用于农田残膜回收的膜土分离装置的制作方法

本发明涉及农用机械技术领域，具体涉及一种用于农田残膜回收的膜土分离装置。

背景技术：

地膜覆盖栽培技术是一种改善和优化栽培条件，克服不良条件影响而取得早熟、高产、高效的先进栽培技术，在国内外有着广泛的应用。现阶段地膜大多数是采用聚乙烯烃化合物膜，自然条件下很难降解，如果田间地膜不及时回收，日积月累将造成田间严重的“白色污染”，长期下去会对生态环境、土壤结构、农作物生长发育造成不良影响，所以残膜的及时回收是一个重要的环节。为了解决日益增长的残膜污染，国内外研究人员在残膜回收方面做了大量的工作，其中机械拾残是最优的方法。

国外对地膜回收机械的研究较早(始于20世纪初)，而我国对地膜回收机械的研究相对较晚(始于20世纪80年代)。由于国外使用地膜相对厚度较厚(一般大于0.2mm)，回收时地膜还有较大的强度，地膜回收机械的原理主要是利用地膜的自身的拉伸力实现地膜与土壤的分离，早在1993年，美国sawyer和rober开发了一种地膜回收机器，其工作原理是利用卷輥将地膜从地表卷起，该机器包含一个是卷膜輥线速度与回收机工作速度相匹配的装置。法国也在此研究有相应的成果，其工作原理是运用起膜铲用来松翻并刮去压在地膜两侧的泥土，然后将起出残膜人工提起并缠在卷筒上，显然此机器工作只适用于松土，地膜强度较高的场合。

国内使用的地膜厚度相对较薄(一般是0.006～0.008mm)，回收时地膜的拉伸强度已经很低了，膜面极易拉裂，国外的地膜回收机械基本不适合我国使用。因此国内过捏残膜回收时研究重点围绕起膜、收膜、脱膜、集膜等关键部件，其中还包括膜土分离机理和膜杂分离机构的研究。例如，马少辉等人研制的1qz-3900型耕层残膜收获机为代表机型，设计了一种土壤残膜混合物分离装置，完成对耕层残膜残茬的清理，但作为膜土分离装置的栅条式尾筛在面对南方砂壤土时工作效果有待验证。ifmj-850型废膜捡拾机是偏心滚筒式机型代表，通过安军芳等人的优化研究，主要解决了传统捡拾筒空隙过大，容易将残膜带入滚筒内的问题。靳伟等人设计的钉刺式残膜回收机运用凸轮原理完成拾膜脱膜过程，但滚筒式残膜回收机型基本不设置独立的膜土分离机构，常出现残膜夹土夹杂现象，阻碍了回收残膜的再次利用。现有的弹齿式残膜捡拾机利用凸轮滑道对拾膜弹齿完成伸缩，通过弹齿对残膜进行捡拾作业，有效的降低了捡拾过程中的残膜撕碎情况，但在运动过程中存在弹齿振动过大和卡死现象，导致脱膜作业过程不顺畅。齿链式残膜回收机目前推广面大，捡拾效果和输膜顺畅是齿链式残膜回收方式需研究的重点，应加快对脱膜性能的研究。滚筒缠绕式残膜回收机结构简单，工作性能稳定，但机型缺少除杂除土机构，脱膜也存在局限性，导致捡拾后的残膜再次回收利用的价值降低。

综上所述，具有膜土分离功能的农田残膜回收机存在的问题主要包括以下三个方面：一是将挑膜机构回收的残膜和土壤分离；二是将分离后的残膜输送至集膜箱；三是将分离后的土壤还田。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、成本低、易于制造装配和维护、残膜损失量小、膜土分离率和分离效率高的用于农田残膜回收的膜土分离装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于农田残膜回收的膜土分离装置，包括机架、压膜板和两个以上分离滚筒，两个以上所述分离滚筒依次间隔且并排布置的安装在机架上，所述压膜板与一升降驱动组件相连并由升降驱动组件驱动上下往复运动以间歇的下压两个以上所述分离滚筒，所述膜土分离装置还包括用于驱动所有分离滚筒同向转动的旋转驱动组件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述分离滚筒包括分离轴和多个滚筒部，多个滚筒部沿分离轴轴向依次间隔安装在分离轴上形成供土掉落的多个空隙。

相邻两个分离滚筒中，一个分离滚筒的多个滚筒部插设于另一个分离滚筒的多个空隙中。

各分离轴上的所有滚筒部均与同一平面a相切，所述平面a相对于水平面的倾角β为-15°～15°。

所述机架上设有一支架，所述压膜板以能上下移动的方式滑设安装在所述支架上，所述升降驱动组件包括凸轮和一个以上弹性伸缩件，所述弹性伸缩件连接于支架和压膜板之间，所述凸轮通过转轴转动安装在机架上，所述转轴与一旋转驱动件相连并由该旋转驱动件驱动转动，所述凸轮与所述压膜板接触并在转动时与弹性伸缩件配合驱使压膜板上下往复移动。

所述凸轮为心形轮。

所述压膜板的下表面设有柔性压膜片。

两个以上分离滚筒沿膜土分离装置输入端到输出端的方向依次间隔布置，靠近膜土分离装置输入端的分离滚筒为输入端滚筒b；所述输入端滚筒b上安装有绕输入端滚筒b轴线间隔布置的多组挑膜组件，各组挑膜组件包括安装在所述输入端滚筒b上且沿输入端滚筒b轴向依次间隔布置的多个弹性伸缩挑膜件，多个弹性伸缩挑膜件位于输入端滚筒b的多个空隙中并伸出输入端滚筒b的滚筒部圆周面，各弹性伸缩挑膜件为在压膜板下压分离滚筒时能被压膜板压迫缩入输入端滚筒b的滚筒部圆周面的弹性伸缩部件。

所述弹性伸缩挑膜件包括固定套筒、伸缩杆和伸缩弹簧，所述固定套筒安装在输入端滚筒b的分离轴上，所述伸缩杆滑设于固定套筒中并能往复滑动以伸出或缩入输入端滚筒b的滚筒部圆周面，所述伸缩弹簧安装在固定套筒中，且伸缩弹簧与伸缩杆相抵并迫使伸缩杆伸出输入端滚筒b的滚筒部圆周面。

所述伸缩杆伸出输入端滚筒b的滚筒部圆周面的一端设有挑膜头，所述挑膜头上设有若干挑膜齿。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明用于农田残膜回收的膜土分离装置，工作时由旋转驱动组件驱动所有分离滚筒同向转动，升降驱动组件驱动压膜板上下往复运动间歇的下压两个以上分离滚筒，将残膜从一侧的分离滚筒送入，由于压膜板间歇的下压分离滚筒，在压膜板下压并与分离滚筒接触时，会与转动的分离滚筒挤压、振动和摩擦残膜，进而使残膜上的土分离，其膜土分离彻底、分离效率高；在压膜板向上运动并脱离分离滚筒时，残膜可被分离滚筒带动向下一个分离滚筒运动并顺利的进入到下一个分离滚筒与压膜板之间，或者输出膜土分离装置，保证膜土分离工作连续、可靠、稳定的进行；同时，由于采用了两个以上分离滚筒，每个分离滚筒均与压膜板配合进行一次膜土分离，能够进一步提高膜土分离率和分离效率；此外，采用分离滚筒与压膜板的组合结构，在进行膜土分离的过程中，不易损坏残膜，残膜损失量小。该膜土分离装置还具有结构简单紧凑、成本低、易于制造装配和维护的优点。

附图说明

图1为膜土分离装置的立体结构示意图。

图2为分离滚筒安装在机架上的立体结构示意图。

图3为输入端滚筒的立体结构示意图。

图4为弹性伸缩挑膜件的剖视结构示意图。

图例说明：

1、压膜板；11、柔性压膜片；12、顶杆；2、分离滚筒；21、分离轴；22、滚筒部；23、空隙；3、弹性伸缩件；4、凸轮；41、转轴；5、弹性伸缩挑膜件；51、固定套筒；52、伸缩杆；53、伸缩弹簧；54、挑膜头；55、挑膜齿；100、机架；101、支架。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的用于农田残膜回收的膜土分离装置，包括机架100、压膜板1和三个分离滚筒2(在其他实施例中可以是两个或者四个以上)，三个分离滚筒2依次间隔且并排布置的安装在机架100上，压膜板1与一升降驱动组件相连并由升降驱动组件驱动上下往复运动以间歇的下压三个分离滚筒2，膜土分离装置还包括用于驱动所有分离滚筒2同向转动的旋转驱动组件。该膜土分离装置工作时由旋转驱动组件驱动所有分离滚筒2同向转动，升降驱动组件驱动压膜板1上下往复运动间歇的下压三个分离滚筒2，将残膜从一侧的分离滚筒2送入，由于压膜板1间歇的下压分离滚筒2，在压膜板1下压并与分离滚筒2接触时，会与转动的分离滚筒2挤压、振动和摩擦残膜，进而使残膜上的土分离，其膜土分离彻底、分离效率高；在压膜板1向上运动并脱离分离滚筒2时，残膜可被分离滚筒2带动向下一个分离滚筒2运动并顺利的进入到下一个分离滚筒2与压膜板1之间，或者输出膜土分离装置，保证膜土分离工作连续、可靠、稳定的进行；同时，由于采用了两个以上分离滚筒2，每个分离滚筒2均与压膜板1配合进行一次膜土分离，能够进一步提高膜土分离率和分离效率；此外，采用分离滚筒2与压膜板1的组合结构，在进行膜土分离的过程中，不易损坏残膜，残膜损失量小。该膜土分离装置还具有结构简单紧凑、成本低、易于制造装配和维护的优点。

本实施例中，驱动所有分离滚筒2同向转动的旋转驱动组件采用现有技术，例如，旋转驱动组件包括动力源，动力源通过带轮传动机构或者链轮传动机构或者轴和齿轮传动机构的组合与各分离滚筒2相连，以驱使分离滚筒2转动，上述动力源可以是单独设置的电机或者农田作业底盘的发动机等。

本实施例中，分离滚筒2包括分离轴21和多个滚筒部22，多个滚筒部22沿分离轴21轴向依次间隔安装在分离轴21上形成供土掉落的多个空隙23。在进行膜土分离时，分离的土可从多个空隙23中掉落，避免分离的土继续向后输送被重新压紧贴合在残膜上或者随残膜一起输出，可提高膜土分离率，减少土的夹带量。同时，多个间隔布置滚筒部22与压膜板1配合更有利于使土从残膜上分离。

本实施例中，相邻两个分离滚筒2中，一个分离滚筒2的多个滚筒部22插设于另一个分离滚筒2的多个空隙23中。也即相邻两个分离滚筒2的多个滚筒部22是相互交错插入布置的。一方面，相邻两个分离滚筒2的轴间距大大缩小，利于残膜从前一个分离滚筒2运动到下一个分离滚筒2，使残膜输送顺畅，防止残膜发生缠绕；另一方面，两个分离滚筒2的多个滚筒部22相互交错插入布置，每个分离滚筒2与压膜板1配合挤压残膜的位置也交错布置，从而对残膜的整个膜面都进行挤压并分离土，能够提高膜土分离效果。

本实施例中，如图2所示，各分离轴21上的所有滚筒部22均与同一平面a相切，平面a相对于水平面的倾角β为-15°～15°。该角度范围使膜土分离时具有最佳的剪切力，膜土分离效果好。优选的，各分离轴21两端转动安装在轴承座内，轴承座通过紧固件以可拆卸方式安装在机架100上，各轴承座与机架100之间设有垫块。通过更换不同的垫块，可以调整上述平面a的角度，进而灵活的满足不同角度需求。

本实施例中，机架100上设有一支架101，压膜板1以能上下移动的方式滑设安装在支架101上，升降驱动组件包括凸轮4和多个弹性伸缩件3，各弹性伸缩件3连接于支架101和压膜板1之间，凸轮4通过转轴41转动安装在机架100上，转轴41与一旋转驱动件相连并由该旋转驱动件驱动转动，凸轮4与压膜板1接触并在转动时与弹性伸缩件3配合驱使压膜板1上下往复移动。该升降驱动组件的结构简单紧凑、易于制作、成本低，且采用凸轮4与弹性伸缩件3配合驱使压膜板1上下往复移动，使压膜板1在下压分离滚筒2时会产生一定的振动，利于膜土分离。

上述弹性伸缩件3采用拉簧。旋转驱动件包括电机或者农田作业底盘的发动机，电机或者农田作业底盘的发动机通过传动机构与凸轮4的转轴41相连，以驱使凸轮4转动。在支架101上设有多条竖向滑槽，各竖向滑槽中滑设安装一个滑块，各滑块与压膜板1相连，进而使压膜板1可以稳定可靠的上下往复运动。优选的，压膜板1上设有一与凸轮4接触配合的顶杆12。

本实施例中，凸轮4为心形轮。心形轮的曲率小，能够减小转轴41的径向摆动，防止转轴41崩断，并减弱膜土分离装置的整机振动，避免影响工作性能。

本实施例中，压膜板1的下表面设有柔性压膜片11。柔性压膜片11采用柔性材料制作，进行膜土分离作业时，柔性材料与分离滚筒2配合的摩擦效果好，产生的剪切力能够提高膜土分离效果。上述柔性压膜片11采用橡胶板，通过胶水胶接于压膜板1上。

本实施例中，三个分离滚筒2沿膜土分离装置输入端到输出端的方向依次间隔布置，靠近膜土分离装置输入端的分离滚筒2为输入端滚筒b；如图3所示，输入端滚筒b上安装有绕输入端滚筒b轴线均匀间隔布置的多组挑膜组件，各组挑膜组件包括安装在输入端滚筒b上且沿输入端滚筒b轴向依次间隔布置的多个弹性伸缩挑膜件5，多个弹性伸缩挑膜件5位于输入端滚筒b的多个空隙23中并伸出输入端滚筒b的滚筒部22圆周面，各弹性伸缩挑膜件5为在压膜板1下压分离滚筒2时能被压膜板1压迫缩入输入端滚筒b的滚筒部22圆周面的弹性伸缩部件。工作时，各组挑膜组件的弹性伸缩挑膜件5随输入端滚筒b转动，当转动至输入端滚筒b的下部位置时，弹性伸缩挑膜件5伸出输入端滚筒b的滚筒部22圆周面，可将残膜挑起(例如伸入到多个间隔布置的起膜铲之间，将被起膜铲铲起的残膜挑起)，随着弹性伸缩挑膜件5继续随输入端滚筒b转动，当运动至输入端滚筒b的上部位置时，通过使压膜板1下压，可压迫弹性伸缩挑膜件5缩入输入端滚筒b的滚筒部22圆周面，从而压膜板1可与分离滚筒2配合进行膜土分离工作，并且使弹性伸缩挑膜件5与残膜脱离，使残膜可以被输送至下一个分离滚筒2。直接在输入端滚筒b上设置多组挑膜组件，利用输入端滚筒b转动带着挑膜组件的弹性伸缩挑膜件5运动将残膜挑起送进膜土分离装置，其不需要设置另外的驱动件或传动机构，具有结构简单紧凑、成本低、易于制作的优点，且其将残膜送入膜土分离装置工作稳定可靠。

本实施例中，如图4所示，弹性伸缩挑膜件5包括固定套筒51、伸缩杆52和伸缩弹簧53，固定套筒51安装在输入端滚筒b的分离轴21上，伸缩杆52滑设于固定套筒51中并能往复滑动以伸出或缩入输入端滚筒b的滚筒部22圆周面，伸缩弹簧53安装在固定套筒51中，且伸缩弹簧53与伸缩杆52相抵并迫使伸缩杆52伸出输入端滚筒b的滚筒部22圆周面。该弹性伸缩挑膜件5的结构简单紧凑、易于制作、成本低。优选的，上述固定套筒51上设有外螺纹，在输入端滚筒b的分离轴21设置螺纹孔，固定套筒51通过其上的外螺纹螺纹配合固定安装在分离轴21上的螺纹孔中，这样方便制作、装配和维护。

本实施例中，伸缩杆52伸出输入端滚筒b的滚筒部22圆周面的一端设有挑膜头54，挑膜头54上设有若干挑膜齿55，便于将残膜挑起，保证进膜稳定可靠。

本实施例中，挑膜头54具有一圆弧面，挑膜齿55设于圆弧面上，便于将挑起残膜。优选的，该圆弧面的半径为8mm～12mm，挑膜齿55共设有5～7排，每排挑膜齿55的数量为9～14个。挑膜齿55采用圆锥齿。

优选的，相邻两个分离滚筒2中，一个分离滚筒2的滚筒部22的轴向厚度等于或者略小于另一个分离滚筒2的空隙23的轴向宽度。与输入端滚筒b相邻的分离滚筒2的滚筒部22设有供弹性伸缩挑膜件5通过的避让槽。进一步优选的，所有分离滚筒2的滚筒部22均设有避让槽，方便制作。

本实施例的膜土分离装置工作时，输入端滚筒b每转动一周，压膜板1下压三次，以正好迫使三组挑膜组件的弹性伸缩挑膜件5缩入输入端滚筒b的滚筒部22圆周面。在其他实施例中，挑膜组件也可以是三次以外的数量，输入端滚筒b每转动一周压膜板1下压的次数与挑膜组件的数量一致。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。