2DMF-1型自走式地膜机的研制
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摘 要：根据市场分析和农民需求，2DMF-1型自走式地膜机把工程机械技术、液压技术、农机技术、汽车技术、仿真技术、农机具技术及维修技术融为一体，具有机动、灵活、自动、多功能的特点。整台机械由三大模块组成，设计理念巧妙，独特，制作成本低廉，使用价值高，经济效益、社会效益好。
关键词：自走式地膜机;三大模块;动力模块;控制模块;铺膜工作模块
中图分类号： 文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.02.003Open Science Identity（OSID）
1 研制背景
现在市场上地膜机种类很多，虽然经过近20年的发展，但其设计的思路和理念并没有太大的变化，还是采用传统的单垄，马拉式和背负式两种，人工手扶马拉式地膜机和拖拉机后背升降式地膜机，结构虽然简单，价格也低廉，但效率不高，操作繁琐，人力成本大，机器能耗高，工作单一，系统成本较高，根据市场分析和农民需要，特别需要一种能行走，操作简便，功能齐全，一机多用，一次铺两垄或多垄，既能铺膜，又能施肥，播种，镇压，既高效又不损伤垄沟地层等。针对这一实际需求，把工程机械技术（挖掘机技术、装载机技术、叉车技术、吊车技术、轧道机技术）等液压技术、农机技术、汽车技术、农机具技术及维修技术融为一体，把动力、控制、铺膜三大模块有机统一，研制的这款地膜机更高效、更灵活、更机动、更方便、更安全可靠，既能一机多用，又成本低廉。
2 结构组成
整机结构由三大模块组成：动力模块、控制模块、铺膜模块。动力源、变速箱、前桥、离合器、行走轮等为动力模块，放置于机器的前方，为整台机器提供动力、离合、变速和刹车;转向、液压油泵、液压油箱、分配器、幅宽调整油缸、升降油缸、转向油缸、助力器驱动马达等为控制模块，转向控制模块放置于机器的后方，完成铺膜机的升降、垄台宽窄的调整和液压助力转向等;施肥源和铺膜源及附属设施为铺膜模块，放在前后两个模块之间，分上下两个层面，上层为驾驶员操作位置，下面为铺膜机部分，这种设计理念巧妙、独特，既可节省很大空间，又可以减轻整台机器重量，从而减少工作油耗，降低成本，提高利润（如图1）。
3 总体设计
3.1 工作原理
打破市场上通用的拖拉机后牵引、马拉式模式，设计制造一台复合式多功能自走式液压控制的双垄地膜机，既可施肥又可铺膜，既可单垄，又可双垄，既可大垄，又可以小垄，为减少机械调试繁琐程序，把液压技术应用上去，减轻劳动强度，提高工作效率。柴油机、支架、转向、离合、行走、液压控制、电起动、幅宽自动调整、高低自由伸降、开沟、施肥、合垄、铺膜、履土、扶垄一次成型的自走式液压控制的地膜机。
3.2 三大模块匹配关系设计要求
该产品的按结构分为三大模块，动力模块、控制模块、铺膜模块。这三大模块由一个支架支撑，即可以保证三大模块单独、自成体系、又可以组合联动。动力模块控制模块自成体系，铺膜模块自成体系，拆下铺膜模块后，不影响其他模块工作。这三大模块的匹配关系具有复合性和匹配性，动力模块太靠前，装车前翻，降低了安全性和可靠性，控制模块太靠后，增加后轮重量压力和吃土深度，影响行走和转向，铺膜模块太高太低又影响整车的高度和稳定性等等。
3.3 三大模块的设计
3.3.1 动力设计
是动力模块由动力部分、变速部分、离合部分、行走部分组成，动力部分（如图2）是确保整车需要多大动力，根据全车重量，机器传动消耗和行走阻力，确定动力大小，太小拉不动，太大油耗高，根据多次试验测试，用24 kW柴油机比较合理。变速部分是根据地理、地貌环境和农作物种植品种，确定为两挡加快慢挡的变速箱，可完成田间作业和道路行走的需要。离合部分、行走部分为两轮驱动，后轮转向，驱动轮离合器单向制动，后轮辅动，完成田间地头180°～360°转向，根据地膜机高低，垄台高低，确定行走轮直径、转向轮直径、距地面的高度。
3.3.2 控制模块设计
控制模块（如图3），由转向、助力、液压、控制部分等组成，完成整台机器的液压操作需要匹配液压泵、分配器、控制阀、调幅油缸、升降油缸、转向油缸、助力器等（如图4）。
3.3.3 铺膜模块设计
铺膜模块由铺膜机、施肥及附属设施等组成（如图5），铺膜机两垄铺膜机构，保证液压调幅油缸正确合理的调整幅宽，施肥机构（如图6）和铺膜机的开沟器、合垄器、铺膜轮、扶垄器可以保证工作一次完成，且达到垄台铺膜密封率98%以上。
4 主要技术参数
配套动力：24 kW柴油机;
外形尺寸：3830 mm×1560 mm×1580 mm;
整机重量：850 kg;
作业行数：2垄;
适用行距：60～70 mm;
作业速度：2.5～3 km·h-1;
作业效率：2376～3400 m2·h-1;
铺膜密封率：≧98%。
5 结论
经过三个作业季节的实践、检验，我们发现了一些问题和设计缺陷，并一一进行解剖分析，进行了针对性的改进。独一无二的设计理念，大量工程液压技术的应用、施肥、铺膜、镇压多功能的作业流程，定能得到广大农民的认可，具有较好的开发前景。
5.1 市场机型对比
通过与现阶段常用机型进行参数对比，本机型相关优势明显，具体参数如下表所示。
5.2 创新点
本机与市场上现有的地膜机相比，具有如下创新点：效率高、机动灵活、自动化程度高、一机多用、适应性强、使用成本低、安全性高、垄型破坏性小。
5.3 技术难点
（1）三大模块的结构装配关系。关键是整机重心的寻找，重心选不准，该机就会前仰后翻，或前翻后仰，造成机器工作不稳定。
（2）转向。由于采用前驱动后单轮转向，铺膜模块在中间下方的结构模式，如果铺膜模块布局不合理就会直接影响转向，产生转向沉，转向轮吃地深等状况，造成轉向轮易坏。
（3）液压系统的选配。液压系统是整个机器除铺膜机之外最关键的系统，这个项目液压系统设计灵感来源于叉车，挖沟机的驱动技术、装载机的转向技术，汽车的离合技术嫁接到这台机器上。
5.4 效益分析
当前随着城镇化推进，生活消费必将随之增加，定会消费大量瓜果、蔬菜，这就为广大城边菜农和种植大户提供了发展机会，因此，先进的地膜机必将被市场接受，也必将取得较好的社会效益和经济效益。
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