【摘 要】
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苹果是我国第一大水果,我国是世界苹果种植和消费大国,苹果种植面积、产量均居世界首位。在苹果园的生产管理中,果树施肥是关键的作业环节。在各种施肥方式中,基肥施肥量占总施肥量的70%以上。现阶段,基肥施肥仍多以人工施肥为主,机械化程度较低。现有的施肥装备普遍存在:单工序作业、作业效率低、作业质量差、不能有机肥与化肥混施、作业灵活性通过性差、功耗大等问题。为此,本文设计一种履带自走式果园双行开沟施肥机,
【基金项目】
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“十三五”国家重点研发计划子课题:苹果园机械装备研制、优化和配套技术集成与示范（2020YFD1000201）; 国家苹果产业技术体系智能化生产岗位专家项目（CARS-27）; 苹果有机肥替代化肥新机械创制与示范（2020YFF0426464-3）
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苹果是我国第一大水果,我国是世界苹果种植和消费大国,苹果种植面积、产量均居世界首位。在苹果园的生产管理中,果树施肥是关键的作业环节。在各种施肥方式中,基肥施肥量占总施肥量的70%以上。现阶段,基肥施肥仍多以人工施肥为主,机械化程度较低。现有的施肥装备普遍存在:单工序作业、作业效率低、作业质量差、不能有机肥与化肥混施、作业灵活性通过性差、功耗大等问题。为此,本文设计一种履带自走式果园双行开沟施肥机,实现履带自走前进、双行开沟、有机肥与化肥混合深施、覆土的一体化作业,且作业参数可调,满足果树最佳施肥位置、最佳施肥量的要求,提高苹果园的开沟施肥作业效率和质量,进而提高果园生产效益。本文主要研究内容如下:（1）设计一种履带自走式果园双行开沟施肥机。整机结构由动力装置、机架、开沟装置、覆土装置、排肥装置、输肥装置和控制系统组成,实现履带自走前进、双行开沟、有机肥与化肥混合深施、覆土的一体化作业功能,解决我国矮砧密植现代化苹果园的基肥施肥机械化程度低、作业效率低、施肥质量差等问题。对整机动力系统和机架进行结构设计和零部件选型,其中动力系统选用橡胶履带自走式底盘,动力源选用额定功率74 k W的云内柴油机;机架设计为边梁式双层结构。（2）设计履带自走式果园双行开沟施肥机的关键零部件。通过理论计算、三维设计的方法对开沟装置、覆土装置、排肥装置、输肥装置和控制系统进行设计及选型,其中开沟装置的开沟盘直径设计为300 mm,开沟刀具确定为组合弯刀,并确定刀具的安装方式,根据设备的设计开沟深度设计开沟架的结构尺寸;覆土装置设计为平面迎土面和圆弧曲面送土面结构;排肥装置的有机肥排肥器确定为双刮板式有机肥排肥器,化肥排肥器确定为螺旋式化肥排肥器,并确定有机肥箱及化肥箱容积;输肥装置设计为输送带配合灵活调节输肥板的输肥结构;搭建基于STM32F103的控制系统,设计人机交互界面实时显示作业参数。（3）仿真分析校核开沟作业环节的作业性能。经验证,作业时的关键受力结构开沟架强度、刚度满足作业工况;关键环节开沟作业的平均开沟深度稳定性高于95.62%,平均覆土率高于78.77%,满足苹果园开沟作业要求。（4）整机样机加工试制并进行性能试验、田间试验。根据设计参数完成样机加工试制,按照行业标准以开沟深度稳定性、覆土率、施肥均匀性为试验指标,进行性能试验和田间试验。试验结果显示:设备的平均开沟深度稳定系数高于95.62%,平均覆土率高于78.40%,平均施肥量均匀分布系数高于94.75%,设备作业性能满足行业标准,符合苹果园开沟施肥作业要求。
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