(yīng)用是因為苗期收膜會導致作物灌水量增加，與我國北方地區(qū)所使用的滴灌技術(shù)并不適應(yīng)。1.懸掛主梁2.機架3.起膜輪4.地輪5.起膜導軌6.送膜葉輪7.卷膜輥圖1-SEQ圖1-\*ARABIC2MSM-3型苗期殘膜回收機播前殘膜回收機耕前殘膜回收機械是目前市面上使用最為廣泛的殘膜回收機，同時也是較其他兩種方案技術(shù)難度最大。例如CMJ-5型春秋兩用密排彈齒式殘膜回收機[12]，是一種用于耕前進行殘膜回收的機器，拖拉機在前進牽引時，牽引回收靶前移，彈齒入土30～50mm，經(jīng)由密排彈齒將地表和淺層的殘膜進行收集，統(tǒng)一收集至地邊，再通過液壓裝置自行對殘膜進行卸載。同時會對雜草進行清除且有一定的碎土作用。該機所使用的是經(jīng)過設(shè)計的加密排列彈齒，對于田地里殘留的地膜回收效率很高，回收率可達80％以上。機具前進工作幾十米后會升起殘膜機，對殘膜進行清理，并將收集的殘膜堆放在田間。為了減輕農(nóng)民收集運輸殘膜的負擔，該機通過在機架上方加裝了集膜箱，從而將清理后的殘膜裝入箱內(nèi)運至地頭地邊，便于收集利用。具有價格低、機具重量較輕、后期保養(yǎng)少、工作時故障率低等特點，但土質(zhì)適應(yīng)性不好，不易脫膜。其結(jié)構(gòu)簡圖如REF_Ref442\h圖1-3所示。1.集膜箱2.絞接銷3.深淺調(diào)節(jié)輪4.后排彈齒5.前排彈齒6.機架圖1-3CMJ-5型耕前殘膜回收機秋后殘膜回收機殘膜回收作業(yè)主要以秋后殘膜回收為主，其回收對象主要是當年的地膜，由于地膜在田地里使用時間比較久，薄膜常常會出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，加上作物秸稈對于回收的影響，此時進行殘膜回收的難度很大，一般要與秸稈還田機配合作業(yè)，例如兵團農(nóng)二師36團研究的氣吹式秋后殘膜回收機[13]。機架；2.傳動部件；3.地輪；4.起膜鏟；5.切膜輥；6.風道；7.撿膜輥；8.大風機；9.集膜袋圖1-4氣吹式秋后殘膜回收機該機工作原理為先用起膜鏟將壓在土壤下面的地膜挑起，再通過切膜輥將地膜切成膜塊，撿膜輥齒入土并向前運動，同時地表的地膜也被帶動著向前，當撿膜輥齒轉(zhuǎn)出地表時，通過略向前彎的齒尖可以把地膜挑起，挑起的膜塊在風機產(chǎn)生的氣流作用下，經(jīng)風道而吹至集膜袋。該機的優(yōu)勢在于使用氣力對殘膜進行輸送，輸送效果好，且結(jié)構(gòu)簡單方便易于加工，收集的殘膜雜質(zhì)含量較少。但有時會因為氣流通過性而影響撿拾率。主要研究內(nèi)容及研究方案主要研究內(nèi)容（1）夾指鏈式殘膜回收機調(diào)研背景及意義、總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；（2）整機總體方案的確定明確設(shè)計目標，初步設(shè)定整機主要技術(shù)參數(shù)：本設(shè)計旨在研制一種用于棉地殘膜回收作業(yè)，由拖拉機牽引，通過傳動系統(tǒng)將地輪產(chǎn)生動力帶動夾指鏈進行運動，而同時通過傳動系統(tǒng)帶動脫膜裝置進行脫膜作業(yè)，殘膜回收率需要達到90%以上。（3）改進方向及參數(shù)計算；針對于夾指鏈式殘膜回收機中的起膜機構(gòu)進行設(shè)計；針對于夾指鏈式殘膜回收機中的收膜機構(gòu)進行改進，通過對夾指的入土深度、入土角度、夾指鏈的間距等數(shù)據(jù)進行改進，從而提高收膜機構(gòu)的脫膜效率；針對于夾指鏈式殘膜回收機中的脫膜機構(gòu)進行改進，利用曲柄連桿機構(gòu)進行往復運動帶動刮板總成進行脫膜作業(yè)，通過對刮板總成各刮板的間距進行設(shè)計提高脫膜機構(gòu)工作效率；根據(jù)夾指鏈式殘膜回收機的各項基本工作參數(shù)及工作要求對傳動軸進行設(shè)計、計算。（4）三維實體結(jié)構(gòu)設(shè)計；利用Solidworks軟件對機具的各個零件進行單獨繪制，繪制完成后進行總體裝配，繪制總體裝配圖。關(guān)鍵問題基于以上國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合原本夾指鏈式殘膜回收機實際實驗中所遇到的各項問題，為實現(xiàn)夾指鏈式殘膜回收機的改進需要解決的關(guān)鍵問題主要有：1.夾指的各項工作參數(shù)對于收膜效率存在的影響；2.脫膜裝置在脫膜作業(yè)中的各項基本參數(shù)；研究方法和技術(shù)路線運用理論分析法，通過閱讀大量有關(guān)殘膜回收機的文獻，實地觀察夾指鏈式殘膜回收機，運用對比的方法總結(jié)夾指鏈式殘膜回收機的優(yōu)缺點，對其中對本次設(shè)計具有參考價值的機構(gòu)分析其設(shè)計方法及理論；研究技術(shù)路線REF_Ref11780\h圖1-5所示：圖1-5研究技術(shù)路線圖本章小結(jié)本章首先講述了本課題的研究意義與目的，通過對當前國內(nèi)外各種殘膜回收機的研究，了解其身上存在的優(yōu)勢與不足后分析現(xiàn)有殘膜回收機的研究現(xiàn)狀及存在的技術(shù)問題。在此基礎(chǔ)上提出了對夾指鏈式殘膜回收機進行改進的思想，明確了本設(shè)計的研究內(nèi)容。

夾指鏈式殘膜回收機改進主要技術(shù)參數(shù)棉花種植模式隨著新疆棉花種植規(guī)模的逐步擴大，為了提高作物的質(zhì)量，對地膜的使用需求也越來越大，雖然地膜的使用帶來顯著收益，但同時也帶來了嚴重的污染問題，要想更好的解決地膜所造成的環(huán)境污染問題，最好的辦法就是將殘留的地膜進行回收，但目前現(xiàn)有的殘膜回收機都存在著許多不足之處需要進行修改，而本課題所研究的便是對夾指鏈式殘膜回收機進行改進。功能分析殘膜回收機首先要保證殘膜回收率，本殘膜回收機首要具有殘膜回收的功能，為保證回收作業(yè)的連續(xù)性，在回收地膜的同時還應(yīng)當及時脫膜。為保證收膜效率，裝置需對收膜裝置、脫膜裝置進行改進。地膜埋藏在土壤里，為減小收膜時的阻力，在整機兩側(cè)設(shè)有起膜結(jié)構(gòu)，可以起出地膜，推開旁邊的覆土。隨后，收膜裝置中的夾指與夾指鏈將地表的殘膜夾起并向上輸送。當殘膜被加持輸送至上收膜輪時，夾指逐漸張開，部分地膜自行掉落。而尚未自行脫落的地膜隨著脫膜裝置的往復運動，刮板與夾指鏈相接觸，將其刮落，整機為牽引式，還需具有行走功能。參數(shù)確定根據(jù)新疆地區(qū)棉花種植模式及殘膜回收機械國家標準GB/T25412-2010,夾指鏈式殘膜回收機的初步設(shè)計整機主要技術(shù)參數(shù)如REF_Ref3379\h表2-1所示。表SEQ表\*ARABIC2-1整機主要技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)整機尺寸（長×寬×高）/mm3200×2200×2000配套動力/kW≥95作業(yè)幅寬/mm≥2000作業(yè)速度/Km/h≥4殘膜回收率/%≥90%原機結(jié)構(gòu)與工作原理原本的夾指鏈式殘膜回收機總體結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示。1.牽引裝置2.傳動系統(tǒng)3.夾指4.上收膜鏈輪5.脫膜輥6.收膜箱7.清雜裝置8.地輪輪9.收膜鏈10.下收膜輪11.仿形輪12.仿形架圖2-1夾指鏈式殘膜回收機改進前結(jié)構(gòu)示意圖夾指鏈式殘膜回收機[14]通過采用夾持原理對地膜進行回收，機具經(jīng)由牽引裝置與拖拉機相連接，作業(yè)時沿著苗行向前進，傳動系統(tǒng)通過地輪得到動力帶著夾指鏈運動，同時也通過傳動系統(tǒng)帶動脫膜機構(gòu)進行脫膜作業(yè)。當夾指隨夾指鏈轉(zhuǎn)過下鏈輪時，夾指向機組前進方向張開、入土，并在地表土層中滑行，地表殘膜被掛在夾指上，隨著夾指鏈的運動，夾指離開土層，夾指隨即閉合，掛在夾指上的殘膜被夾在夾指與收膜鏈之間并向上輸送；當夾指轉(zhuǎn)過上鏈輪時，夾指再次張開，殘膜在自身重力和脫膜裝置的作用下落入殘膜箱，同時部分殘膜由脫膜裝置脫落，實現(xiàn)殘膜回收。收膜機構(gòu)夾指鏈式殘膜回收機中的收膜機構(gòu)就是用于把殘留在地表的地膜夾起并輸送，其三維圖如圖2-2所示。下方的夾指鏈固定安裝在下收膜輪上，通過雙向的軸套進行固定，而上方的夾指鏈則空套在上收膜輪上，方便其工作時自由轉(zhuǎn)動，在夾指鏈作業(yè)時將通過螺栓張緊裝置對其進行張緊，保證作業(yè)時的穩(wěn)定性。圖2-2收膜機構(gòu)三維圖其中，主要收膜部件為夾指鏈，在本設(shè)計中的夾指鏈是由收膜鏈與夾指組成的，夾指放置在收膜鏈的外側(cè)，一端固定在收膜鏈上，另一端不進行固定，方便對地膜進行收集。由于地膜的強度很小，單個夾指的收集效率很低，難以達成預期收膜效果，因此在收膜裝置上如圖2-2設(shè)置15-20排夾指鏈，以此提高夾指殘膜回收機械的收膜效果，脫膜機構(gòu)脫膜機構(gòu)是殘膜回收機的必要組成部分之一，根據(jù)傳統(tǒng)的滾筒式刮板脫膜裝置在作業(yè)時存在的問題，容易在刮板產(chǎn)生氣流作用力及靜電吸附力的作用下導致二次纏繞致使脫膜效率降低。本次優(yōu)化從改變刮板運動狀態(tài)的角度出發(fā)，通過曲柄搖桿機構(gòu)帶動刮板進行往復運動，從而達到脫膜的目的。主要有刮板總成、曲柄搖桿機構(gòu)組成脫膜機構(gòu)。圖2-3脫膜機構(gòu)三維圖在殘膜回收機進行作業(yè)時，傳動系統(tǒng)通過兩側(cè)的傳動鏈輪帶動刮板總成隨著曲柄搖桿機構(gòu)進行運動，在曲柄搖桿機構(gòu)的驅(qū)動下，刮板總成在上收膜輪處上下運動，與夾指鏈及夾指發(fā)生相對運動，同時與殘膜產(chǎn)生接觸，從而將黏附在夾指與價值鏈上的殘膜刮落，從而實現(xiàn)脫膜作業(yè)。傳動方案夾指鏈式殘膜回收機在進行收膜作業(yè)時，夾指鏈的作業(yè)速度為機組前進速度的0.5倍【】,為了保證夾指的作業(yè)，本設(shè)計中采取地輪帶動夾指鏈傳動的方式。地輪通過鏈輪將動力傳動至夾指鏈輪處，從而帶動夾指鏈進行收膜作業(yè)。動力傳輸路線如圖2-4所示：由拖拉機牽引機組向前運動，從而帶動地輪在地面滾動，因而地輪鏈輪將動力傳輸至收膜機構(gòu)的傳動系統(tǒng)，同時傳輸至脫膜機構(gòu)的傳動系統(tǒng)，從而使得夾指鏈式殘膜回收機進行收膜、脫膜作業(yè)。脫膜機構(gòu)2.鏈條3.鏈輪4.地輪5.收膜機構(gòu)圖2-4傳動方案簡圖本章小結(jié)本章主要是通過對夾指鏈式殘膜回收機的各主要機構(gòu)（收膜機構(gòu)、脫膜機構(gòu)、起膜部分）進行分析，綜合實際作業(yè)時的情況確定初步的改進方案。

夾指鏈式殘膜回收機關(guān)鍵零部件的設(shè)計及計算地輪轉(zhuǎn)速、尺寸及軸的設(shè)計夾指鏈式殘膜回收機在作業(yè)的過程當中，夾指是主要收膜部件，夾指鏈的線速度與收膜作業(yè)的效率直接相關(guān)，因而傳動方案的設(shè)計中，有關(guān)夾指鏈的線速度是最為重要的一部分，而夾指鏈的線速度v公式為：v=式3-3中k為夾指鏈的線速度和機組作業(yè)速度的比值；v1為機組的作業(yè)速度，單位為m/s；r1為下收膜輪的半徑，單位為mm；n1為下收膜輪的轉(zhuǎn)動速度，單位為r/min。綜合實際作業(yè)與田間作業(yè)的要求等各項因素考慮，對k取值為0.5，機組的作業(yè)速度取值1.45m/s，計算可得出夾指鏈的線速度v=0.84m/s，下收膜輪的半徑r1=80mm，則下收膜輪的轉(zhuǎn)速可取值為n1=87r/min。由于地輪與下收膜輪間為鏈輪傳動，因此通過第一級傳動時，小鏈輪1的齒數(shù)為17，而大鏈輪2的齒數(shù)為27。第二級傳動中，大鏈輪3的齒數(shù)為27，小鏈輪齒數(shù)為15。根據(jù)公式計算可得出地輪的轉(zhuǎn)速為：nn1因此，地輪的轉(zhuǎn)速約為77r/min，根據(jù)機具安裝尺寸及田間作業(yè)時的實際情況可得地輪直徑為360mm，則地輪線速度為1.45m/s，與機具實際作業(yè)速度一致。主要軸的設(shè)計確定軸的材料根據(jù)機具實際運行情況及作業(yè)要求，查閱《機械設(shè)計》表15-1，選取應(yīng)用最為廣泛的軸的材料45號鋼，并對其進行調(diào)質(zhì)處理，提高軸的剛度方便其在田地中更好的進行作業(yè)。軸的設(shè)計查閱相關(guān)資料并結(jié)合實際的作業(yè)情況，夾指鏈式殘膜回收機的作業(yè)速度大約為1.45m/s，由d≥A0根據(jù)現(xiàn)有《機械設(shè)計》表15-3查得A0取110，初步估算取d=35mm。該軸需對稱安裝共四個鏈輪，根據(jù)鏈輪相關(guān)尺寸，確定安裝段長為60mm。同時，根據(jù)該軸上縱向由兩個帶座球面軸承進行固定，因此根據(jù)帶座球面軸承的主要安裝參數(shù)B、d以及軸的實際安裝情況共同確定安裝軸承段長為153mm，軸向由螺母進行鎖緊固定，因此車螺紋50mm，同時查閱機械護色劑可知，35mm的軸徑選用10×8平鍵其示意圖如圖所示。圖3-4地輪軸初步結(jié)構(gòu)收膜機構(gòu)的設(shè)計下收膜輪2.收膜鏈3.夾指4.清雜輥5.上收膜輪圖3-1收膜機構(gòu)簡圖收膜機構(gòu)的主要作用是將殘留在土地里的地膜夾起并進行輸送，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下鏈輪固定安裝與下輪軸上，上鏈輪置于上方，其主要作用是在保證夾指鏈在工作時由于張緊裝置的作用使得時刻處于張緊狀態(tài)。夾指鏈的設(shè)計夾指鏈中夾指的設(shè)計確定夾指的材料根據(jù)設(shè)計要求，查閱《機械設(shè)計課程設(shè)計》表13-3，選取應(yīng)用較為廣泛的45號鋼。該材料綜合力學性能較好，通常在正火或調(diào)制下使用。尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計收膜鏈在通過下收膜輪處時，收膜鏈外側(cè)的夾指相對的轉(zhuǎn)動量很小，因此其入土剛度很大，更好的夾取土中的地膜。夾指的入土角度影響著其入土時的剛度與入土深度，角度越小，入土深度、剛度也會隨之降低。同時，除了入土時剛度外夾指的長度也會影響收膜效率，若夾指的長度過長則在相同的收膜鏈中心距情況下，會使得每一根夾指需要夾起的地膜面積更大，容易降低收膜的效率。過短的夾指則常常無法深入土壤，難以夾起地膜，且在田間作業(yè)中較短的夾指會導致殘膜、泥土、秸稈等雜物在下收膜輪處堆積，使得機器連續(xù)作業(yè)受阻。因此，結(jié)合田間實驗的結(jié)果，夾指鏈的工作角度ɑ=40°時，入土深度、剛度較為適宜。而夾指的工作為長度L=155mm效果最好。夾指鏈的總體設(shè)計。確定夾指鏈鏈條材料根據(jù)設(shè)計要求，查閱《機械設(shè)計》表9-1，選取應(yīng)用廣泛的12A號滾子鏈。尺寸設(shè)計由于單個夾指鏈收膜效率十分有限，為提高機具的作業(yè)效率，從而在收膜裝置上同時設(shè)置多排夾指鏈，同時根據(jù)作物收獲后殘膜的強度，兩夾指鏈間距b=110mm。計算確定夾指與收膜鏈間角度1.外鏈節(jié)2.內(nèi)鏈節(jié)3.夾指圖3-2夾指鏈部分結(jié)構(gòu)及受力示意圖收膜鏈所用的是滾子鏈，由外鏈節(jié)與內(nèi)鏈節(jié)鉸接而組成，夾指的一端固定在滾子鏈的外鏈節(jié)兩鏈板中間，在作業(yè)過程中另一端夾指也需要對收膜鏈具有一定壓力，才能使收膜鏈張緊，因此需要將夾指與收膜鏈鏈節(jié)間加上一定的安裝角度θ，以保證在作業(yè)過程中不會出現(xiàn)繃斷的狀況。如圖3-2中所示，夾指鏈在張緊時單個夾指及所固定位置收膜鏈之間間的受力圖，當收膜鏈拉后，夾指以銷軸O為回轉(zhuǎn)中心，F(xiàn)1、F2為夾指兩側(cè)收膜鏈所收到的張緊拉力/N；而N是夾指末端所受到的來自于收膜鏈的支反力/N；L是夾指的有效工作長度/mm；θ是外鏈節(jié)與夾指間的夾角/(°)。以上各個力對于回轉(zhuǎn)中心O的力矩的關(guān)系有：F1lsinθ=NL（3-1）由此可計算出收膜鏈的支反力NN=F由式可得夾指鏈末端所收到的支反力N與收膜鏈的張緊力F1和夾指與外鏈節(jié)間的夾角θ的度數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)。在夾指鏈的作業(yè)過程中，支反力可以提高夾指對于殘膜的夾持能力，為了提高夾持效率，還應(yīng)該考慮由于殘膜自身重力、土壤對于殘膜的拉力、夾指鏈入土角度等因素。同時，θ作為外鏈節(jié)與夾指之間的夾角，若是其度數(shù)過大則夾指在工作過程中難以流暢作業(yè)，因此在對θ進行增大的同時還應(yīng)該及時考慮實際作業(yè)中的情況。由此可知，結(jié)合田間作業(yè)的實況，在不影響滾子鏈運動的情況下，取值θ=20°。張緊機構(gòu)的設(shè)計張緊機構(gòu)是用于提高夾指鏈作業(yè)效率的一個重要部件，通過張緊機構(gòu)可以改變夾指鏈在作業(yè)時期的張緊程度，從而避免夾指夾持到大型異物時使得夾指鏈過度張緊，使得夾指鏈出現(xiàn)問題，進而導致作業(yè)受阻。本設(shè)計中使用螺栓進行張緊，主要由螺栓、支架等組成，通過調(diào)節(jié)螺栓的深度改變對夾指鏈的力來調(diào)節(jié)張緊度，該張緊機構(gòu)并排設(shè)置于收膜架的中部。上收膜輪2.墊塊3.彈簧4.螺栓圖3-3張緊機構(gòu)三維圖如圖所示即為張緊機構(gòu)設(shè)置，通過螺栓對支架進行壓緊，從而對夾指鏈進行張緊調(diào)節(jié)。在田間作業(yè)時，因為地膜的大小、重力等不確定因素，當夾指的夾持力過小會導致殘膜在夾起后輸送的過程中掉落，但若是一味的增加夾指的夾持力度，雖然會使得夾指收膜效果更好，同時也會使得對于滾子鏈的張緊拉力F1、F2更大，容易在遇到堅硬物體時出現(xiàn)斷鏈、脫鏈等現(xiàn)象從而導致無法進行連續(xù)作業(yè)。因此，結(jié)合田間實際作業(yè)情況后，本設(shè)計選用GB5782外六角螺栓M22，長度為90mm，b=50。同時，查閱彈簧設(shè)計手冊，設(shè)計使用的彈簧線直徑為5mm，外徑為30mm，放松時長度為250mm，有效圈數(shù)為15。下收膜輪部分轉(zhuǎn)動軸軸承的選擇滑動軸承一般用于承受較大載荷的情況下，一般價格較高，深溝球軸承價格適中，使用廣泛，維修更換方便，相對于同尺寸的軸徑，其寬度比滑動軸承更小，一般用于低速或者中速的工作場合。本殘膜回收機收膜轉(zhuǎn)速屬于中低速，深溝球軸承剛性和旋轉(zhuǎn)精度較高，更換方便，價格中等，選用深溝球軸承。脫膜機構(gòu)的設(shè)計脫膜機構(gòu)主要由刮板總成、曲柄搖桿機構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。其中，曲柄搖桿機構(gòu)中的曲柄通過傳動軸上的軸承座安裝在機架的兩側(cè)，通過焊接將刮板總成與曲柄軸套相連，同時連桿也焊接在刮板總成上。搖桿通過鉸接的方式接在機架與連桿之間，傳動輪位于兩側(cè)傳動軸的端部。圖3-5脫膜機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖當機組進行作業(yè)時，動力通過兩側(cè)帶輪傳動到搖桿上，使得搖桿隨著作業(yè)帶動刮板進行運動，從而實現(xiàn)對殘膜的刮落。刮板總成的設(shè)計在機具進行脫膜作業(yè)時，刮板在曲柄搖桿機構(gòu)的作用下進行往復運動，當刮板總成運動至夾指鏈的上收膜輪處，將通過刮板將殘留在夾指間的地膜刮落，從而完成脫膜作業(yè)。該機構(gòu)與傳統(tǒng)的滾筒式脫膜裝置相比較，其在作業(yè)過程中與夾指鏈相接觸的次數(shù)頻率更低，通過對刮板的層數(shù)進行設(shè)計，可以增加單個夾指所受到脫膜作業(yè)的的次數(shù)，增強脫膜的效率。但是若一味的增加刮板的層數(shù)，則會使得殘膜難以從刮板上分離，同時也會增加作業(yè)消耗，因此設(shè)置刮板層數(shù)為單層。刮板2.加強筋3.安裝架圖3-6刮板總成部分結(jié)構(gòu)簡圖刮板總成由安裝架、加強筋、刮板等組成，刮板有1層，共17片。其軸向的安裝間距為120mm，相鄰兩刮板間設(shè)置20mm的安裝間隙，避免由于刮板間隙過大而導致刮板無法與經(jīng)過上鏈輪的夾指鏈相接觸，同時能夠有效避免因間隙過小而引起與夾指鏈的碰撞導致機具的連續(xù)性降低。根據(jù)實驗可得，單個刮板的寬度約為100mm，長度L≥130mm時效率最高。由于機具的工作環(huán)境，為避免由于作業(yè)過程中慣性力引起的刮板形變，從而選擇150mm長度的刮板可有效避免對工作性能的影響，可以順利作用直至夾指的根部。而加強筋將固定安裝在安裝架上，選用材料為45號鋼，長度為100mm，在加強筋的作用下，刮板在與夾指和夾指鏈的接觸過程中不容易發(fā)生形變，不會影響到脫膜的效果。曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計圖3-7曲柄搖桿結(jié)構(gòu)簡圖由于刮板需要進行復雜的往復運動才能達到脫膜的最終目的，因此選擇曲柄搖桿機構(gòu)進行驅(qū)動，因為曲柄搖桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)較為簡單、加工更為方便，且曲柄搖桿機構(gòu)可以很輕松的驅(qū)動從動件進行復雜的運動。1.夾指2.夾指鏈3.上收膜輪4.刮板末端運動軌跡5.刮板6.曲柄搖桿機構(gòu)圖3-8曲柄搖桿機構(gòu)運動軌跡示意圖該機機構(gòu)的運動軌跡示意圖如圖所示，其中OA為曲柄，AB為連桿，BC為搖桿，OC為機架，AD為連桿AB的的連接部分，代表刮板。曲柄搖桿機構(gòu)開始工作的時候，由帶輪帶動整個曲柄搖桿機構(gòu)進行往復運動，而此時的AD（刮板）也因此在沿著運動軌跡進行運動，經(jīng)過一系列運動至上收膜鏈輪處與夾指、夾指鏈相接觸，進行脫膜。因此，根據(jù)曲柄搖桿機構(gòu)中曲柄存在的條件，圖中的各桿件應(yīng)滿足的條件為：l由此公式并結(jié)合機構(gòu)在實際作業(yè)中所遇到的情況[17]，初步對各段長度進行確定，其中曲柄長度為170mm，連桿長度為370mm，搖桿長度為290mm，機架長度為445mm。同時，機具的安裝位置：曲柄的回轉(zhuǎn)中心與上收膜輪正中心的水平安裝距離約為290mm，豎直安裝距離為200mm，當機構(gòu)如此安裝時方能將黏附在夾指、夾指鏈間的殘膜刮落。壓緊機構(gòu)的設(shè)計由于夾指需要插入地面方能對地膜進行回收，而田間的地形較為復雜，若是下收膜輪的離地距離過大，則會導致夾指無法進入地面，降低收膜效率，而此時通過壓緊機構(gòu)會給予下收膜輪一個向下的作用力，使得作業(yè)時下收膜輪套盡可能貼近地面。其結(jié)構(gòu)如圖所示，其中壓緊彈簧套在導桿上，導桿設(shè)在機架上，通過調(diào)節(jié)張緊螺母可以更好的適應(yīng)地形。銷子2.擋板3.導桿4.壓緊彈簧5.張緊螺母6.耳板7.銷軸圖3-9壓緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖下收膜輪隨著地面起伏，當?shù)孛孢^高時下收膜輪會相對于機架上升，此時壓緊彈簧會被壓縮，此時為了防止彈簧變形會給收膜架一個向下的作用力，使得夾指鏈深入相同的土層；當?shù)孛孢^低時，下收膜輪會相對于機架下降，而此時壓緊彈簧會伸長，同時給收膜架一個向上的作用力，避免夾指如土過深。根據(jù)夾指所受到的作用力及機架對彈簧的力，并結(jié)合彈簧設(shè)計手冊，選用材料為碳素彈簧鋼絲的Ⅰ類C級彈簧，壓緊彈簧直徑為?？偨Y(jié)與展望總結(jié)本文全文圍繞著對于傳統(tǒng)的夾指鏈式殘膜回收機的改進，希望通過提出的方法能夠提高該機型的作業(yè)效率、降低機器制造成本。因此，針對于目前夾指鏈式殘膜回收機的各個機構(gòu)提出了改進方案。針對與原本的收膜機構(gòu)進行改進，通過田間作業(yè)的實際情況與受力分析后進行計算，對與夾指的如圖深度、夾指的長度、夾指鏈的間距進行改進，提高了夾指的作業(yè)效率以及對于殘膜的拾取效率。針對于原本的脫膜機構(gòu)進行改進，采用曲柄搖桿機構(gòu)，使得刮板可以更好的進行脫膜作業(yè)。針對于實際作業(yè)中遇到土地不平整的問題，通過設(shè)計壓緊機構(gòu)對于收膜機架進行實時調(diào)整，避免作業(yè)難以進行。本夾指