油茶作为我国特有的食用油料经济林木,有着多年的培育和管理历史。油茶适应南方偏酸性的土壤,大都被种植在丘陵或坡度不高的山上。随着现代农业的快速发展,油茶产业作为南方重要经济来源,其发展得到政府的大力协助,正在飞速前进,而油茶专用机械发展的不足是约束着油茶产业的发展的重要因素之一。油茶垦复机是油茶抚育机械中重要的林间作业机械之一。本文在分析油茶垦复农艺要求的基础上,结合旋耕机工作原理和设计方法,与湖南省林科院、衡阳市富农机械制造有限公司联合研制了一种油茶卧式旋耕垦复机,重点对油茶卧式旋耕垦复机在林间作业的垦复性能和适用性进行了林间试验研究。基于旋耕机工作原理和设计方法确定了油茶卧式旋耕垦复机整机结构及关键参数,利用Pro/E绘制了油茶卧式旋耕垦复机的三维图形;垦复机总宽度1310mm,总高度408mm,总长度853mm;刀柄厚度6mm、宽25mm,刃口垦复半径150mm,刀辊直径60mm;选取富农1GZ履带拖拉机作为油茶垦复机行走装置;利用ANSYS有限元分析软件对机架结构的固有频率和前十阶振型图进行分析,得出油茶垦复机机架的振动主要出现在刀辊、上端盖和前挡板,并求出共振临界转速为811r/min;通过对垦复部件的运动轨迹分析,建立了油茶卧式旋耕垦复机的功耗模型,并优化确定了垦复机前进速度1.5km/h、刀轴转速为350r/min,采用遥控操作,满足垦复机的正常工作和农艺要求。采用油茶卧式旋耕垦复机在衡阳市祁东县砖塘镇的奇林良种油茶示范基地的四种林地环境进行了试验研究,并对土壤环境和油茶分布进行测量。四种林地环境包括松软林地、多石林地、新修阶梯幼林、普通成林,油茶林在耕层为60mm与120mm时,平均土壤坚实度分别为211.5kPa和451.3kPa,在此深度下平均含水率分别为26.9%和40.3%,土壤坚实度和土壤含水率与耕层深度关系呈正相关;林间石头在高度在120m左右最为集中。林间垦复试验结果表明,垦复碎土率在84.5~87.3%之间,平均耕深在120mm~175mm之间,满足农艺要求。新修阶梯幼林林地较平坦且土壤坚实度较大,平均耕深120mm,耕深稳定性可达到87.3%;多石林地中的平均耕深能达到140mm,但是石块会对垦复刀具有较大的冲击,且履带需越过石头,导致耕深稳定性仅有84.6%;普通成林的林间环境较好,杂草少、行距适中、石头较少、地表起伏平缓,垦复平均深度达到150mm,耕深稳定性达到89.7%,效果最佳;松软林地在地势最低处,土壤含水率较大,坚实度较小,平均耕深可达175mm,耕深稳定性85.4%。在有杂草的松软林地和普通成林中,覆草率分别达到81.6%、90.5%。普通成林中的杂草密度相对较低且植株矮小,容易被覆盖,而松软林地中杂草品种多,生长密度大,普通弯刀对其覆盖的效果较差。油茶树枝、林间石头、林间地形都会对垦复机的作业性能和工作效率有所影响。垦复机的工作效率在757~800m~2/h之间,其中最高效率是对新修阶梯幼林的垦复,平均工作效率为774m~2/h,是人工垦复的9倍,费用支出比人工垦复减少7倍左右。