铺膜机自动拉膜与切膜装置设计

摘要 现有的田间铺膜机种类繁多，样式各异。无论是单一结构功能的覆膜机，还是复合结构功能的覆膜机，均需辅助人员配合作业才能顺利完成铺膜作业。为此，设计了铺膜机自动拉膜和切膜装置，可省去辅助人员作业，提高效率，节省人力。

关键词 田间铺膜机；辅助人员；自动拉膜；切膜；装置设计

中图分类号 S223.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）03-0211-02

Abstract There are many kinds of field film spreading machine and they have different style.Whether it is a single structural function of the film laminating machine，or composite structure function of the film laminating machine，they need auxiliary staff to complete the work in order to successfully complete the work.To this end，the film laying machine automatic pull film and film cutting device were designed.The machine could save the assistant personnel operation，improve the efficiency and save the manpower.

Key words field laying machine；auxiliary personnel；automatic pull film；cutting film；machine design

地膜覆盖栽培技术，可以减少土壤水分蒸发、提高土壤保墒能力、提高地温、保证作物出苗率，同时还可以起到防病虫、防旱抗涝、改进地面光热条件的功效。种植过程中采用地膜覆盖技术可大幅度提高农作物的产量和品质。全球粮食危机暴发，如何解决粮食危机成为热议的大背景下，地膜覆盖栽培技术得到了快速的发展[1]。我国干旱半干旱区面积广大，约占国土总面积的51%[2]。对于玉米、高粱、甜菜等旱地作物，采用地膜栽培技术可有效提高作物的产量和品质。地膜覆盖栽培技术投资少、见效快、收益高[3]，因此针对不同作物，根据其种植方式和农艺的要求，功能各异，种类繁多的覆膜机也应运而生。

现有的田间覆膜机可以一次完成开沟、压膜、覆土等作业[4]，但不足的是，铺膜开始时，除动力操作人员外，还需辅助人员进行拽膜、地头压膜覆土。单程作业完成时，又需辅助人员将膜切断。这种作业方式，一般需配备1～2名辅助人员，同时也影响作业效率的提高，为此对铺膜机自动拉膜和切断装置进行专项研究，以提高铺膜机的自动化程度。

铺膜机自动拉膜和切断装置的研制，无需辅助作业人员，铺膜工作仍可顺利完成，不仅提高了铺膜机的自动化程度及工作效率，而且还减少了人力资源的浪费。

本设计解决的关键问题：采用直流电机控制的双辊拉膜机构拉膜，并配合设计中间覆土及压膜机构，代替完成铺膜开始时辅助人员进行拉膜、地头压膜覆土的作业；采用线性电机控制锯刀直线往复运动，简便快捷地实现切膜工作。

1 整机方案设计

1.1 整机结构

该铺膜机的具体结构如图1所示。整机主要由机架、起土装置、挂膜装置、拉膜机构、切膜装置、中间覆土及压膜机构、薄膜两边覆土机构等组成。整机结构简单，操作简便，维修方便。该设备投入生产使用，可促进农民增产增收，产生良好的社会效益。

1.2 工作原理

整机为后置式，采用三点悬挂机构将其与四轮拖拉机连接。铺膜机开始作业前，先启动双辊式拉膜机构直流电机，操作人员将薄膜送入双辊机构，由双辊机构拉拽出足够薄膜。铺膜开始后，正“八”字的起土犁起土，拽出薄膜随拖拉机前进动力拖拉开，中间覆土及压膜装置随拖拉机前进动力转动，并压膜覆土，覆土圆盘实现薄膜两边压土。单程作业完成，启动直线电机，带动锯条实现直线运动，将膜切断。薄膜切断后，锯刀自动回程，同时关闭双辊机构直流电机。新的行程开始时，薄膜仍在双辊之间，启动其直流电机后，无需人员将薄膜送入双辊机构，其他动作重复即可顺利完成铺膜。采用直流电机驱动的双辊拉膜机构、直线电机带动膜切断装置等，以方便驾驶员的操作和控制。

1.3 主要技术参数

主要技术参数如表1所示。

2 主要零部件设计

2.1 机架

机架设计为可调机架，可满足不同膜宽薄膜的铺设。通过主支架调节及各部件支架二者同时调节，以最小的空间尺寸实现最大尺寸结构的调节。机架及调节装置如图2所示。

2.2 双辊拉膜机构

2.2.1 双辊材料的选择。该机构的设计参考了双辊塑料覆膜机构。鉴于田间薄膜材料的物理性能不同于塑封塑料膜，采用双辊拉膜机构对薄膜进行拉拽，辊子材料的选择成为关键。为了保证薄膜被双辊机构拽出，同时适应田间作业环境，辊子采用流水线专用滚筒，并对辊子进行外表面包胶处理。流水线专用滚筒在生产作业中具有机械强度好、机电绝缘性良好、牢固耐磨、轻质等优点，可以满足双辊拉膜机构对辊子材料的选择要求。

2.2.2 双辊机构的作业原理。铺膜作业时，由电机输出轴带动带轮传动，将动力传给齿轮轴，2个相同型号的齿轮啮合传动，实现双辊子反向同转速转动，进而将薄膜拽出。双辊拉膜机构如图3所示。

2.2.3 双辊机构电机的选择。根据作业原理，双辊拉膜机构在整个铺膜作业中都要工作，因此必须让拉膜的速度与作业速度差保持在允许的范围内；否则，将会影响铺膜作业的质量和效率。通常，铺膜机的作业速度为2～8 km/h，即为0.55～2.22 m/s。此速度也是薄膜被拽出的速度，其计算公式如下：

式（1）中，v为薄膜被拽出的速度；D为辊子外径；n为辊子的转速。则：

计算出辊子的转速为177～708 r/min。

因此，电机应和驱动器配合使用，适时地调节电机转速，使其满足作业要求。

2.3 切膜机构

用直线电机带动锯条做直线往复运动，将薄膜切断。切膜机构如图4所示。

2.4 中间覆土及压膜机构

为了减少动力源，简化结构，该机使用中间覆土及压膜机构。压膜及覆土圆滚通过轴承安装在支撑矩形管架上。铺膜时，该机构的小圆盘将推起的土送入压膜及覆土圆滚两端，圆滚随拖拉机牵引动力旋转，进入圆滚端部的土壤由其内部螺旋结构送到圆滚中间的出土口[5]，将土壤压到薄膜中间，实现薄膜的压膜及中间覆土。

3 结语

铺膜机自动拉膜和切膜装置的设计使用，可大大提高铺膜作业效率。该机结构紧凑，操作简便，维修方便。但是，在实际的农田试验中还需要不断地改进和优化结构设计，使其结构更完善，从而更好地完成铺膜作业。

4 参考文献

[1] 安长江.地膜覆盖机现状与分析[J].农机质量与监督，2014（7）：15-17.

[2] 张德奇，廖允成，贾志宽.旱区地膜覆盖技术的研究进展及发展前景[J].干旱地区农业研究，2005，23（1）：208-212.

[3] 赵晋，黄S，徐锦大，等.垄作覆膜机具的现状与发展[J].试验应用，2015（4）：46-48.

[4] 石铁，许剑平，孙文峰.1M-1型大小垄通用覆膜机的研究设计[J].农机化研究，2000（4）：74-76.

[5] 罗海玉，汪利林，折立旺.小动力全膜双垄沟覆膜机设计与试验[J].农业机械，2013（10）：131-134.