橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機設計與試驗

戴 飛 趙武云 史瑞杰 張鋒偉 馬海軍 馬明義

(1.甘肅農業大學機電工程學院， 蘭州 730070； 2.甘肅洮河拖拉機制造有限公司， 定西 730500)

0 引言

旱地全膜雙壟溝播技術是中國西北地區旱作農業的一項突破性創新技術，主要針對玉米生產種植提出，要求先完成大小壟體、壟溝種床的耕整、覆膜、覆土，后在小壟壟溝內開展膜上播種作業[1-2]。由于全膜雙壟溝播技術抗旱、增產效果顯著，因此在我國西北旱區大面積推廣應用，實現機械化起壟、覆膜、覆土聯合作業是其必然趨勢[3-9]。種床在機械化覆膜鋪設過程中產生的地膜破損、覆膜覆土失效及鋪設后田間大風揭膜等均是影響全膜雙壟溝種床機械化作業效果的關鍵因素[10]。

國內相關科研工作者與企業聯合設計研發了全膜雙壟溝覆膜、覆土作業機。其中，甘肅省農業機械化技術推廣總站設計并改進了1MLQS-40/70型起壟全鋪膜聯合作業機，該機能夠實現全膜雙壟溝種床耕整、覆膜與覆土一體化作業，但功能相對不夠完善，且土壤升運部分采用帆布帶傳動，工作過程中容易出現打滑和磨損現象[11-13]。本課題組前期與甘肅洮河拖拉機制造有限公司聯合研制了全膜雙壟溝播起壟施肥鋪膜機，該機能夠一次性完成起壟、施肥、噴藥、覆膜、覆土等聯合作業，但覆土環節僅能實現覆膜土帶的縱向鋪設，不能完成橫腰帶覆土作業，弱化了覆蓋地膜抗風揭膜的能力，導致覆膜種床攔截降雨徑流效果不理想，同時不利于種床覆蓋地膜的定位沉降，種床橫向溝壟橫腰帶的鋪設仍需要人工后續輔助完成[1]。

為進一步提高全膜雙壟溝覆膜種床機械化作業的可靠性，針對地膜全域覆蓋膜上橫腰帶式覆土要求和上述存在問題，在融合全膜雙壟溝播農藝技術的基礎上，本文設計橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機。

1 整機結構與工作原理

1.1 結構組成

橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機主要由懸掛裝置、排肥系統、噴藥系統、壟溝及橫腰帶覆土裝置、壟體覆膜裝置、旋耕刀組、起土鏟、刮板式輸送器、地輪、壟溝鎮壓打孔輪和膜側鎮壓輪等部件組成，結構如圖1所示。

圖1 橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜機結構圖Fig.1 Structure diagrams of operation machine for filming and girdle covering on double ridges1.藥箱 2.懸掛架 3.肥箱 4.覆膜掛接裝置 5.旋耕刀組 6.起土鏟 7.展膜輥 8.膜側鎮壓輪 9.刮板式輸送器 10.壟溝鎮壓打孔輪 11.壟溝及橫腰帶覆土器 12.側置溜土槽

其中，排肥系統由肥箱、波紋排肥管及外槽輪式排肥器組成；噴藥系統由藥箱、磁力泵及噴頭構成；壟體覆膜裝置由覆膜掛接裝置、展膜輥組成；壟溝及橫腰帶覆土裝置由起土鏟、刮板式輸送器、側置溜土槽、橫腰帶覆土器等組成。

1.2 傳動系統與工作原理

橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機傳動系統如圖2所示，機具以三點后懸掛方式與拖拉機聯接，當拖拉機牽引前行地輪轉動時，通過地輪外側鏈傳動使得肥箱中外槽輪式排肥器轉動，完成小壟壟溝內施肥作業。與此同時，作業機通過聯軸器在變速箱作用下將動力分別傳遞至其兩側旋耕刀組與輸送器動力軸，輸送器動力軸轉動帶動后置土壤刮板式輸送器作業。此外，地輪軸上的小帶輪與固定在機架上的大帶輪通過帶傳動工作，壟溝及橫腰帶覆土器在橫腰帶覆土開啟機構與大帶輪邊緣上滾動軸承的相互觸碰作用下實現間歇性抖動覆土。

圖2 聯合作業機傳動系統示意圖Fig.2 Schematic of transmission system1.聯軸器 2.外槽輪式排肥器 3.地輪 4.小帶輪 5.傳動帶6.滾動軸承 7.大帶輪 8.旋耕刀軸 9.橫腰帶覆土開啟機構10.旋耕刀組 11.變速箱 12.輸土罩殼 13.輸送器動力軸 14.刮板式輸送器 15.側置溜土槽 16.壟溝及橫腰帶覆土器 17.中置溜土口

作業機在田間工作時采用四輪拖拉機后置懸掛方式，將拖拉機動力輸入至變速箱并傳動至旋耕刀軸，帶動旋耕刀組將種床土壤旋耕疏松，此時取土鏟隨著整機前進完成對旋耕種床的開溝起壟；而肥料箱下置排肥器也在地輪轉動帶動下完成小壟兩側溝內施肥，且在噴藥裝置的作用下向大、小壟面進行藥劑噴施；地膜隨覆膜掛接裝置同步轉動，并在展膜輥的輔助下均勻覆膜。作業機在旋耕刀組和取土鏟的共同作用下將土壤送至刮板式輸送器并后輸至覆土罩殼，覆土罩殼可將土壤分為4條路徑，其中兩側膜邊覆蓋土壤通過側置溜土槽輸送，而其余土壤全部在重力作用下滑落至橫腰帶覆土器，并由其中置溜土口排出，完成壟溝內覆土，且在中置、側置鎮壓輪的共同配合下完成鎮壓作業。此外，隨著聯合作業機前進作業，橫腰帶覆土器上的一部分土壤在隨著中置溜土口排出后，剩余土壤不斷堆積，并在橫腰帶覆土開啟機構與地輪軸上通過帶傳動轉動偏心輪的相互觸碰作用下實現壟溝及橫腰帶覆土器的間歇性抖動，將板體上堆積土壤振動抖落，完成全膜雙壟溝覆膜種床恒定間隔距離的橫向覆土。

1.3 主要技術指標

農藝栽培模式要求如圖3所示。全膜雙壟溝覆膜種床由異形大壟、小壟共同構成，大小壟總寬度為1 100 mm，其中大壟寬700 mm，高100～150 mm，小壟寬400 mm，高150～200 mm，實行地膜全覆蓋，并在壟溝內完成播種。在進行機械化覆膜覆土作業時，以小壟壟體為中心基準，應用寬度為1 200 mm 的白色地膜(厚度為0.01 mm)進行鋪設，即用整幅地膜覆蓋小壟整體及其兩側的壟溝，且分別均等向兩側各1/2大壟壟體延伸進行覆膜作業，并同時完成兩側膜邊、壟溝內的覆土鎮壓。同時，當下一組小壟壟體進行覆膜作業時，其左側1/2大壟壟體覆土膜邊正好與上一組右側大壟壟體覆土膜邊對接，并在中心覆膜土帶的連接下完成大壟壟體的全膜覆蓋，整幅地膜所覆蓋雙壟底部寬度約為1 100 mm[14]。

圖3 全膜雙壟溝播農藝栽培模式Fig.3 Cultivation pattern of corn whole plastic-film mulching on double ridges1.中心覆膜土帶 2.壟溝覆土帶 3.小壟壟體 4.溝播作物 5.橫腰帶覆土 6.大壟壟體 7.覆蓋地膜

同時，為進一步提升全膜雙壟溝覆膜種床抗風揭膜能力，增強攔截降雨徑流效果，要求在小壟壟體表面進行間隔式橫腰帶覆土，橫腰帶間隔距離為1 500 mm，如圖3所示。

結合甘肅省全膜雙壟溝覆膜種床構建特點和作業動力計算，橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜機主要技術參數如表1所示。

表1 作業機主要技術參數Tab.1 Main technical parameters of operation machine

2 關鍵部件設計

2.1 旋耕刀組

作業機旋耕刀組除了高速切削種床土壤外，還需要將土壤由兩側往中間推送以形成壟畦，其結構如圖4所示。

圖4 旋耕刀組結構圖Fig.4 Structure diagram of rotary blades1.刀軸 2.旋耕刀

旋耕刀在刀軸上呈雙螺旋線排列，為改善刀軸旋轉時的平衡，刀軸左邊的10把刀排列成右旋，右邊的10把刀排列成左旋，確保耕作時旋耕刀組起到切削土壤、向中間推送土壤雙重作用。取土方式采用旋耕疏松，再用弧形起土鏟開溝起壟相結合，克服了旋耕刀組在硬茬地上起壟工作時，牽引阻力大、土垡體積大、不宜獲取優質覆膜土壤等問題。

聯合作業機覆膜、覆土作業過程中，大部分功率消耗在旋耕刀組的入土、翻土、推送過程中。為確保作業機配套動力合理，需要對旋耕刀組功耗進行近似估算[15]

P=0.1Kλv1bd

(1)

其中

b=2b1+b2

式中P——旋耕刀組功耗，kW

Kλ——旋耕比阻，取6.3 N/cm2 [16]

v1——作業機前進速度，依據雙壟耕作施肥噴藥覆膜機工作參數優化結果，取0.50 m/s[1]

b——旋耕刀組耕作寬度，cm

d——旋耕深度，取15 cm

b1——1/2大壟壟體寬度，依照全膜雙壟溝播農藝栽培模式(圖3)取0.35 m

b2——小壟壟體寬度，依照全膜雙壟溝播農藝栽培模式(圖3)取0.40 m

由式(1)計算分別得出：b=1.10 m；P=5.20 kW。

2.2 提土裝置

作業機提土裝置結構如圖5所示，主要由弧形起土鏟、側板、土壤升運帶和土壤升運刮板等部件組成。當作業機前進時，旋耕刀組將種床土壤高速切削疏松，并向中間推送，起土鏟跟進挖掘土壤，使其翻轉形成壟溝，并在側板約束作用下將弧形起土鏟體上的覆膜土壤通過刮板式輸送器提升向后輸送。

圖5 提土裝置結構圖Fig.5 Structure diagram of soil elevating mechanism1.弧形起土鏟 2.側板 3.土壤升運帶 4.土壤升運刮板

弧形起土鏟是作業機提土裝置的關鍵組成部件，由65Mn鋼制成，其工作寬度為210 mm。該鏟體采用弧形板結構既可以改善土壤的流動性，同時又可增大鏟體底板與側板之間角度，使其不易粘結積土，以確保起壟開溝質量[12]。作業過程中，要確保提升充足的覆膜土壤，但同時考慮挖掘阻力不易過大，參考相關研究試驗結果，工作時將弧形起土鏟入土角α安裝調節為30°[12]。

2.3 輸土-種床覆土裝置

2.3.1裝置結構

如圖6所示，輸土-種床覆土裝置主要由起土鏟、刮板式輸送器、側置溜土槽、壟溝及橫腰帶覆土器、輸土罩殼和中置溜土口等部件組成。

圖6 輸土-種床覆土裝置結構圖Fig.6 Soil transporting-covering mechanism1.起土鏟 2.刮板式輸送器 3.側置溜土槽 4.合頁 5.復位彈簧 6.壟溝及橫腰帶覆土器 7.中置溜土口 8.輸送器動力軸 9.輸土罩殼 10.側板

當聯合作業機進行覆膜覆土作業時(圖7)，異形雙壟種床的構建依據全膜雙壟溝播農藝栽培模式要求(圖3)，輸送器動力軸轉動，帶動兩側刮板式輸送器運轉，實現將弧形起土鏟掘起的土壤傾斜提升與輸送。當升運土壤輸送至裝置輸土罩殼兩側時，在土壤升運刮板和土壤自身的重力作用下，兩側膜邊覆蓋土壤通過側置溜土槽輸送，而剩余土壤滑落至橫腰帶覆土器，并通過中置溜土口排出，完成對全膜雙壟溝種床壟溝與膜側覆土。與此同時，隨著地輪每轉動一圈帶動偏心輪與橫腰帶覆土開啟機構間歇性碰撞一次，并在合頁和復位彈簧的共同作用下，將橫腰帶覆土器板體上堆積土壤振動抖落，實現全膜雙壟溝覆膜種床恒定間隔距離(1 500 mm)的橫向覆土作業。

圖7 種床覆土作業過程Fig.7 Schematic of operation process of covering soil on seedbed1.起土鏟 2.刮板式輸送器 3.地輪 4.側置溜土槽 5.滲水孔打孔輪 6.膜邊覆土帶 7.橫腰覆土帶 8.壟溝覆土帶 9.中置溜土口 10.壟溝及橫腰帶覆土器 11.橫腰帶覆土開啟機構

覆膜種床覆土量是影響全膜雙壟溝生產系統功能穩定的關鍵因素之一，覆土量過大或過小均會對其種床構建效果產生影響。當覆土量過大時，覆膜種床有效采光面積減小，嚴重制約了“地溫提升、膜面集雨”的生產功能；而當覆土量過小時，覆膜種床不易緊貼地表沉降，難以抵擋外界自然風力揭膜，致使種床“覆蓋抑蒸”功能失效。因此，為保證作業機輸土-種床覆土裝置工作過程中對覆膜種床覆土作業的一致性與穩定性，需對影響其輸土、覆土性能的關鍵參數(種床各個位置覆土量、刮板式輸送器提升線速度及其結構參數)進行理論分析與計算。

2.3.2覆膜種床覆土量

如圖7所示，對覆膜機作業中種床第1組橫腰帶覆土后至第2組橫腰帶覆土完成過程中的覆土量進行計算，其覆膜種床的覆土量為

Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

(2)

式中Q——覆膜種床的覆土量，kg

Q1——左側側置溜土槽覆土量，kg

Q2——左側中置溜土口覆土量，kg

Q3——右側中置溜土口覆土量，kg

Q4——右側側置溜土槽覆土量，kg

Q5——橫腰帶覆土量，kg

由作業機的輸土-種床覆土裝置結構可以看出，其左右兩側側置溜土槽、中置溜土口覆土量對稱相等，則有

(3)

式中γ——土壤(黃綿土)容重，取1 300 kg/m3[17]

H1——橫腰帶覆土間隔距離，為1 500 mm

B1——膜邊覆土寬度，取100 mm

B2——壟溝覆土寬度，取40 mm

h——覆土厚度，取25 mm

由式(3)計算分別得出：Q1=Q4=4.875 kg；Q2=Q3=1.95 kg。

依據表1中橫腰帶覆土農藝要求與壟溝及橫腰帶覆土器作業寬度，種床橫腰帶覆土量為[18]

Q5=γB3H2h

(4)

式中H2——橫腰帶覆土寬度，為110 mm

B3——膜邊覆土寬度，取100 mm

由式(4)計算得出：Q5=0.36 kg；由式(2)～(4)計算得出：Q=14.01 kg。

2.3.3刮板式輸送器提升線速度

為保障全膜雙壟溝覆膜種床覆蓋地膜快速沉降，且與耕地表面充分貼合，作業機輸土-種床覆土裝置中應具有充足土壤對種床膜邊、壟溝進行均勻、連續覆土。因此，刮板式輸送器提升線速度是影響覆膜覆土性能的關鍵作業因素。刮板式輸送器的傾斜角不宜過大或過小。當傾角過小時，刮板式輸送器容易與耕地表面發生干涉，造成輸送器刮板打土、磨損；當傾角過大時，容易引起刮板之間提升土壤滑落，影響刮板式輸送器作業效率。依據前期相關設計試驗結果，設計刮板式輸送器的傾角α1為45°[18]。由圖7覆土過程可以看出，作業機左右對稱提土裝置確保了覆膜種床的所有覆土量，則刮板式輸送器傾斜提升線速度為[15]

(5)

其中

式中Q6——左側提土裝置輸(覆)土量，kg

B4——土壤升運帶寬度，為0.17 m

H3——土壤升運刮板高度，為0.05 m

φ——刮板式輸送器填充系數，傾斜升運取0.80[15]

k——傾斜系數，刮板式輸送器傾斜角為45°，查表取0.40[15]

t——覆膜機作業中種床第1組橫腰帶覆土后至第2組橫腰帶覆土完成所需時間，s

由式(5)計算得出刮板式輸送器傾斜提升線速度v2=0.71 m/s。

2.3.4刮板式輸送器結構參數

如圖8所示，當輸送土壤填充至刮板式輸送器中且穩定傾斜升運時，兩刮板之間及其填充土壤形成了一個閉合的直角三角形，依據幾何關系，可得刮板間距為

(6)

式中α1——刮板式輸送器傾斜角，為45°

β——土壤(黃綿土)內摩擦角，取28°[19]

由式(6)計算得出刮板升運帶式提土器刮板間距L=0.161 m，在每組刮板升運帶式提土器上設置15個刮板，即升運帶長度設計值為2.25 m。

圖8 刮板式輸送器作業示意圖Fig.8 Schematic of operation process of scraper lifting belt1.土壤升運帶 2.土壤升運刮板 3.輸送土壤

圖9 橫腰帶覆土系統Fig.9 System of girdle soil covering mechanism1.起土鏟 2.側板 3.刮板式輸送器 4.覆土抖動板 5.橫腰帶覆土開啟機構 6.傳動裝置 7.地輪 8.橫腰帶覆土

2.4 橫腰帶覆土系統

設計的橫腰帶覆土系統結構組成及其覆土作業過程如圖9所示，橫腰帶覆土系統主要由起土鏟、側板、刮板式輸送器、覆土抖動板、橫腰帶覆土開啟機構和地輪等組成。依據全膜雙壟溝播農藝栽培模式(圖3)，當作業機以0.50 m/s前行時[1]，壟溝及橫腰帶覆土器按照全膜雙壟溝橫腰覆土帶間距要求(H1=1 500 mm)在傳動裝置、橫腰帶覆土開啟機構和覆土抖動板的共同作用下完成間歇式橫向覆土作業，并通過覆土抖動板限位彈簧快速回位。

其中，橫腰帶覆土開啟機構與傳動裝置上從動輪的間歇接觸作用是決定橫腰覆土帶間距的關鍵因素。覆土抖動板閉合與開啟作業過程如圖10所示，主動帶輪安裝在地輪軸上，隨著作業機前進帶動從動輪轉動，從動輪輪緣上安裝有滾動軸承，滾動軸承隨從動輪每轉1周對橫腰帶覆土開啟機構觸碰1次，而橫腰帶覆土開啟機構在與覆土抖動板滑槽鉸接作用下實現對覆土抖動板的下壓式開啟，完成橫腰帶覆土作業(圖10a)；并在限位彈簧的作用下，實現覆土抖動板瞬時復位閉合狀態(圖10b)。

橫腰帶覆土系統傳動裝置類型設計為帶傳動，其中，主動帶輪直徑D1=60 mm，從動帶輪直徑D2=120 mm，裝置傳動比為2。

在橫腰帶覆土系統作業過程中，其覆土抖動板的抖動頻率直接影響著種床橫向覆土帶的間隔距離與分布，由圖9、10分析可得覆土抖動板的抖動頻率為

圖10 覆土抖動板工作狀態Fig.10 Working states of soil shaking plate1.主動帶輪 2.滾動軸承 3.從動帶輪 4.限位彈簧 5.覆土抖動板 6.橫腰帶覆土開啟機構 7.傳動帶

(7)

式中f——覆土抖動板的抖動頻率，Hz

T——覆土抖動板的抖動周期，s

由式(7)計算得覆土抖動板的抖動周期T=3 s，覆土抖動板的抖動頻率為0.33 Hz。

2.5 鎮壓打孔裝置

鎮壓打孔裝置結構如圖11所示，主要由膜側鎮壓輪及其仿形機構、壟溝鎮壓打孔輪及其仿形機構、機架等部件組成。

圖11 鎮壓打孔裝置結構示意圖Fig.11 Schematic of pressing-punching mechanism1.膜側鎮壓輪 2.仿形彈簧Ⅰ 3.壟溝鎮壓打孔輪 4.打孔針 5.機架 6.仿形彈簧Ⅱ

為有效利用小壟壟體膜面集雨功能收集的降水，需要在壟溝溝底膜面上打滲水孔，打孔針穿套在直徑為190 mm的壟溝鎮壓打孔輪上，打孔針直徑為5 mm，長度為25 mm，頂部加工成錐形；壟溝鎮壓打孔輪、膜側鎮壓輪(直徑為180 mm)通過組件與機架鉸接，并分別在所連接仿形彈簧的作用下形成平行四桿仿形機構。

3 田間試驗與結果分析

3.1 試驗條件與材料

2018年4月，在甘肅省洮河拖拉機制造有限公司-甘肅農業大學臨洮旱作農機裝備專家大院試驗田進行了橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機田間作業性能試驗，如圖12所示。試驗地面積為0.60 hm2，土壤為黃綿土，土壤含水率為14.9%～16.1%，土壤容重為1 300 kg/m3，堅實度小于0.16 MPa，田面較平整、疏松且雜草較少。試驗前對聯合作業機進行調試，在肥箱中加入磷酸二銨固體顆粒化肥，通過側板將提土裝置起土鏟傾角調整為15°，在覆膜掛接裝置上安裝白色卷狀地膜(厚度為0.01 mm)，并牽拉至展膜輥下貼地鋪平，作業機配套動力為22.1 kW洮河-304型輪式拖拉機，試驗前進速度為0.50 m/s。

圖12 聯合作業機田間作業性能試驗Fig.12 Field performance test of combined machine

3.2 試驗方案與方法

按照NY/T 986—2006《鋪膜機作業質量》標準、DB62/T 1935—2010《全膜雙壟溝鋪膜機操作規程及作業質量驗收》標準和DB62/T 1934—2010《全膜雙壟溝玉米機械化作業技術規范》標準要求，計算測定橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機田間工作后采光面地膜機械破損程度、種床起壟高度合格率、種床壟溝中心距合格率、種床膜邊覆土寬度合格率、橫腰帶覆土寬度合格率、種床覆土厚度合格率、橫腰帶覆土間距合格率和滲水孔間距合格率[10]。同時考察聯合作業機旋耕起壟裝置、排肥系統、種床覆膜裝置及輸土-種床覆土裝置的工作運轉情況。

其中，采光面地膜機械破損程度測定方法為：以1.2 m(地膜幅寬)×5 m(測區長度)的面積為1個測定小區，應用鋼卷尺進行人工測量的作業方式獲取各測區內采光面地膜上所有機械破損部位的邊長或縫長(Sc≤50 mm/m2表明聯合機作業性能符合標準要求)，以3個作業小區的測定平均值為測試結果。采光面地膜機械破損程度計算式為

(8)

式中Sc——采光面地膜機械破損程度，mm/m2

li——測區內第i處機械破損部位的邊長或縫長，mm

n——測區內出現機械破損部位的個數

l——測區長度，m

b——測區內采光面地膜寬度平均值，m

種床起壟高度合格率、種床壟溝中心距合格率、種床膜邊覆土寬度合格率、橫腰帶覆土寬度合格率、種床覆土厚度合格率測定方法為：隨機選取測定點，在每個測定點上測定種床起壟高度、種床壟溝中心距、種床膜邊覆土寬度、橫腰帶覆土寬度和種床覆土厚度，分別求其平均值，有

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

式中Y1——種床起壟高度合格率，%

Y2——種床壟溝中心距合格率，%

Y3——種床膜邊覆土寬度合格率，%

Y4——橫腰帶覆土寬度合格率，%

Y5——種床覆土厚度合格率，%

m0——總測定點數

m1——種床起壟高度合格點數

m2——種床壟溝中心距合格點數

m3——種床膜邊覆土寬度合格點數

m4——橫腰帶覆土寬度合格點數

m5——種床覆土厚度合格點數

隨機抽取作業后長度為15 m的全膜雙壟溝覆膜種床，測量橫腰帶覆土間距，(1 500±25) mm為合格，測量滲水孔間距，(200±10) mm為合格，以10個作業小區的測定平均值為測試結果。橫腰帶覆土間距合格率、滲水孔間距合格率計算式分別為[20]

(14)

(15)

式中Y6——橫腰帶覆土間距合格率，%

Y7——滲水孔間距合格率，%

t0——總測定點數

t1——橫腰帶覆土間距合格點數

t2——滲水孔間距合格點數

3.3 試驗結果與分析

橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機田間試驗結果如表2所示。由試驗結果可得，試驗指標均達到國家及行業相關標準要求。

試驗過程中發現，當作業機穩定前進且耕地平整時，樣機各關鍵工作部件性能穩定。若前進速度過大，引起對鋪設地膜的過分拉扯，造成覆蓋地膜與種床地表貼合不緊實而容易出現壟溝地膜架空現象。同時，當田間作業地表崎嶇不平、石塊較多時，容易引起覆膜機地輪打滑現象，致使橫腰帶覆土裝置開啟失效，這也是造成樣機橫腰帶覆土間距合格率相對較低的主要因素之一。當田間土壤堅實度較高或含水率過大時，則會影響旋耕土壤進入輸土-種床覆土裝置的及時性與流動特性，導致膜邊、壟溝覆土寬度與厚度不一致，土壤結塊覆蓋，嚴重影響了全膜雙壟溝種床的構建質量。因此，需要適當調整作業機前進速度，確保旋耕刀組與田間土壤的充分作用時間，以獲取高質量的種床覆膜土壤。

表2 田間試驗結果Tab.2 Result of field experiment

4 結論

(1)在融合全膜雙壟溝播農藝技術要求及橫腰帶覆土作業模式基礎上，研制了橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機，確定了樣機傳動系統，并對其提土裝置、輸土-種床覆土裝置、橫腰帶覆土系統及鎮壓打孔裝置等重要作業部件進行選型與設計，根據相關作業性能要求完成其關鍵工作參數分析計算。

(2)聯合作業機采用旋耕刀組與提土裝置相結合方式開溝起壟，確保肥箱內的肥料準確施入小壟壟體兩側部位；通過對全膜雙壟溝種床各部位覆土寬度、覆土厚度、覆土間隔要求條件進行分析，確保輸土-種床覆土裝置和橫腰帶覆土系統能準確、可靠地實現對覆膜種床膜邊、壟溝及其橫腰帶的覆土作業。

(3) 田間試驗表明，橫腰帶覆土式全膜雙壟溝覆膜聯合作業機工作后，相關采光面地膜機械破損程度為38.6 mm/m2、種床起壟高度合格率89.8%、種床壟溝中心距合格率為90.7%、種床膜邊覆土寬度合格率為95.8%、橫腰帶覆土寬度合格率為95.6%、種床覆土厚度合格率為95.2%、橫腰帶覆土間距合格率為93.5%、滲水孔間距合格率為97.1%。試驗指標均達到國家及行業相關標準要求，試驗結果滿足設計要求，能夠實現全膜雙壟溝種床的起壟、施肥、覆膜、覆土及橫腰帶鋪設與滲水孔打孔等機械化作業。