推荐论文｜驱动式玉米中耕松土装置参数优化试验

摘要：基金项目：农业农村部重点实验室开放课题（NYZS202306）；台州市科技计划项目(23nya20)。

作者：王文明，陶冶

单位：台州科技职业学院

简介：王文明，男，黑龙江哈尔滨人，博士，从事农业机械化研究。

基金项目：农业农村部重点实验室开放课题（NYZS202306）；台州市科技计划项目(23nya20)。

来源：《安徽农业科学》2025年4期

引文格式：王文明,陶冶.驱动式玉米中耕松土装置参数优化试验[J].安徽农业科学,2025,53(4):184-186,192.

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玉米是我国第一大作物，种植面积和产量均居主要农作物首位。中耕作业是玉米种植重要的管理环节，主要作用有疏松土壤，增强土壤的通气性和透水性，为玉米根系的深入发展创造良好的环境；破除土壤板结，减少水分蒸发，提高土壤保墒能力；铲除杂草，有效减少杂草与玉米争抢养分，确保玉米获得充足的营养供给，为玉米的健壮生长和高产奠定坚实基础。现有的玉米中耕机工作部件主要分为锄铲式和旋转式，锄铲式中耕部件适合土壤环境和杂草情况较好的环境作业，而针对黏重土壤、草情严重的玉米地，旋转式中耕部件效率更高且作业效果更好，近年来成为国内外学者的研究重点。有学者针对黏重土壤情况，设计了驱动式中耕机，其配备了旋转工作部件，通过对其关键部件的优化设计，提高了其碎土率，试验表明其碎土率超过90%。还有学者设计了锥形被动玉米浅松装置，该装置采用两对称锥形滚筒进行松土作业，更贴合玉米垄台，利用锄齿圆周运动过程中的滑移，增强土壤扰动，试验结果表明该装置最优参数组合下，土壤坚实度差达到29.8N/cm2，入土深度稳定性93%，可满足中耕作物苗期浅松作业的性能要求。

针对北方玉米黏重土壤作业环境，笔者设计一种驱动式玉米中耕松土装置，通过室内土槽台架试验，明确影响其作业效果的主要因素及最优参数组合，以期提高驱动式松土装置的作业效果。

目的

设计一种可满足黏重土壤作业环境的驱动式玉米中耕松土装置，优化该机构参数并确定最优参数组合，搭建室内土槽测试试验台，阐述试验台组成及主要参数。

方法

采用正交试验方法，以作业速度、刀齿转速、耕作深度为试验因素，碎土率为试验指标，进行中耕机室内碎土试验，利用design-export软件对试验结果进行数据分析。驱动式玉米中耕松土装置测试试验台结构如图1所示，试验现场如图2所示，驱动式玉米中耕松土装置结构如图3所示，因素水平编码表如表1所示。

注:1.机架；2.伺服电机；3.扭矩转速传感器；4.链传动；5.驱动式行间除草单体；6.移动土槽。

图1 试验台整体结构

图2 试验现场

注:1.机架；2.压簧杆；3.外滚筒；4.刀齿；5.垫片；6.弹簧；7.压缩杆；8.凸轮轴。

图3 驱动式玉米中耕松土装置

结果

◆单因素分析

通过单因素分析，可知当刀辊转速为200r/min，耕作深度为5cm时，随着作业速度的增加，驱动式松土装置的碎土率整体呈减小趋势（图4）；当固定作业速度为0.8m/s，耕作深度5cm时，随着刀齿转速增加，碎土率呈增大趋势（图5）；当固定作业速度为0.8m/s，刀齿转速200r/min时，随着耕作深度增加，碎土率呈先减小后增大趋势（图6）。

图4 作业速度单因素分析

图5 刀齿转速单因素分析

图6 耕作深度单因素分析

◆极差分析

通过极差分析，得到影响试验指标的主要因素，并优选最佳组合。由表2可知，各因素对碎土率的影响情况，通过对试验结果的极差分析，得到各因素对中耕机碎土效果影响程度大小依次为刀齿转速、耕作深度、作业速度，各因素的最优水平分别为A1、B3、C3，则最优组合为A1B3C3，即作业速度为0.6m/s、刀齿转速220r/min、耕作深度6cm。