随着我国城镇化不断地发展,土地资源越来越紧张,如何提高槽内堆体高度和土地利用率已成为了堆肥厂越来越关注的问题。而翻抛机作为堆肥发酵的关键设备,它的翻抛性能对堆肥的生产效率、质量、槽内堆体高度和土地利用率有着至关重要的影响。本文在综述国内外翻抛机发展和研究现状的基础上,分析了现有翻抛机存在的问题,根据堆肥厂的要求,提出了深翻双向锄头式耙刀和奇偶四螺旋刀辊排列形式,此设计方案已经投入实际应用,并取得良好的翻抛效果。此研究通过理论分析、运动仿真和试验对耙刀及耙刀的排列形式进行了对比分析。主要的研究工作和结论如下:(1)垫料的含水率在29.22%～36.13%之间,抗剪强度、内摩擦角系数都随着含水率的增大而增大;在45.55%～61.11%之间,抗剪强度、内摩擦角系数都随着含水率的增大而减小。黏聚力随含水率的变化无明显的变化规律。垫料的压缩载荷随含水率、加载时间增大而增大,递增幅度逐渐增大。(2)为了提高翻抛机的翻抛深度、达到双向翻抛以及被提升翻抛的物料尽可能地多,更好的完成纵向切入作业的要求,提出了一种双向锄头式耙刀的设计方案。通过对双向锄头式耙刀与拨板式耙刀的切入垫料堆的工作阻力理论分析,得到双向锄头式耙刀的切入阻力比拨板式耙刀的切入阻力减少1.8倍。通过对旋切式耙刀和双向锄头式耙刀进行对比试验,结果表明双向锄头式的耙刀的翻抛深度可达1.6m,翻抛能力可达12.1 6m3/min,是拨板式耙刀翻抛机的翻抛效率的4倍多。(3)为解决目前翻抛机运行平稳性和翻抛平整度的问题,提出了一种新的排列方案——奇偶四螺旋排列。运用机械系统动力学虚拟样机自动分析软件Adams,对奇偶四螺旋耙刀排列形式进行运动仿真分析,结果表明耙刀在刀辊上以奇偶四螺旋排列不会产生轴向力,可以避免由于排列不合理的因素导致机具振动。通过在应用现场对对称双螺旋和奇偶四螺旋两种排列方式的翻抛平整度效果进行了试验测量,试验结果表明垫料在奇偶四螺旋排列方式翻抛后基本平整,所形成的表面纵向方向上的凹凸量的偏差值不超过10cm,比对称双螺旋排列降低了至少30cm。