2ZZ-3型深松培壟施肥聯合作業(yè)機的設計與試驗

林 靜，王 磊，李寶筏，田 陽，薄鴻明，馬 鐵

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2ZZ-3型深松培壟施肥聯合作業(yè)機的設計與試驗

林 靜，王 磊，李寶筏，田 陽，薄鴻明，馬 鐵

（沈陽農業(yè)大學工程學院，沈陽 110866）

深松培壟施肥是玉米等作物種植過程中重要的田間管理環(huán)節(jié)，具有打破犁底層，加深耕作層，改善耕層結構，提高土壤蓄水保墑、抗旱耐澇的能力。針對東北地區(qū)常年作業(yè)所導致的土壤耕層較淺、土壤板結嚴重以及深松阻力大的問題，結合了深松、培土和施肥等關鍵技術，設計一種與32.5 kW以上拖拉機相配套的可一次性完成深松培壟和追肥等多項作業(yè)的深松培壟聯合作業(yè)機。以拖拉機前進速度、壟溝深松深度、培土器開角為因素，傷苗率和比阻作為評價指標，進行了三因素三水平正交試驗。結果表明：各因素對傷苗率和比阻影響的主次順序依次為深松深度、培土器開角、前進速度；因素水平上的最優(yōu)組合為深松深度為25 cm，起壟犁開角為60°，前進速度為5 km/h，傷苗率均值為3.31%，比阻均值為1.97 N/cm2。經過田間試驗作業(yè)性能好，各項作業(yè)指標達到了農藝要求。深松培壟同時作業(yè)減少了動力消耗，減少了工作阻力，為旱地合理耕層的構建配套機具提供了參考。

農業(yè)機械；設計；優(yōu)化；深松；培土器；合理耕層；中耕機；正交試驗

0 引 言

中國雨養(yǎng)旱地面積7.39′108hm2，占全國耕地總面積56.8%，主要分布在東北、華北以及西北廣大區(qū)域糧食主產區(qū)，其作物產量對保障國家糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義。然而近三十年來，持續(xù)小型農機動力淺耕作業(yè)及農田重用輕養(yǎng)的掠奪性生產方式，導致耕層變淺、犁底層加厚、土壤緩沖能力減弱、水肥氣熱矛盾日漸突出。目前農業(yè)生產存在耕層結構不合理、耕地質量下降等問題，由此引發(fā)作物產量低、年際產量變幅大、資源利用效率下降等問題也日趨嚴重，已成為制約作物高產穩(wěn)產與資源高效利用的關鍵瓶頸[1-5]。

針對合理耕層構建問題的深耕改土、間隔耕作、秸稈還田等技術成果，對耕層障礙性問題起到了緩解作用，促進了雨養(yǎng)旱地作物產量提高。聶影[6]針對耕地存在的耕層變淺、有效耕層土壤量減少、土壤容重偏高問題，提出研制全方位耕層復式作業(yè)配套機具及土壤合理分層施肥、種植配套機具的建議；王立春等[7]研究不同耕法形成的耕層剖面，提出了苗帶緊行間松、松緊兼?zhèn)湫透麑幽Ｊ降臉嫿?。白偉等[8]研究了不同耕層構造對春玉米產量及水分利用效率的影響。劉武仁等[9]通過人工模擬不同類型耕層來研究對玉米生長發(fā)育的影響。時均蓮等[10]對國內外深松技術及深松機具的概況作了進一步的闡述。李艷龍等[11]針對普通深松機械作業(yè)中存在的牽引阻力大等問題研制出了一種振動深松機。徐宗保[12]為提高土壤蓄水保墑及作物抗旱增產能力，設計了振動式深松中耕作業(yè)機。王吉亮等[13]論述了國內外中耕施肥機械的現狀和存在的問題，對中耕技術的發(fā)展進行了分析預測。劉國平等[14]通過對原有中耕除草機型的調研分析，確定了3ZS-2型中耕除草機的總體方案，選定了技術指標。王微[15]提出了分層深松機理，對深松鏟柄進行了土壤動力學分析，對1HS-1.2型中耕深松機進行社會效益分析和經濟效益回歸分析，張惠友等[16]設計了XQ-7型驅動式中耕除草復式作業(yè)機并對機具的作業(yè)指標進行驗證。

但解決雨養(yǎng)旱地耕層障礙還存在3個亟待解決的關鍵問題：第一，合理耕層評價指標尚不完善，缺乏針對不同類型土壤合理耕層構建技術指標的評價指標指導，單項技術成果對解決耕層問題多治標不治本；第二，土壤耕作與土壤培肥技術不完善，農田深松與秸稈還田后土壤跑墑、作物出苗困難等造成減產現象頻有發(fā)生；第三，缺乏與不同土壤相適應的合理土壤耕作制度與配套機具，技術的可行性值得商榷[17-20]。因此，為從根本上解決中國東北中南部雨養(yǎng)旱地耕層障礙問題，本研究擬針對東北平原褐土區(qū)雨養(yǎng)旱地合理耕層構建技術指標機具配套問題，研制一種滿足玉米作物機械化技術要求的深松培壟施肥聯合作業(yè)機。

深松培壟施肥是玉米等作物種植過程中重要的田間管理環(huán)節(jié)，本機具在作業(yè)過程中一次可完成深松、分層施肥、培壟等一體化復式聯合作業(yè)，期望有效解決耕層問題的深耕改土、間隔施肥、中耕培壟等技術問題。

1 整機總體結構與工作機理

1.1 整機總體結構

如圖1所示，深松培壟施肥聯合作業(yè)機由三點懸掛在拖拉機上，主要由上懸掛1、機架2、下懸掛3、限深裝置4、圓盤刀裝置5、深松培壟裝置6、施肥開溝器7、肥料箱8等組成。上懸掛1和下懸掛3分別通過銷軸與拖拉機進行連接。每壟壟側施肥，壟溝深松深度、施肥深度和距苗帶寬度均為可調。

1.2 性能參數

2ZZ-3型深松培壟施肥聯合作業(yè)機技術參數如表1所示。

表1 2ZZ-3型深松培壟施肥聯合作業(yè)機技術參數

1.3 工作機理

2ZZ-3型深松培壟施肥聯合作業(yè)機能同時在作業(yè)過程中一次可完成深松、分層施肥、培壟等一體化復式聯合作業(yè)中耕機。拖拉機通過懸掛帶動機具進行作業(yè)。其工作機理是：鑒于土地土塊板結嚴重，機具用圓盤刀將雜物和土壤板結層切開；限深輪限制機架離地高度保證不傷苗；肥料通過電子排肥器運送到施肥鏟進行開溝施肥，最后利用深松培壟部件在壟溝進行深松和培壟。深松鏟采用鑿形鏟，碎土能力強、工作阻力較小。限深裝置、圓盤刀裝置、施肥開溝器和深松培壟裝置均可根據實際田間作業(yè)情況進行實際調節(jié)；機具作業(yè)時在壟溝進行深松培壟作業(yè)，在壟邦進行側深施肥，施肥量用電子排肥器進行調節(jié)以便達到農業(yè)技術要求；可實現側深施肥，施肥較均勻、深度可控、可根據土壤和作物需求進行深施肥，可避免化肥揮發(fā)和風蝕，提高化肥利用率。

側深施肥可使肥料延長釋放時間，滿足玉米不同生育期對肥料的需求。從而達到改善土壤結構和性能、提高肥效和肥料利用率、節(jié)約化肥用量以及使農作物增產的目的。深松可使土壤疏松，蓄水保墑，創(chuàng)造植物根系發(fā)育良好條件，促進根系發(fā)育，增強作物吸收養(yǎng)分、水份和抗旱的能力，有利于玉米生長；并改善了土壤的透水、透氣性，改善了土壤的團粒結構。機具總體結構簡單配置合理，使用可靠，調整方便，是一種新型的高效深松、分層施肥、培壟等一體化復式聯合作業(yè)中耕機。本機具能夠實現一機聯合作業(yè)，有效提高大、中型拖拉機的利用率，有效解決耕層問題的深松改土、間隔施肥、中耕培壟等農業(yè)生產技術問題。

2 關鍵部件的設計

2.1 深松培壟裝置的設計

2.1.1 深松培壟裝置的結構

根據玉米中耕要求設計集深松和培土于一體的深松培壟裝置。將深松部件和培壟部件組裝成一體，且能夠根據田間實際的情況進行角度和高度的雙向調節(jié)，既簡化機器結構，又能減少機器的工作阻力，減少耗油率，達到節(jié)能減排的作用。功能上深松培壟裝置能夠在深松的情況下同時進行培壟。在東北地區(qū)為壟作，遼寧省地方標準壟溝松土25 cm以上為深松。本機具利用深松鏟和培土器進行中耕培土作業(yè)，以利于達到東北平原褐土區(qū)雨養(yǎng)旱地合理耕層構建。

深松培壟裝置由鏟尖、鏟柄、連接固定塊、鏟柄套、鏟套、轉動連接件、調節(jié)支桿（左、右）等構成，如圖2所示。利用深松鏟和培土器進行中耕作業(yè)。深松培壟鏟通過深松鏟固定座與機架相連，深松鏟入土深度由定位螺釘和定位孔來進行調節(jié)，調節(jié)范圍為200～300 mm。培土器通過六角螺絲緊定在深松鏟鏟柄上，上下位置可根據實際作業(yè)情況進行調節(jié)。培土器由調節(jié)板固定在培土器固定架上，培土板橫向調節(jié)范圍為300～400 mm。培壟可以使玉米拔穗后抗倒伏，避免雨水引發(fā)病害。培壟裝置包括可調節(jié)開度的2個培土壁6、開度調節(jié)機構、轉動連接件5及連接鏟柄的鏟套4，兩培土器6分別通過轉動連接件5連接鏟套4，兩培土器5間設置開度調節(jié)機構，深松鏟的鏟柄2端連接固定塊1，通過固定塊1連接在機架上。開度調節(jié)機構包括連接在鏟柄套3上的調節(jié)支桿8和連接在兩培土壁6上的右調節(jié)桿10、左調節(jié)桿9，3個調節(jié)桿上均開有調節(jié)孔，根據實際需要調節(jié)兩培土器開度，培土器開度調節(jié)范圍為60°～120°。

1.連接固定塊 2.鏟柄 3.鏟柄套 4.鏟套 5.轉動連接件 6.培土壁 7.鏟尖 8.調節(jié)支桿 9.左調節(jié)桿 10.右調節(jié)桿

1.Connection fixing block 2.Shovel handle 3.Shovel handle sleeve 4.Shovel set 5.Turning connectors 6.Earth walls 7.Shoveling tips 8.Adjust rod 9.Left adjust rod 10.Right regulating rod

注：0為深松培壟裝置的高度，取732 mm；為入土角，取25°；為深松培壟裝置的開角，60°～120°。

Note:0represents height of deep loosening ridging device，723 mm;represents penetration angle, 25°;represents the open angle of deep loosening ridging device ,60°-120°.

圖2 深松培壟裝置結構示意圖

Fig.2 Structure diagram of deep scarification terrace ridge device

2.1.2 培土器的設計

培土器一般用于中耕作業(yè)行間培土，它的形狀一般是由培土壁曲面構成，鏟尖由于作業(yè)時間長磨損嚴重可以隨時拆換，培土器翼部（圖2培土壁）可以根據實際作業(yè)情況進行調節(jié)，調節(jié)兩翼的開度可以保證達到作業(yè)效果，培土器的作業(yè)深度也可以調節(jié)，從而獲得不同要求的壟臺和壟溝。目前的培土器型式比較多，設計要求培土器應該能按農業(yè)技術要求開出有一定截面的壟型，并把土壤從壟溝翻扣到植株附近，達到玉米等旱田作物抗倒伏、排水防澇等中耕效果的合理耕層土壤斷面尺寸結構。由此，培土器的設計不能機械地照搬犁體曲面的設計方法，參照A.A.巴拉諾夫的雙壁犁原理，本培土器設計步驟如下。

根據實際作業(yè)情況繪制壟溝斷面圖，如圖3所示；其次參考壟溝的斷面構成培土器的正視圖，如圖4所示。培土器高度一般為培土后壟全高的1.2倍，通過圖3中數據可以算出為240 mm，培土器全高一般為培土器高度的1.1倍，同樣算出為264 mm。由于農業(yè)技術要求壟溝中要有座土，壟邦要有浮土，所以壟邊傾斜角應大于壟底角度。

根據培土器的正視圖來完成對俯視圖的設計，首先在正視圖上每隔25 mm作出水平元線1-1、2-2、3-3等，這些直線是構成元線在正視圖上的投影。之后在對稱軸線上取點，作0=20°的鏵刃線，在距鏵尖190 mm處作鏵刃線垂線即為導曲線的水平投影Ⅱ，然后作￠的垂線作為溝底線，從線開始每隔25 mm作截點1、2、3、4等，由作傾角為47°的斜線￠，在￠的垂線上量300 mm從而找出圓心，以300為半徑作為導曲線，將點1￠、2￠、3￠、4￠投影到導曲線Ⅱ的位置。元線角變化規(guī)律如表2所示，按元線角的變化規(guī)律在俯視圖上作元線1-1、2-2、3-3等，最后將正視圖的輪廓線投影到俯視圖即可完成俯視圖的設計。

表2 元線角的變化規(guī)律

為了生產制造，在鏵刃線上每隔25 mm作出橫切面即可作出樣板曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；培土器的脛刃曲線可由正視圖與俯視圖作出，以確定其碎土性能；翻土曲線可在正視圖上利用俯視圖作出曲線，以研究其土壤向壟頂培土的效果；通過截取雙壁曲面一部分，可以制作為培土曲面，作為壟溝深松培壟裝置的設計依據。

2.1.3 深松鏟的設計

深松鏟由鏟柄和鑿形深松鏟尖構成，如圖5所示。深松鏟設計成鑿形鏟，鏟尖設計成兩面對稱形狀，便于損壞之后可以立即更換，不耽誤作業(yè)。如圖5所示。鑿形鏟松土效果更好，阻力較小。鏟體寬度為40 mm，翼張角為60°～120°可調，作業(yè)速度為5～7 km/h，壟溝深松深度25 cm，深松鏟采用65Mn鋼制造，刃部進行熱處理，硬度為HRC48～56。深松鏟在作業(yè)時會對土壤產生擾動，土壤在受深松鏟擠壓破裂時，會對兩側的土壤產生影響。通過計算可以得到深松鏟的最大橫向影響范圍（土壤變形寬度）計算公式

式中為土壤變形寬度，cm；1為深松鏟體寬度，4 cm；為壟溝深松深度，25 cm；為土壤剪切角，取45°；為土壤對金屬的摩擦角，取25°；為深松鏟的入土角，取25°。由式（1）計算，得出土壤變形寬度為38 cm。

注：為土壤變形寬度，cm；1為深松鏟體寬度，cm；為壟溝深松深度，cm；為土壤剪切角，(°)；為土壤對金屬的摩擦角，(°)；為深松鏟的入土角，(°)。

Note:represents width of soil deformation, cm;1represents width of deep digger, cm;represents deep digging depth, cm;representssoil cutting angle, (°);represents friction angle of soil with metal, (°);represents penetration angle of deep digger, (°).

圖5 鏟尖結構和土壤變形區(qū)示意圖

Fig.5 Structure diagram of tine point and soil deformation zone

深松鏟鏟柄參照《農業(yè)機械設計手冊》對鏟柄的要求，為了能夠讓培土器在鏟柄上固定并且根據實際作業(yè)環(huán)境進行調節(jié)，現將鏟柄過渡部分設計成直線型；為了保證鏟柄的強度，材料選用不低于GB/T700 2006規(guī)定的Q275鋼[21-27]，鏟柄簡圖如圖6所示。鏟柄高度0為732 mm，壟溝深松深度為25 cm，入土角為25°，鏟柄的跨距為162 mm。

2.2 圓盤刀裝置的設計

鑒于土地土塊板結嚴重，機具用圓盤刀將土塊切開，減輕深松培壟裝置的工作阻力。如圖7所示，圓盤刀裝置包括U型夾1、固定座2、刀架3及圓盤刀4，固定座2一端連接U型夾，另一端連接刀架3，刀架3末端為U型結構，圓盤刀4的刀軸6安裝在刀架U型結構端，在刀軸6上圓盤刀4和刀架3間安裝圓盤內蓋5，保證圓盤刀4沿直線滾動。圓盤刀4可以根據實際作業(yè)深度在70～100 mm進行調節(jié)，在作業(yè)過程中松碎土壤，減少深松的阻力，防止秸稈纏繞。圓盤刀外徑為300 mm，刃角為30°，厚度為10 mm。

2.3 限深裝置的設計

限深裝置限制機架離地高度保證不傷苗。如圖8所示，限深裝置由U形螺栓1、固定架2、限深桿3和限深輪4組成。限深桿3一端連接限深輪4，另一端通過固定架2和U形螺栓1連接在機架上。限深桿3上開有多個調節(jié)孔，調節(jié)壟溝深松深度的范圍為25～30 cm（遼寧省地方標準壟作在壟溝下深松25 cm以上為深松）。

3 田間試驗

3.1 田間工況與試驗設備

試驗設備包括東方紅554拖拉機；深松培壟施肥聯合作業(yè)機；SM-2型高精度土壤水分測量儀（澳作生態(tài)儀器有限公司），測量范圍0.05～0.6 m3/m3，精度在0～40 ℃時為±0.05 m3/m3；SC900型土壤緊實度測量儀（澳作生態(tài)儀器有限公司），量程0～45 cm、0～7 000 kPa，最大加載95 kg，分辨率2.5 cm、35 kPa，質量1.25 kg；QLLY型拉壓力傳感器（安徽蚌埠啟力傳感系統工程有限公司），用于測試作業(yè)時上下拉桿所受力。其量程為0～700 kg，供電電壓為直流12 V，采用柱式S型結構，強度好，測試精度高、穩(wěn)定性好。KTRC-100L型直線位移傳感器（浙江臺州市椒江西域電子廠），用于測量土壤工作部件作業(yè)深度變化，其有效量程為10 cm，最大容許直流電壓24 V。BSQ-2型變送器（安徽蚌埠稱重傳感系統工程有限公司），把力學量轉換成標準電壓信號輸出，直接與控制設備接口或與計算機聯網，具有調零、調增益功能；National Instruments USB-6008型數據采集卡（美國國家儀器公司），采用總線供電，USB接口，可提供8個模擬輸入通道、2個模擬輸出通道、12個數字輸入/輸出通道以及一個帶全速USB接口的32位計數器，具備基本的數據采集功能，其應用范圍較廣，使用方便，可實現高移動性的便攜式數據測量；松下LC-R123R4PG型蓄電池，皮尺、卷尺、直尺。試驗于2016年5月28日在沈陽市東陵區(qū)英達鄉(xiāng)七間房村進行[28]。試驗地塊平均壟距為55 cm，壟高為7 cm，壟臺寬27 cm，溝底寬16 cm，平均株距為30 cm，玉米苗平均高度為500 mm，如圖9a所示。土壤平均含水率為12.5%，土壤深度15 cm處堅實度平均為1.97 MPa。2ZZ-3型深松培壟施肥聯合作業(yè)機由東方紅554型拖拉機按位調節(jié)懸掛連接，測試裝置的安裝與調試如圖9b所示。

a. 試驗地玉米苗況

a. Corn seeding condition of test field

b. 測試裝置連接圖

b. Debugging picture of testing device

1.變送器 2.蓄電池 3.拉壓力傳感器 4.數據采集卡 5.筆記本電腦

1.Transmitter 2.Battery 3.Pull pressure sensor 4.Data acquisition card 5.Laptop

圖9 田間試驗

Fig.9 Field test

3.2 試驗因素與指標的確定

3.2.1 試驗因素

影響2ZZ-3型深松培壟施肥聯合作業(yè)機作業(yè)阻力的主要因素有壟溝深松深度、培土器開角、拖拉機前進速度、作業(yè)機具前是否安裝圓盤刀、土壤含水率等，不同的深松深度對阻力有重要影響，隨著壟溝深松深度的不斷加大，阻力也隨之不斷增大，當打破犁底層之后，阻力會成倍增長。培土器開角也對阻力產生重要影響，增加開角，阻力也不斷增大。拖拉機的前進速度是重要指標，在作業(yè)過程中，前進速度增加會導致阻力增加。在作業(yè)深松培壟部件前安裝圓盤刀會先切開土塊，大大減小了阻力。土壤含水率對阻力也會產生一定的影響，含水率越大，阻力越大，含水率過大，會導致黏土現象，影響作業(yè)效果。本文在深松培壟施肥聯合作業(yè)機性能試驗中，安裝圓盤刀，在相同的土壤含水率的條件下進行，故確定深松深度、培土器開角和前進速度作為性能影響因素。

試驗方案選擇不同的深松深度作為因素水平，根據遼寧省地方標準深松深度應打破犁底層至其下方3 cm，一般在25 cm以上，選用了25、27、29 cm作為深松深度的3個因素水平，采用圖8限深輪與深松鏟垂直距離進行調整，保持長距離使用，其平均深度符合試驗設計要求。普通中耕機具作業(yè)速度為2～10 km/h，本試驗前進速度設置為常用的深松培土機作業(yè)速度5、6、7 km/h 3個水平。理論分析表明，培土器開角越大，阻力越大，開溝越寬，對土壤擾動也就越大，傷苗率也就越高。本試驗主要研究深松培壟部件的工作效果和所受比阻的大小，隨著培土器開角加大，培土高度加大，但是傷苗率和工作阻力加大，根據實際測量可確定了培土器開角的角度分別為60°、90°和120° 3個水平。

3.2.2 試驗指標

中耕深松是在玉米苗高約為50 cm的情況下進行的，作業(yè)時要保證不傷苗、不埋苗，且減小機具工作阻力，是重要的農業(yè)生產中耕作業(yè)要求。本文田間試驗研究以比阻、傷苗率作為評價深松培壟施肥聯合作業(yè)機性能的評價指標。傷苗率的計算公式

式中為傷苗數，株；為機器作業(yè)的玉米苗總數，株；為傷苗率，%。

每次作業(yè)完成后，隨機在作業(yè)區(qū)域選取5個點，用直尺測量機器作業(yè)的深松深度，然后取5次試驗的平均值，則深松深度為

式中為深松深度的平均值，cm；L為作業(yè)區(qū)域選取第個點的深松深度，cm。

田間作業(yè)中，利用QLLY型拉壓力傳感器進行牽引力的測定，拉壓力傳感器將采集到的信息轉變?yōu)殡妷盒盘?，然后利用標定方程將其轉化為牽引阻力。在一段時間內將采集到的電壓信號計算出平均值，最后轉化為平均牽引阻力。最后比阻為

=/（4）

式中為比阻，N/cm2；為深松培壟施肥聯合作業(yè)機單體所受工作阻力，N；為單體作業(yè)之后產生的剖面的橫截面積，cm2。

3.3 正交試驗結果與分析

根據選定的因素水平，在參考實際作業(yè)狀況的基礎上，選擇壟溝深松深度、前進速度、培土器開角作為3個影響因素，以傷苗率和比阻作為指標，形成三因素三水平試驗方案，考慮到本試驗3個因素之間的交互作用相對來說比較小，可以忽略，根據“盡可能選用小號正交表”的原則，因此選擇了L9(34)正交表，因素水平表如表3所示。

表3 因素水平表

3.4 試驗結果分析

對三因素三水平進行正交試驗，運用極差分析法進行處理分析，進而得到極差分析結果如表4所示[29-30]。從傷苗率來看，1號試驗傷苗率最低，比阻最??；3號試驗傷苗率和比阻最高。從中得出深松深度和培土器開角對傷苗率和比阻影響最大。由試驗方案極差分析得出，對于比阻，各因素的較優(yōu)水平組合為211，影響比阻的主次因素依次為>>；對于傷苗率，各因素的較優(yōu)水平組合為111，影響傷苗率的主次因素依次也為>>。對于因素，2所受比阻最小，1傷苗率最低。對于因素，1水平相對于2水平，傷苗率降低了13.3%，比阻降低了5.79%；對于因素，1水平相比于2水平，傷苗率降低了18.5%，比阻降低了6.77%。

鑒于本機具試驗中傷苗率指標重要性大于比阻，故可得出最優(yōu)組合方案111，即因素水平上的最優(yōu)組合為深松深度為25 cm，起壟犁開角為60°，前進速度為5 km/h，傷苗率均值為3.31%，比阻均值為1.97 N/cm2。將表4結果進行處理可得方差分析結果，如表5所示。

表4 試驗方案及結果

表5 正交試驗方差分析

注：**代表極顯著；*代表顯著。

Note: **is extremely significant;* is significant.

由表5中可以看出，對傷苗率和比阻影響最顯著的是深松深度，其次是培土器開角，最后是機器前進速度，這與極差分析得出的主次因素一致。因此對于如何更好的減小傷苗率和比阻，深松深度的控制和培土器開角大小的選擇至關重要。

4 結論與討論

1）深松培壟施肥聯合作業(yè)機在作業(yè)過程中一次可完成深松、分層施肥、培壟等一體化復式聯合作業(yè)，減少了機具對土壤的壓實度，減少農機投入，降低作業(yè)成本，是玉米等作物種植過程中重要的田間管理機具。實現深松達到打破犁底層，加深耕作層，改善耕層結構，提高土壤蓄水保墑、抗旱耐澇的能力；實現培壟可以使玉米拔穗后抗倒伏，避免雨水引發(fā)病害。

2）通過將深松部件和培壟部件組裝成體，形成深松培壟裝置，在功能上能夠在深松的情況下同時進行培壟。既簡化整機結構，又能減少機器的工作阻力，減少耗油量。

3）通過對培壟鏟翼的優(yōu)化設計，根據土壤和苗期情況進行實現培土鏟翼開度的調節(jié)，以達到壟高和合理耕層的作業(yè)效果，從而獲得不同要求的壟臺和壟溝。

4）通過對整機的田間性能試驗，對傷苗率和比阻影響的主次順序依次為深松深度、培土器開角、前進速度；因素水平上的最優(yōu)組合為深松深度為25 cm，起壟犁開角為60°，前進速度為5 km/h，傷苗率均值為3.31%，比阻均值為1.97 N/cm2。各項作業(yè)指標達到了遼寧省地方標準的要求，有效解決耕層問題的深松改土、施肥、中耕培壟等合理耕層技術問題。

為了保證中耕作業(yè)時既深松又培壟，不傷苗、不埋苗，傷苗率和機具牽引阻力還有待于機具進一步改進和優(yōu)化，來適應旱田不同作物的株高和壟形，以增加機具使用范圍，提高適應性。

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Design and test of 2ZZ-3 type deep scarification-terrace ridge-fertilization combine intertill machine

Lin Jing, Wang Lei, Li Baofa, Tian Yang, Bo Hongming, Ma Tie

(110866)

Northeast China is the most important base of commodity grain, and in this region the temperature is low, the wind is quite strong, the precipitation is quite little, and the water resource is quite deficient, so the crops face with serious problem of lack of water resource and dry soil in spring. To address the problems of shallow soil plough layer, serious soil hardening and huge resistance during deep scarification, through combining the key technologies of deep scarification, ridging and fertilization, a kind of combine operation machine was designed, which was named 2ZZ-3 deep scarification ridging fertilization combine intertill machine. This machine suspended on the tractor through the three-link hitch, and it was mainly composed of up hitch, low hitch, rack, controlling depth device, deep scarification and ridging device, fertilization and ditching device. In the process of the work, it could finish the deep scarification, ridging and fertilization at the same time. The machine used the cutting disc to cut the soil block because of the serious hardened and impervious soil. The controlling depth wheel could ensure not to destroy the seedling attributed to the distance between rack and ground, and the fertilizer reached the fertilization shovel cross the fertilization apparatus to finish the fertilization. Finally, the deep scarification and ridging device finished the deep scarification and soil ridging in the furrow. The deep scarification shovel was chisel-tooth shovel; its breaking soil ability was strong, and it suffered low working resistance. Both the controlling depth device and the ripping device could make adjustment during the actual working status in the field. Through the field test of 2ZZ-3 deep scarification ridging fertilization combine intertill machine, the three-factor and three-level orthogonal test was carried out with setting the tractor forward velocity, deep scarification depth and hiller opening angle as the factor, and the injuring rate and soil specific resistance as the evaluation index. The results showed that the importance order of all the factors which influenced the injuring rate and soil specific resistance was deep scarification depth, hiller opening angle and tractor forward velocity. When the deep scarification depth was 25 cm, the hiller opening angle was 60° and the tractor forward velocity was 5 km/h, the machine would reach the optimal combination, and the injuring rate average was 3.31% and the soil specific resistance average was 1.97 N/cm2. Through the field test, the working performance of the machine was perfect, all the indices reached the agriculture machine and agronomic requirement, and deep scarification and ridging links were working at the same time, which reduced the power consummation and working resistance. The research provides the reference for the construction of matching implements for reasonable plough layer of dry land of brown soil zone in Northeast Plain.

agricultural machinery; design; optimization; subsoiling; earthingup plow; rational structure soil; cultivator; orthogonal test

10.11975/j.issn.1002-6819.2016.24.002

S224.1

A

1002-6819(2016)-24-0009-08

2016-09-01

2016-11-13

公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項（201503116-09）；國家自然科學基金資助項目（51275318）

林 靜，女，教授，博士生導師，主要從事旱作農業(yè)機械化及智能化裝備研究。沈陽 沈陽農業(yè)大學工程學院，110866。Email：synydxlj69@163.com。中國農業(yè)工程學會會員：林靜（E041200749S）