一种自行式农业机械动力系统的制作方法

本专利涉及农业用地膜清理、回收和再利用领域，更具体的说是一种自行式农业机械动力系统。

背景技术：

三十年前农用地膜推广，帮助中国农业增产增收。目前，我国地膜技术开发和覆盖地膜的使用量已经居世界第一位。随着农用地膜多年来不断推广和应用，残留在农田里的地膜越来越多，在自然条件下上百年都得不到降解，严重污染着环境。残留地膜危害主要表现在以下几方面：一、破坏土壤结构，影响耕地质量和土壤的透气性和透水性，致使农作物产量下降；二、残留地膜中的有害物质，使农作物根系无法生长而死亡，或则是该毒性致使农作物生长缓慢或黄化死亡；三、大量残留地膜存在于耕耘层，残留地膜缠绕造成农耕设备的机械工作部件不能转动，影响农机作业；四、未清理或清理出来弃于地头的残留地膜，被大风吹起四处散落，严重影响农村环境。

废旧地膜污染问题已经是世界很多国家面临的一个“顽疾”。防治农田“白色污染”已经成为世界各国当前一项刻不容缓的工作。废旧农用地膜的回收治理工作也是我国高度重视、重点扶持的项目之一，而且也是关系日后子孙后代生存发展的重要举措！

目前治理废旧地膜污染的方法主要有：

一、推广生物降解可回收环保型地膜，减少农用地膜“白色污染”，但现有技术中，无论是液态膜、光降解膜或者是纤维膜等生物降解膜，在农业生产试验中或多或少都存在问题，特别是技术不成熟以及市场价格因数致使生物降解地膜多年来难以推广。我国北方及西北大部分地区的作物栽培仍需要全程覆膜，但是生物降解型地膜由于其价格偏高，是一般农用地膜的两到三倍，农民根本无法承担。技术的不成熟也是推广的重要障碍，降解地膜在农业生长后期往往失去保墒、保温性能，有的膜甚至还没有过农作物生长期就已经风化。

另一严重的问题是，生物降解地膜降解后的脆片由于含有淀粉，植物纤维等有机质，容易与土壤颗粒胶合，回收难度比普通农用地膜更大，一般不予回收。但是生物降解地膜长期大量埋在土壤里，究竟会不会对土地造成影响，是不是完全降解为无害的碳水化合物并未经过科学论证，暂时没法确定。但是大量的人造化合物进入土壤内，可以预见极有可能带来隐蔽性更强、致使土地无法种植农作物污染物问题。该问题随着科技检测水平的不断提高，生物降解地膜降解后的残留化合物对土地的影响一定被人们逐渐认识和发觉，这将重复着“污染-治理-再污染-再治理”的老路，那今天我们这代人将如何去面对日后我们的子孙后代？

即使是生物降解地膜能够完全的降解，但是该新型地膜的应用并不能减少现在已经残留在农田中的废膜，即新型地膜的应用无法解决目前已经对土地造成严重污染的地膜问题。

二、采用人工和机械回收相结合的措施，花费大量人力物力，通过人力手工或耙子回收土壤表面残留的地膜，现有回收废膜机械主要是拖拉机牵引多层梳型耙子或环形滚动钉齿式残留地膜清除机，也有部分新型的废膜机械回收埋在泥土中的地膜(0～8cm深度)。但是上述方式均只能对农田表面的大张废膜进行捡拾，而对清除每年不断增加残留在土地耕作层(10～30cm深度)之间的废膜则毫无效果，因为该深度的地膜由于埋藏多年，已经与土壤结成一体，通过机械的方式进行回收，刨起力度太小则无法将该深度的地膜拉出，刨起力度太大则容易拉断地膜，同样无法拉出地膜。而且上述方式只能用于回收面积较大，较长的地膜，对于地膜碎块完全没有办法，小面积的地膜根本就无法通过上述方式耧出去。对于回收的地膜，很多处理的方式是堆积起来进行焚烧，造成对空气的二次污染。根据相关研究数据显示，即使采用大量的人力物力进行回收，耕种满10年农田土壤中每亩仍含有17公斤残留地膜，耕种满20年农田土壤中每亩仍含有28公斤残留地膜，耕种满30年农田土壤中每亩仍含有45公斤残留地膜。随着土地耕种期的延长，农田里残留地膜数量将迅速增加，50年后该土地将无法耕种，即使是现在，农作物的成活率也随着土壤内地膜的含量的增加而下降。因此，如何处理目前我国东北、西北等地区耕地残留地膜的问题，恢复土地的种植能力是关乎我国民生和未来国家战略的大问题。

为解决上述技术问题，本专利申请人设计了多个技术，如中国专利201310375581.2号，名称为：残留地膜回收方法及回收机组；201320515681.6号，名称为：地膜回收机组的风选泥土薄膜分离系统；201320523024.6号，名称为：地膜回收机组的泥土薄膜分离系统；201320515685.4号，名称为：地膜回收机组的土地翻松旋耕输送系统；201320522762.9号，名称为：地膜回收机组的残膜收集和压缩打包系统；以及201320523022.7好，名称为：农田深层残留地膜回收机组等。经过实际使用，这些技术很好的解决了上述农田地膜残留的问题，但由于这些技术采用的是全新纯物理、自动化的方式进行农田地膜回收，依然存在一部分技术上的不足。如该技术所涉及的设备为采用拖伇式结构，没有自主行进动力，需要由拖拉机或汽车拖动，这样就大大增加设备的长度，在农田间行进转弯十分不便。其次，该设备多处需要大动力来带动，但该设备结构明显无法安装多部采油机来带动，采用传统的单部柴油机设备，则需要复杂的传动系统来传输动力，这就大大增加了设备的设计难度和使用的可靠性。另外，回收的农田地膜含有大量的泥土，在分离的过程中，仅依靠叶片所带来的风力来带动地膜定向移动显然不足，导致分离效果较差。由此可见，上述技术方案依然存在较多改良的空间。

技术实现要素：

本专利旨在克服现有技术方案中的至少一种不足，提供一种不仅能够地表而且能够将埋藏于地面之下的残留地膜进行回收的自行式农业机械动力系统。

本专利通过以下技术方案解决上述技术问题。

自行式深层净化农田残留地膜回收机组，其具有自身行进动力，具体结构包括：车身主体，将地膜和泥土翻松的旋耕系统，将翻松的地膜和泥土铲起并输送的传送系统，将泥土和地膜分离的分离系统，收集地膜并打包的收集打包系统；所述旋耕系统、传送系统、分离系统和收集打包系统沿车身主体自前向后依次安装，相对于申请人之前的技术方案其最大的改变就是车身具有自主行进动力。具体的改良结构是，所述车身主体包括：车身架，用于承托上述各个系统，包括前部、中部和后部；前轮系统和后轮系统，用于支撑整个机组行进，分别设置在所述前部和后部；驾驶舱，用于操控整个机组，设置在所述前部；动力系统，至少用于驱动所述前轮系统、后轮系统和分离系统，所述动力系统采用分布式液压电机系统分别驱动前轮系统、后轮系统和分离系统。

从上述技术方案可见，本专利为一种具有自主行进动力的深层净化农田残留地膜回收机组，相对于现有拖伇式的结构，本专利具有长度短，高度低等优点，可以在农田间更加灵活的行进，具有较高的环境适应能力。本专利的另一特点是抛弃传统的柴油机作为动力驱动设备，转用分布式液压电机系统来分别作为设备上各个主要动力的驱动设备。液压电机就是液压马达，液压马达亦称为油马达，具有体积小、重量轻、结构简单、工艺性好、对油液的污染不敏感、耐冲击和惯性小等优点。主要应用于注塑机械、船舶、起扬机、工程机械、建筑机械、煤矿机械、矿山机械、冶金机械、船舶机械、石油化工、港口机械等，但在这些传统应用中，液压电机都作为单机使用。本专利采用多个液压电机分别驱动不同的设备，如前轮系统、后轮系统和分离系统等，这些液压电机分布在设备上的不同位置上，毗邻各个被驱动的设备，然后将各个液压电机通过油管连接起来，形成统一控制的分布式液压电机系统。由于液压电机体积小、扭矩大、转速高，而且油管分布具有很高的灵活性，因此特别适用本专利在同一设备上多个位置需要动力的结构，并且大大缩小了整个机组的体积，能够将行进动力一并集成在单部设备上，而且工作的稳定性更高，维护更加方便。

所述动力系统采用分布式液压电机系统的具体结构具体包括：发动机或电动机，用于提供动力；燃料箱或电池，用于向发动机或电动机提供动力源；至少三部分布式液压电机分别安装车身架相应位置，用于驱动前轮系统、后轮系统和分离系统；液压油箱，用于向所述液压电机提供液压动力；液压泵系统，用于分别控制液压油箱向不同液压电机提供相应的液压动力，液压泵系统由发动机提供动力，由驾驶舱控制；液压管道，用于连接液压泵系统和液压电机传送液压动力。在该系统中虽然也用到了传统的发动机或电动机，但该设备主要是用于给液压泵系统提供液压动力，无需采用很大功率的设备，另外液压泵系统为集中设置，因此只需一步发动机或电动机即可。所述液压泵系统为各个液压电机的液压控制装置，通过控制液压的大小，可以控制不同液压电机的转速和扭矩，从而控制机组的行进速度或分离系统的转速等等。所述液压管道一般采用柔性油管，液压泵系统通过液压管道来向液压电机传递液压动力，液压管道分布可以十分灵活，不受机械结构的限制，而且没有复杂的传动配合结构，因此有利于缩小设备体积，提高稳定性。

由于在分布式液压电机系统上增加液压电机的成本很低，因此可以减少很多动力传动设备，只需在需要动力的位置上直接安装液压电机即可，因此在本专利中，还包括用于驱动所述传送系统和收集打包系统两部液压电机。这样相对于现有的设备来说，减少了大量的传动和控制机构，设备集成度更高，更加简单，运行的稳定也就更高，维护维修的难度也大大降低，甚至可以直接置换损坏的液压电机或液压管道，来实现快速维修的目的。

本专利为在农田间作业的设备，由于农田地面高低不平，传统的农机或汽车等脚踏式油门由于车体的颠簸，往往导致控制不精准，控制难度大，只有熟练的司机才能灵活操作。为了适用农田间作业，减小控制难度，本专利所述驾驶舱对用于驱动前轮系统、后轮系统的两部液压电机采用多级定速油门控制，使在同级油门下，所述前轮系统、后轮系统恒定速度支撑整个机组行进，不同级的定速油门控制的行进速度不同。由于本专利采用的是液压电机作为前后轮系统的驱动设备，只需控制这两部液压电机的输出压力恒定，便可以控制其转速和扭力输出恒定，因此采用多级定数油门控制的结构，不仅能够解放驾驶员的脚，而且运行更加稳定。这也是在农田间作业时，农机的行进速度一般不高，而且多数时间处于匀速行进的特点，决定了多级定速油门控制更适用于此类设备。

本专利前后轮系统分别采用不同的液压电机带动，具体的结构是所述后轮系统包括两个后轮，同步带动两个后轮的第一变速器和第二变速器，带动第一变速器和第二变速器的第三变速器，所述第三变速器由一个液压电机驱动。从该结构可以看出该机组采用的是全时四驱的结构，具有更高的越野能力，使得该设备具有更高适应农田的能力。另外，所述前轮系统包括两个前轮，同步带动两个前轮的第四变速器，所述第四变速器由一个液压电机驱动。前后轮系统采用不同的变速器结构，这是由于前轮承重较轻，所需要避让的其他设备不多，因此仅采用一级变速器，即第四变速器即可。后轮系统由于承重大，所需扭力也大，本专利多数重量较大的设备都设置在车身架的后端，而且需要避让的设备也多，因此采用两级变速器来驱动，即第三变速器为一级，第一和第二变速器为二级，以达到增加扭矩、方便安装的目的。

基于上述该设备的重量主要集中在后半部分，因此为了使得机组行驶更加平稳，本专利所述后轮直径大于前轮直径。结合实际使用的经验，优化具体尺寸，所述后轮直径在1.3～1.5m之间，前轮直径在1.1～1.3m之间。

所述农业机械还包括传送系统，具体包括前端的铲板和对接铲板后端的多级输送带，铲板与输送带均倾斜设置，多级输送带自前向后斜率逐级增加，最后一级输送带后端对接所述分离系统，所述传送带采用液压电机驱动。

所述农业机械还包括分离系统，具体包括具有进料端和出料端的壳体、设置在壳体内的过滤网和设置在过滤网内的叶轮机构，叶轮机构通过动力系统带动，所述过滤网沿壳体内侧壁分布，与侧壁保持一距离，所述叶轮机构包括叶轮轴和在叶轮轴上呈十字分布的叶片，所述叶轮机构采用液压电机驱动。

出料端设置有负压风机，负压风机形成负压空气流带动地膜从所述进料端向出料端运动，所述负压风机采用液压电机驱动。

本专利相对于现有的设备，结构更加紧凑，具有自行动力，且驱动系统设计合理，能够在农田中灵活行进，具有很高的实用性。采用现有的设备对地膜和杂质进行预处理，方便后续分离，改进传送系统使其具有更高的强度，能够传送机组的实际吞吐量，经过优化以后的分离系统能够更好的分离地膜和杂质，且具有更高的分离效率，改良后的打包系统更具有实际实用性。

附图说明

图1为本专利实施例的结构示意图。

图2为图1中车身架的结构示意图。

图3为图1中分布式液压电机系统的模块示意图。

图4为图1中车身前后轮系统的结构示意图。

图5为图1中传送系统的结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为图1中分离系统壳体内部结构示意图。

图8为图7的横向结构示意图。

图9为图1中部分分离系统及收集打包系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合上述附图举例对本专利做进一步的说明。实施例用于示例说明所采用的上述附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示的一种自行式深层净化农田残留地膜回收机组，其结构包括：车身主体100；将地膜和泥土翻松的旋耕系统200，该系统直接采用秸秆还田旋耕一体机，为现有技术，对其结构不做进一步的赘述；将翻松的地膜和泥土铲起并输送的传送系统300；将泥土和地膜分离的分离系统400；收集地膜并打包的收集打包系统500；所述旋耕系统200、传送系统300、分离系统400和收集打包系统500沿车身主体100自前向后依次安装。

结合图2可以进一步了解，所述车身主体100包括：车身架110，用于承托上述各个系统，包括前部111、中部113和后部112；前轮系统121和后轮系统122，用于支撑整个机组行进，分别设置在所述前部111和后部112；驾驶舱130，用于操控整个机组，设置在所述前部111。车身架110的中部113高度低于所述前部111和后部112，所述前轮系统121设置在前部111与中部113的过渡位置下方，所述后轮系统122设置在中部113与后部122的过渡位置下方，所述驾驶舱130和旋耕系统200分别设置于前部111的上下方，所述传送系统300设置于中部113上方，且其前端延伸至前部111下方，所述分离系统400和收集打包系统500设置于后部113上方。车身架110中部113上设有架设于传送系统300前端上方的支撑架114，动力系统140设置于支撑架114上。

具体的尺寸是所述车身架110的前部111和后部112等高，高出中部113高度h为1m，前部111与中部113之间、中部113与后部112之间设有倾斜过渡部115。所述前部111长度D1不超过1.5m，所述中部113长度D2为3.3m，所述后部112长度为3.3m，适当调整所述倾斜过渡部115横向距离D4。使车身架110总长在9m左右。

结合图3可以了解动力系统140的详细系统结构，该动力系统140用于驱动所述前轮系统121、后轮系统122、传送系统300、分离系统400和收集打包系统500，所述动力系统140采用分布式液压电机系统分别驱动前轮系统121、后轮系统122传送系统300、分离系统400和收集打包系统500。如图所示，分布式液压电机系统具体包括：用于提供动力的发动机141；用于向发动机或电动机提供动力源的燃料箱142；五部分布式液压电机143分别安装车身架110相应位置，用于驱动前轮系统121、后轮系统122传送系统300、分离系统400和收集打包系统500；用于向所述液压电机143提供液压动力的液压油箱144；用于分别控制液压油箱144向不同液压电机143提供相应的液压动力的液压泵系统145，液压泵系统145由发动机141提供动力，由驾驶舱130控制；以及液压管道146，用于连接液压泵系统145和液压电机143传送液压动力。具体的所述驾驶舱130对用于驱动前轮系统121、后轮系统122的两部液压电机143采用多级定速油门控制，使在同级油门下，所述前轮系统121、后轮系统122恒定速度支撑整个机组行进，不同级的定速油门控制的行进速度不同。

具体的行进系统如图4所示，所述后轮系统122包括两个后轮123，同步带动两个后轮123的第一变速器124和第二变速器125，带动第一变速器124和第二变速器125的第三变速器126，所述第三变速器126由一个液压电机143驱动。所述前轮系统121包括两个前轮127，同步带动两个前轮127的第四变速器128，所述第四变速器128由一个液压电机143驱动。

从图5可以看出，所述传送系统300包括前端的铲板310和对接铲板310后端的两级输送带320，铲板310与输送带320均倾斜设置。所述输送带320包括前端与铲板310对接的一级输送带321和后端与分离系统400对接的二级输送带322。铲板310铲土深度在25～35cm之间，倾斜角度a1在30°左右。所述一级输送带321倾斜角度a2同样在30°左右，所述二级输送带322倾斜角度a3在45°左右。所述传送系统300还包括铲板310升降装置(图中未示出)，以便于在不使用时可以将铲板310升起。

从图6可以看出，所述机组并列设置有两套传送系统300，两个铲板310在车身主体100上同角度并排分布，对应各自的多级输送带320，两个铲板310下侧面设有加强筋311，上侧面平滑。两个二级输送带322后面分别各对应一部分离系统400。

每部分离系统400如图7和8所示，分别包括具有进料端411和出料端412的壳体410、设置在壳体410内的过滤网420和设置在过滤网420内的叶轮机构430，叶轮机构430通过动力系统140带动，所述过滤网420沿壳体410内侧壁分布，与侧壁410保持一距离d，所述叶轮机构430包括叶轮轴431和在叶轮轴431上呈十字分布的叶片432。叶轮轴431设置有多组相间分布的叶片432，所述叶片432平面与叶轮轴431的轴线成一定角度，如图8所示。进料端411位于壳体410的上部，与传送系统300的末端对接。这样从传送系统300输送来的地膜和泥土混合物就有较大的落物空间c。另外，出料端412设置有负压风机440，负压风机440形成负压空气流带动地膜从所述进料端411向出料端412运动，如图7中箭头所示。壳体410下侧设有沿壳体410下侧轴向分布泥沙出口413，被拍打分离后的泥土或秸秆可以从该泥沙出口413落回农田中，如图8中箭头所示。

进一步结合图9，在所述出料端412及负压风机440内置于一网状结构的收料箱450中，收料箱450底部设有出口连接收集打包系统500。所述收集打包系统500包括开口的向上的打包入口511，设于打包入口511下方的三根或以上并列设置的卷绕螺杆520，设置于卷绕螺杆520下方的挤压打包机530，和与挤压打包机530联通的打包出口512，所述打包出口512位于车身主体100后侧。

从上述结构可以看出，所述机组的横向重心设置在车身架110横向后半段的位置上。因此，在本实施例中所述后轮123直径大于前轮127直径，增加其承重力，具体的后轮直径为1.45m，前轮直径为1.26m。

上述附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。