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1、一種多功能深松施肥機的設計與田間試驗的方式4800字 　由于東北黑土區(qū)氣候寒冷，秋后還田的秸稈來年春天來不及腐爛，影響春播，所以秋后留高茬（300～500 mm）越冬，在種植下茬作物后原茬仍保留不動，已成為黑土區(qū)推廣保護性耕作的主要形式[1]。"玉米寬窄行交替休閑種植模式";就是其中之一，目前正在東北地區(qū)大力推廣。其基本體現(xiàn)為平作模式，苗帶窄行行距400 mm，寬行休閑帶寬度900 mm，地表面留有前期作物30%的秸稈殘留物覆蓋，寬窄行為每年交替進行[2]。研究表明，與傳統(tǒng)耕作相比，寬窄行交替休閑種植可明顯改善土壤容重、硬度、土壤孔隙度、田間持水量等土壤物理性狀，產(chǎn)量較

2、常規(guī)耕作增產(chǎn)14.8%～15.1%[3]。傳統(tǒng)的深松施肥機多是為等行距設計[4，5]，不能適應寬窄行交替種植的農(nóng)藝要求。本研究所設計的深松施肥機就是為玉米寬窄行種植模式配套的一種機具，該機不僅可以在伏雨到來前在寬行進行深松施肥作業(yè)，也可以去除施肥部件，在秋季進行標準深松作業(yè)，一機多用。 　　1耕作工藝和整機結構特點 　　1.1耕作工藝 　　如圖1所示，根據(jù)玉米寬窄行種植模式農(nóng)藝特點，設計采取苗帶側"";處施肥，寬行中間"";處深松，深松施肥一次完成。有利于肥料的吸收利用，減少了普通中耕作業(yè)時拖拉機輪胎對土壤的壓實，蓄水保墑。中耕施肥深度約為50～100 mm，深松鏟同時淺松除草，深松深度

3、200～250 mm，秋季可作為深松機獨立使用，深松深度在250～300 mm之間。 　　1.2整機結構 　　多功能深松施肥機的主要構件見圖2。它采用分行聯(lián)合作業(yè)的方式，一次進地，實施中耕深松和追施肥作業(yè)，兩種作業(yè)獨立完成，相互效果不產(chǎn)生干涉影響；減少了人工勞作和機器進地次數(shù)，減少土壤壓實，提高產(chǎn)量；機具可拆分成獨立的深松機，實現(xiàn)一機多用；也可用于等行距作業(yè)模式。其主要參數(shù)見表1。 　　2關鍵工作部件的設計 　　2.1機架的設計 　　本機采用可變梁結構，采用聯(lián)接梁方式[6]，由矩形管和工字鋼套合焊接，加強整機強度；模塊化設計，使主要工作部件具有良好的排列性和自由的固定空間，并可按不同

4、作業(yè)需求進行聯(lián)接；工作時機架距地面距離530 mm，作業(yè)時不傷苗。 　　2.2深松鏟的設計 　　國外研究人員對深松部件作業(yè)時在土壤中的受力狀態(tài)和理論模型已經(jīng)建立的十分完善，形成了較完整的理論體系，并且將理論模型成功地運用在深松部件的設計和受力狀態(tài)的分析上[7～10]，深松鏟柄是深松機的重要部件，直接影響深松效果和牽引阻力。因此，通過對國內外資料的研究和具體的生產(chǎn)實踐總結，我們設計選用了直臂深松鏟柄作為深松工作部件，作業(yè)時理論上直臂深松鏟柄的工作刃與垂直方向的夾角為15°，處于這個狀態(tài)作業(yè)的深松機所受的土壤阻力較小。鏟柄底端通過沉頭螺釘安裝鏟尖，設計鏟尖為箭型、鑿型兩種形式[12]。

5、 　　秋季深松作業(yè)時，可附加雙翼鏟作為入土工作部件，雙翼鏟可以通過螺栓安裝在直臂深松鏟柄上，作業(yè)時深松鏟的理論入土角為23°，理論入土后角為7°。這樣不僅可以實現(xiàn)寬幅深松，而且可以疏松翼鏟上方的土壤，擴大深松寬度。 　　由于機具的主要工作部件屬于入土工作部件，其在土中作業(yè)時的磨損速度很快，因此在設計這些部件時，除了選用耐磨材料制作外，還采用耐磨套式設計以保護主要工作部件（圖3）。耐磨套式設計的優(yōu)點是可以根據(jù)耐磨套的磨損情況，及時更換耐磨套，從而保證機具工作部件的入土角、耕深等參數(shù)與設計參數(shù)一致，并且延長機具的使用壽命。 　　本機上的耐磨套設計有兩個，一個是鏟柄保護套，另一

6、個是鑿型鏟尖。鏟柄保護套安裝在直臂深松鏟柄的直臂刃上，在減小工作阻力的同時，保護鏟柄不被磨損。鑿型鏟尖采用楔套設計，套裝在鏟柄上，以防止在工作過程中的脫落。 　　2.3施肥機構與部件的設計 　　施肥機構由切茬裝置、施肥開溝器、排肥器、鎮(zhèn)壓輪等組成。施肥動力來自于地輪，隨動張緊機構安裝在地輪和中間軸之間，地輪通過中間軸由鏈傳動驅動排肥器。在機架上安裝4個排肥器，肥管下端通過導肥管固定在機架上，以消除田間作業(yè)振動影響。 　　2.3.1施肥量的計算[13]機組在行距為S（m）的田間追施肥，機組上有N個排肥器，每個排肥器有α個排肥口，則在一公頃田地的面積上一個排肥器應施肥的地段長度為

7、： 　　按要求每公頃施肥量為Q（kg），則機組工作時每個排肥口在單位地段長度上的排肥量為： 　　排肥器選擇使用外槽輪式排肥器，本機設計的施肥量為每公頃400～450 kg，比常規(guī)做法減少施肥量10%～20%?？赏ㄟ^調節(jié)外槽輪的工作面積調節(jié)施肥量的多少。 　　2.3.2切茬裝置的設計由于本機可在殘留物覆蓋耕地上進行作業(yè)，因此切茬刀的設計至關重要，因為其設計直接影響到整機作業(yè)的通過性[14]，由于季節(jié)問題，秸稈潮濕，不容易被切斷，所以要配置專用刀具切茬。因此，本設計（圖4）選取單懸臂結構齒形圓盤刀，它的工作性能非常適合于土壤的少耕、保護性耕作等地表具有秸稈殘留物的切茬入土作業(yè)，土壤擾動最小，

8、適合各種土壤環(huán)境，單懸臂機構行間工作時不傷苗。設計切茬深度為80 mm，刀盤直徑400 mm，刀盤材質采用硼鋼，增加刀盤的剛性和耐磨性，同時為了能迅速更換刀盤，采用高強螺栓作為刀盤軸芯，使刀盤安裝變得便捷。 　2.3.3安裝位置與工作過程設計將單圓盤切茬刀安裝在垂直施肥開溝器的前面，呈前后排列，圓盤與地面和前進方向垂直安裝，這樣不但入土性能良好，而且切開土壤表面殘留物的能力較強。 　　工作時先由單圓盤刀切開覆蓋秸稈土塊等障礙及土壤；采用滑刀式鈍角開溝器開溝，設計兩護板之間距離小于40 mm，自動回土效果好；隨后帶有施肥器的垂直施肥刀將隨著前面切開的切口跟進，由于施肥刀的入土深度按要求設定，施肥器隨即將肥料撒在垂直施肥刀開辟的肥溝底部，完成施肥作業(yè)；最后采用鼠籠式鎮(zhèn)壓，進行覆埋。 　　由于組合式施肥機構不存在土壤翻動的效果，因此防止了土壤中水分的流失，減少了肥料需要二次掩埋的環(huán)節(jié)。 　　3田間試驗 　　采用同一地塊不同區(qū)域對比法進行試驗。 　　試驗于2013年在農(nóng)安縣開安鎮(zhèn)石場村土壤上進行。土壤類型為黑鈣土，地面秸稈殘留覆蓋30%～40%。采用寬窄行種植模式，種植作物為玉米；處理區(qū)采用苗帶側200～250 mm處定位，定向施肥模式，對比區(qū)采用傳統(tǒng)的寬行苗帶中間施肥方式。