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1、一種多功能深松施肥機的設(shè)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(shè)計[4，5]，不能適應(yīng)寬窄行交替種植的農(nóng)藝要求。本研究所設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)計采取苗帶側(cè)"";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(jié)構(gòu) 　　多功能深松施肥機的主要構(gòu)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(guān)鍵工作部件的設(shè)計 　　2.1機架的設(shè)計 　　本機采用可變梁結(jié)構(gòu)，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(shè)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(shè)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(shè)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(nèi)外資料的研究和具體的生產(chǎn)實踐總結(jié)，我們設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計以保護主要工作部件（圖3）。耐磨套式設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(gòu)與部件的設(shè)計 　　施肥機構(gòu)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(gòu)安裝在地輪和中間軸之間，地輪通過中間軸由鏈傳動驅(qū)動排肥器。在機架上安裝4個排肥器，肥管下端通過導(dǎo)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(yīng)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(shè)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(diào)節(jié)外槽輪的工作面積調(diào)節(jié)施肥量的多少。 　　2.3.2切茬裝置的設(shè)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(shè)計至關(guān)重要，因為其設(shè)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(shè)計（圖4）選取單懸臂結(jié)構(gòu)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(gòu)行間工作時不傷苗。設(shè)計切茬深度為80 mm，刀盤直徑400 mm，刀盤材質(zhì)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(shè)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(shè)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(shè)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(gòu)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?qū)Ρ确ㄟM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(cè)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。