朱新华 李旭东 高 翔 谭 辰 邓海涛

(1.西北农林科技大学机械与电子工程学院， 陕西杨凌 712100； 2.潍柴动力股份有限公司发动机研究院， 潍坊 261061)

0 引言

近年来，矮化密植逐渐成为苹果等果树的主流栽培模式，单位面积植株多、产量高，对土壤水肥条件要求更高[1]。但目前我国果业长期依赖化肥[2-3]，土壤酸化、板结和环境污染等问题日益突出[4-6]。土壤有机质含量低、干旱已成为制约黄土高原苹果产区果业发展的关键因素[7-8]。施用有机肥是提升土壤有机质含量和蓄水能力的有效途径[9]，可改善土壤结构和微环境，有效缓解干旱问题。研究表明，果园合理的施肥比例为，除氮、磷、钾外，有机肥应占施肥总量的95%以上[10]。然而，果园有机肥施肥量高达45 t/hm2[11-12]，作业强度大、作业环境差。在劳动力短缺的背景下，缺少专业有机肥施肥装备已成为我国果园增施有机肥、减施化肥的瓶颈[13-14]。

开沟施肥是我国果园的主要施肥方式之一[15-16]，作业方式分为开沟、施肥两段式和联合式。化肥作为果园追肥施用，一般小于0.51 t/hm2[6]，便于实现联合式作业。1KS60-35X型果园双螺旋开沟施肥机[17]由前轴破土、后轴搅土施肥，肥料自搅土刀轴中通管道落下施入土壤；2FK-40型果园开沟施肥机[18]肥箱容积约0.8 m3，作业时由限深轮驱动螺旋器排肥；2FPG-40型葡萄开沟施肥机[19]肥箱容积0.4 m3，由驱动滚筒调节开沟深度并驱动螺旋器推送肥料经施肥靴施于沟中。以上机型均与拖拉机三点悬挂联接，可实现开沟、施肥、覆土一体化作业，但载肥量小、排肥器只适用于化肥，不适于施肥量较大的有机肥特别是农家肥。

有机肥施肥机械方面，王向阳等[20]研制的果园有机肥开沟施肥机以及张宏建等[21]研制的自动调节深度式果园双行开沟施肥机均属于联合式，可实现双侧开沟、施肥、覆土一体化作业，开沟深度、间距以及施肥量可调，但其肥箱容积相对较小，影响作业效率，且不适于丘陵山地果园。我国60%的果园处于丘陵山地[22]，开沟、施肥两段式作业依然是果园有机肥施用的重要方式，且有利于施肥装备轻简化。现阶段，犁铧式、链式、螺旋式、旋耕式开沟机[17]等机型已在果园中广泛应用，但施肥环节仍由拖拉机运输、人工对沟埋肥，效率低下。因此，果园两段式施肥缺少兼具大体量肥料运输和条铺施肥功能的机具。

先前研制的自走式果园秸秆覆盖机[23-24]能将秸秆、腐熟粪肥等有机物料覆盖于果园行间增碳保墒。该机车箱容积大，适于丘陵山地果园，作业效率高，但配套功能少。为实现有机肥对沟施肥或行间双侧条铺及果园秸秆覆盖机一机多用，本文基于果园秸秆覆盖机研制果园有机肥条铺机，通过设计计算与仿真优化确定关键部件结构及参数，并进行性能试验。

1 整机方案

1.1 矮化密植苹果园宜机条件

黄土高原是我国苹果主产区之一，该地区苹果园主要分布在丘陵山地，区域交通条件差，坡地果园多，地头道路相对狭小。矮化密植苹果树形有高纺锤形、细长纺锤形、改良纺锤形以及自由纺锤形等，不同树形果园的宜机参数如表1所示[24-26]。

果树主要依靠根毛吸收肥料养分，根毛大多数分布于树冠边缘[27]，因此，树冠垂直投影边际切线是条状沟施肥的理想位置[16]。果园有机肥条沟施肥示意图如图1所示。

图1 果园有机肥条沟施肥示意图Fig.1 Schematic of ditch-fertilizing of organic fertilizer in orchard1.土壤 2.果树 3.条状沟 4.有机肥料 5.覆土层

1.2 条铺机设计技术要求

结合我国矮化密植苹果园栽植现状及有机肥条沟施肥的农艺要求，得到条铺机设计要求如表2所示。为提高效率，条铺机载肥量应不小于667 m2的施肥量，且具备良好的转向性能和倒车操控性。

1.3 整机方案评价

肥料特性和果园环境是有机肥施肥机械整机结构设计的关键限制因素，评价重点是载肥量和山地果园适应性。条铺机的整机结构可选方案有拖拉机悬挂式、牵引式和自走式3种(图2)，其中自走式包括轮式或橡胶履带式。综合评价如表3所示[22,28]。

表2 果园有机肥条铺机设计要求Tab.2 Design requirements of orchard organic fertilizer strip-spreader

橡胶履带自走式方案在适应施肥量较大的有机肥施肥以及果园空间狭小、地形复杂的作业环境方面具有优势，因此条铺机的车体采用橡胶履带自走式。课题组前期研制的橡胶履带自走式果园秸秆覆盖机[23-24]车箱容积大于5 m3，供料机构可适应秸秆、粪肥、菌渣等多种农业废料，其车体可作为有机肥条铺机的基础。本文的重点是在果园秸秆覆盖机车体基础上研制配套有机肥条铺装置，实现一机多用。

图2 整机方案示意图Fig.2 Schematics of complete machine schemes1.拖拉机 2.肥箱 3.条铺装置 4.排肥螺旋 5.自走式车体

表3 整机方案比较结果Tab.3 Comparison results of complete machine schemes

2 整机结构与工作原理

2.1 果园秸秆覆盖机结构

果园秸秆覆盖机主要由车体和覆土装置两部分组成，如图3所示。车体主要包括发动机、驾驶室、橡胶履带底盘、车箱、刮板送料机构、下料辊、导料板等，其中刮板送料机构和下料辊共同组成供料机构。覆土装置通过平行四杆机构挂接于车体后部，由升降油缸带动的钢丝绳调节离地高度。由3台液压马达驱动工作装置，其液压动力可满足果园有机肥条铺机的动力需求。

图3 果园秸秆覆盖机整机结构图Fig.3 Overall structure diagram of orchard straw mulching machine1.车箱 2.刮板送料机构 3.下料辊 4.覆土装置 5.导料板 6.平行四杆机构 7.钢丝绳 8.升降油缸

2.2 条铺机整机结构与工作原理

条铺机整机结构如图4所示，主要由车体和条铺装置两部分组成。条铺装置主要由左右对称布置的2个伸缩式螺旋排肥器及其伸缩油缸组成，与车体挂接方式和覆土装置一致以方便互换。为将肥料导流至左右两侧伸缩式螺旋排肥器，在车体导料板上设置有分料板。

图4 有机肥条铺机整机结构图Fig.4 Overall structure diagram of organic fertilizer strip-spreader1.车箱 2.刮板送料机构 3.下料辊 4.导料板 5.分料板 6.覆土铲 7.伸缩油缸 8.伸缩式螺旋排肥器 9.车箱下料口 10.平行四杆机构 11.钢丝绳 12.升降油缸

刮板送料机构、下料辊、排肥螺旋均由液压马达驱动，可通过调速阀灵活调节作业参数。液压系统原理图如图5所示，系统压力为16 MPa。

图5 液压系统原理图Fig.5 Schematic of hydraulic system1.油箱 2.过滤器 3.油泵 4.溢流阀 5、8、11、14、18.手动换向阀 6、9、12.调速阀 7、10、13.液压马达 15、19.分流集流阀 16、17、20、21.液压油缸

条铺机工作时，分别由升降油缸和伸缩油缸调整条铺装置离地高度和两侧排肥口间距，与行间两沟对正。有机肥在刮板送料机构的推送下于车箱后部形成一定的堆积以保证供料充足，由下料辊破碎结块肥料并将肥料自车箱下料口排出至导料板。肥料经分料板分流进入条铺装置两侧伸缩式螺旋排肥器，由螺旋排肥器推送至左右两侧，落入提前开好的沟中。覆土铲将条沟两侧的土刮入条沟内完成覆土。条铺机可在丘陵山地果园进行有机肥对沟施肥或行间双侧条铺；条铺装置也可与通用撒肥车配套，用于马铃薯、棉花、西瓜等多种大田作物对行施基肥或条铺栽培基质。

该机主要技术参数如表4所示。

表4 自走式果园有机肥条铺机主要技术参数Tab.4 Main technical parameters of self-propelled orchard organic fertilizer strip-spreader

3 关键部件设计

3.1 供料机构设计

相比秸秆供料，有机肥容重大、粘性强、易结块等特点对供料均匀性、可靠性提出了更高要求。供料机构持续、稳定地推送、排出有机肥的同时，对结块肥料应有一定的破碎作用。

3.1.1刮板送料机构

刮板送料机构主要由圆环链、链轮、刮板、承料板、V形滑槽、连接环、链轮传动轴、支架等组成，如图6所示。作业时由液压马达通过减速器驱动主动链轮轴带动机构运动，链轮转速n1取2～20 r/min，刮板线速度v1为0.01～0.1 m/s。为提高供料均匀性，根据文献[29]，将刮板间距a减小至150 mm。

图6 刮板送料机构Fig.6 Scraper feeding mechanism1.链轮传动轴 2.刮板 3.上层物料 4.下层物料 5.支架 6.链轮 7.圆环链 8.连接环 9.V形滑槽 10.承料板

车箱中的有机肥根据所处空间可分为上层物料和下层物料，下层物料由刮板带动向车箱后部输送。取相邻刮板间物料分析，上层物料受力有重力G、车箱侧壁摩擦力f以及下层物料提供的前进摩擦力F，上下层物料整体向车箱后部移动的条件为F>f。其中

F=μ0abhγg

(1)

(2)

式中μ0——物料间摩擦因数，取1[30]

b——刮板长度，取1.5 m

h——上层物料高度

γ——肥料密度g——重力加速度

λ——侧压系数，取0.86[31]

μ——车箱侧壁与物料间摩擦因数，取0.86[30]

由F>f得

(3)

经计算，上下层物料连续整体运动的条件是h<2.0 m。条铺机车箱高度h1=1.5 m，满足物料整体推进条件。

刮板送料机构的输送量Q0为

Q0=3 600bh1v1η

(4)

式中η——输送效率，取50%[31]

v1按链轮转速7 r/min，取0.035 m/s，经计算，Q0=141.75 m3/h，满足施肥量要求。

原秸秆覆盖机中，受空间限制，刮板送料机构的主动链轮轴驱动部件安装于车箱前部，使得圆环链松边在上。车箱底部的有机肥被镇压后，易在刮板和承料板之间形成结拱层，结拱层厚度增加将导致圆环链过度张紧，增大刮料阻力甚至会引起刮板和链条变形、断裂。为解决这一问题，刮板迎料面设计为由倾斜面和竖直阶梯面组成，倾斜面铲料、清料可避免肥料结拱，减小刮料阻力，竖直阶梯面限制肥料后滑，保证稳定推送肥料至车箱后部。倾斜面倾角θ过大将增大刮料阻力，过小时刮板不易铲入肥料，依据文献[32]确定为25°。

3.1.2下料辊

下料辊安装于车箱尾部，其结构如图7a所示。下料辊辊面上布置有三角锥齿，用于刮拨肥料并破碎较大的结块肥料，各排锥齿对称交错排列，齿平面相对齿辊母线倾斜±5°，可侧向分拨肥料，提高横向出料均匀性，下料辊设计参数见文献[24]。下料辊圆柱面与承料板之间形成车箱下料口，其开度δ可调(图7b)。δ过小时，下料辊与刮板干涉且无法满足最大供肥量要求；δ过大时，肥料不能始终充满车箱下料口甚至在重力作用下直接从车箱下料口流出，导致供肥不均匀、供肥量不受下料辊转速调控，且无法破碎较大的结块肥料。δ值根据施肥量由试验确定。

图7 下料辊及结块肥料破碎示意图Fig.7 Schematic of feeding roller and crushing of block fertilizer1.齿辊轴 2.右倾锥齿 3.左倾锥齿 4.刮板 5.结块肥料 6.下料辊

3.2 条铺装置设计

条铺装置结构如图8a所示。左右对称布置两个伸缩式螺旋排肥器。伸缩式螺旋排肥器由排肥螺旋、固定槽、伸缩槽、伸缩油缸等组成。内侧的固定槽和外侧的伸缩槽相互嵌套构成伸缩式螺旋槽，在伸缩油缸驱动下调整螺旋槽整体长度及左右两侧的排肥口间距。左右两个排肥螺旋轴通过联轴器连接于中间传动轴，由液压马达通过带传动驱动，如图8b所示。排肥螺旋工作长度与固定槽等长。肥料被螺旋推送至固定槽末端后，在伸缩槽内适度堆积，受螺旋轴向力作用依靠肥料间推挤自伸缩槽端部的排肥口排出，对沟施肥。

图8 条铺装置结构及传动示意图Fig.8 Structure and transmission diagrams of strip-spreading device1.伸缩槽 2.排肥螺旋 3.固定槽 4.联轴器 5.液压马达 6.传动带 7.中间传动轴 8.伸缩油缸 9.排肥口 10.覆土铲 11.带轮 12.轴承座 13.螺旋轴

3.3 排肥螺旋结构设计

依据GB/T 25246—2010《畜禽粪便还田技术规范》和果园施肥量推荐值[12]，条铺机施肥量设计为24.60～45.00 t/hm2。条铺机行进速度按作业速度最大值的1.05倍取0.35 m/s(1.26 km/h)。矮化密植果园行距为3.0～4.5 m，施肥量一定时，行距越大，要求螺旋排肥量越高。为保证螺旋排肥量满足不同行距果园至少施肥量24.60 t/hm2要求，行距取4.5 m计算，则单侧螺旋排肥量为6.97 t/h。对于条铺机最大施肥量45.00 t/hm2，通过提高排肥螺旋转速来满足要求。

排肥螺旋叶片外径计算式为

(5)

式中d——排肥螺旋叶片外径，m

Q——螺旋排肥量，取6.97 t/h

n2——排肥螺旋转速，为保证螺旋排肥量满足施肥量最小值，计算中暂取较低值80 r/min

S——排肥螺旋螺距，取S=d

ψ——物料填充系数，取0.33[32]

ε——倾斜输送系数，取1[32]

为确保螺旋排肥量满足不同密度有机肥排肥量要求，按密度较低的菌渣密度取值，取肥料密度γ=0.476 t/m3。经计算，S=d=0.228 m。螺旋叶片外径和螺距均取0.25 m[32]。

3.4 伸缩式螺旋槽设计

为适应不同果园行距和条沟间距，条铺装置两端排肥螺旋槽设计为可伸缩式结构，如图9所示。

图9 伸缩式螺旋槽结构示意图Fig.9 Structure diagram of telescopic screw slot1.横杆 2.伸缩槽 3.固定槽 4.机架方管 5.伸缩油缸 6.伸缩架 7.滑轨 8.滚轮 9.排肥口

图10 3种不同排肥口结构伸缩式螺旋排肥器仿真及有机肥颗粒生成示意图Fig.10 Schematics of simulation of telescopic spiral fertilizer apparatuses with three different kinds of fertilizing outlet structures and formation of organic fertilizer particles1.有机肥颗粒 2.固定槽 3.排肥螺旋 4.质量流量传感器 5.排肥口 6.统计网格1 7.伸缩槽 8. 统计网格2 9.导料板 10.颗粒工厂

伸缩式螺旋槽主要由固定槽、伸缩槽、滚轮、滑轨及伸缩油缸等组成。固定槽、伸缩槽均为U形槽，伸缩槽外端设排肥口。固定槽固连于机架，伸缩槽通过滚轮安装在与机架固连的滑轨上，并与固定槽嵌套，其外端通过横杆与伸缩架固连。伸缩架与机架方管呈滑套式结构。在伸缩油缸作用下伸缩架可相对机架方管伸缩，从而带动伸缩槽沿滑轨移动，调整螺旋槽整体长度及左右两侧的排肥口间距。

根据表1中树形和对应的株行距及冠径确定果园有机肥施肥条沟间距。满足农艺要求的条沟间距为

s=L-D

(6)

式中s——条沟间距，mL——果园行距，m

D——果树平均冠径，m

则矮化密植苹果园施肥合理的条沟间距为1.8 m≤s≤2.7 m。

伸缩槽不伸出，即与固定槽全段嵌套时机具适应最小条沟间距；伸出至最大距离时适应最大条沟间距。由此，单侧伸缩槽最大伸出距离dmax为

(7)

式中smax——最大条沟间距，取2.7 m

smin——最小条沟间距，取1.8 m

经计算，单侧伸缩槽最大伸出距离dmax=45 cm。

伸缩槽、固定槽及排肥螺旋长度均取65 cm，伸缩槽伸出至最大条铺间距时，仍有部分槽体与固定槽嵌套，以保证物料顺畅推送。

4 排肥口结构仿真优化

4.1 仿真设置

伸缩式螺旋槽单侧最大伸出距离为45 cm，该段螺旋槽内无螺旋推送。对于流动性较差的牛粪等肥料能否顺利排肥，伸缩槽排肥口结构十分关键。伸缩槽排肥口结构设计为JK、ZK、XK 3种型式。JK型为U形槽底部开矩形口结构，ZK型为直口形结构，XK型为斜口形结构。

为优化排肥口结构，运用EDEM 2018分别对3种排肥口结构的伸缩式螺旋排肥器中腐熟牛粪排肥情况进行数值模拟，如图10所示。以伸缩槽伸出段45 cm处肥料轴向流速(水平方向)、无螺旋段肥料堆积质量、排肥流量标准差为指标分别评价3种结构下的肥料流动性、抗堵塞性能和排肥均匀性，并分别通过统计网格1、2(即EDEM中Grid Bin Group组件)和质量流量传感器监测相应指标。流速高、堆积质量小、排肥流量标准差小则说明排肥口结构优。仿真中伸缩槽伸出距离为最大值45 cm。仿真参数设置如表5所示[30，33-34]。

4.2 仿真结果分析

图11为3种排肥口结构下伸缩槽伸出段45 cm处肥料轴向流速(图11a)、无螺旋段肥料堆积质量(图11b)、排肥流量(图11c)随时间的变化曲线，表6为14～20 s区间排肥性能。

由图11a可知，排肥口结构为ZK、XK型时，肥料轴向流速6 s后呈小幅波动的稳定状态；排肥口结构为JK型时，开始排肥后伸缩槽中肥料自矩形口直接排出，而随着堆积量的增加，肥料逐渐堆积至端板受阻，故肥料轴向流速有一减小阶段，14 s后进入稳定状态。结合表6可知，稳定排肥后，排肥口结构为XK型时，肥料轴向流速最大，JK型最小。采用JK型排肥口时，受端板阻挡和矩形口限制，伸缩槽中肥料轴向流速低，更易堵塞，而采用XK型排肥口时肥料流动性最好。

由图11b、表6可知，稳定排肥后，JK型排肥口对应的无螺旋段肥料堆积量最多，XK型最少，从另一个角度说明采用XK型排肥口肥料流动性最好，不易堵塞。

表5 伸缩式螺旋排肥器离散元仿真参数Tab.5 Discrete element simulation parameters of telescopic spiral fertilizer apparatus

图11 3种排肥口结构下肥料轴向流速、肥料堆积质量、排肥流量变化曲线Fig.11 Variation curves of fertilizer axial velocity, fertilizer accumulation quality and fertilizer mass flow rate under three types of fertilizing outlet structures

表6 稳定排肥后3种排肥口结构下排肥性能Tab.6 Fertilizer output performances under three kinds of fertilizing outlet structures from 14 s to 20 s

图11c及表6表明，3种排肥口结构下排肥流量均受螺旋送料影响呈“脉动现象”，但排肥口结构为JK、XK型时，排肥流量标准差明显小于ZK型。肥料在伸缩槽中适度堆积可缓解螺旋式排肥器排肥量波动，提高排肥均匀性。有机肥多以结块垮落的形式自排肥口排出，这可能是采用ZK型排肥口时排肥流量波动较大的原因。与ZK型相比，XK型排肥口的斜槽段对结块垮落具有缓冲、匀料作用。因此，排肥口结构为XK型时，在无螺旋段肥料堆积量较少时即可得到最佳的排肥均匀性。

综合比较肥料流动性、抗堵塞性能及排肥均匀性，确定XK型排肥口为最优结构。

5 条铺试验

5.1 试验条件

在西北农林科技大学试验站进行了条铺试验，试验材料为杨凌万佳牧业公司生产的腐熟牛粪(密度620 kg/m3，含水率58%)和杨凌众兴食用菌公司生产的杏鲍菇菌渣(密度476 kg/m3，含水率39%)。

试验因素选取：刮板送料机构的链轮转速、车箱下料口开度、下料辊转速均影响供肥量，但由于刮板送料机构的链轮转速、车箱下料口开度调控精度较低，为提高供肥均匀性和稳定性，选择下料辊转速调控供肥量；排肥螺旋转速对应的排肥量大于供肥量后，不再影响施肥量；车速是施肥量和作业效率的决定性因素，因此，选取车速及下料辊转速作为试验因素。

根据行距为3.5 m(普遍采用)果园的最大施肥量(45.00 t/hm2)，通过预试验确定了刮板送料机构的链轮转速、车箱下料口开度、排肥螺旋转速分别为7 r/min、4 cm、120 r/min。该条件下调整下料辊转速可兼顾腐熟牛粪和菌渣最大施肥量，保证螺旋排肥量大于供肥量，且均匀性、稳定性和碎肥效果好。

试验时条铺间距设为2.7 m。两侧排肥口分别由5个盒子收集肥料，按等距取样法，每2 m为一个采样点，每组试验共有10个采样点。采样后测量单盒肥料质量。单组试验重复2次，结果取平均值。试验过程如图12所示。除施肥性能外，图12b为条铺机或条铺装置(与通用撒肥车配套)用于果园或大田作物栽培基质条铺效果。

图12 有机肥条铺试验Fig.12 Organic fertilizer strip spreading test

5.2 试验结果分析

根据单因素试验，以车速(0.8～1.2 km/h)和下料辊转速(20～50 r/min)为影响因素，以单侧每米施肥量、施肥量变异系数为指标，对条铺机分别进行腐熟牛粪和菌渣施肥的二因素三水平正交试验，评价其施肥性能。试验设计与结果如表7所示。

表7 施肥性能正交试验设计与结果Tab.7 Arrangement and results of orthogonal test on fertilizing performances

试验结果表明，条铺机腐熟牛粪和菌渣施肥量分别为29.40～53.10 t/hm2和21.45～75.00 t/hm2，变异系数分别小于等于15.48%和6.57%。说明设计的条铺装置满足果园有机肥对沟施肥或行间双侧条铺要求。腐熟牛粪含水率高、流动性差，供料连续性、均匀性差，相同条件下施肥量和施肥均匀性低于菌渣。菌渣含水率低、颗粒间粘结力小，流动性、填充性好，相同条件下供肥量较大、排肥螺旋中实际填充系数较高，从而其施肥量较大。

通过Design-Expert 10.0响应面分析得到车速v、下料辊转速n与腐熟牛粪及菌渣单侧每米施肥量x、y的一次回归方程

x=0.082 778n-3.45v+7.293 55

(8)

y=0.118 11n-12.541 67v+17.151 62

(9)

对试验结果及回归方程进行方差分析，如表8所示。结果表明：车速和下料辊转速对条铺机腐熟牛粪和菌渣单侧每米施肥量均有极显著影响。腐熟牛粪和菌渣施肥量回归方程模型的P值均小于0.000 1，表明模型极显著，其决定系数分别为0.871 3和0.963 1，失拟项不显著。菌渣施肥量模型拟合性优于腐熟牛粪，主要是由于菌渣流动性较好，而腐熟牛粪含水率较高，多块状，流动性较差。车速及下料辊转速对腐熟牛粪和菌渣单侧每米施肥量的影响如图13所示，分析可知，施肥量随车速的增大而减小，这是由于车速增大导致单位长度排肥时间减少；施肥量随下料辊转速的增大而增大，其原因是下料辊转速增大使得供肥量增大，即单位时间内排肥量增大。

表8 方差分析Tab.8 Variance analysis

图13 车速及下料辊转速交互作用对单侧每米施肥量影响的响应曲面Fig.13 Response surfaces of interaction of driving speed and feeding roller rotation speed on effect of one side fertilization amount per meter

图14 田间作业效果Fig.14 Field operation effects

5.3 田间试验

为测试有机肥条铺机在果园环境中的适应性，在杨凌扶特斯苗木有限公司苹果园进行菌渣沟施肥作业。果园行距3.5 m，条沟间距2.2 m，车速1.0 km/h，下料辊转速40 r/min，施肥量18.7 kg/m(图14a)。导料板调整为单侧下料形式，在陕果集团武功有限公司新建猕猴桃园进行羊粪单侧对沟施肥作业。车速1.2 km/h，下料辊转速20 r/min，施肥量为4.7 kg/m(图14b)。机具可适应果园作业环境和施肥量要求，作业效果良好。试验中为了检查施肥效果，没有安装覆土铲。

6 结论

(1)基于果园秸秆覆盖机，研制了果园有机肥条铺机，整机由车体和条铺装置组成，肥箱容积5.6 m3。设计了以伸缩式螺旋排肥器为核心的条铺装置。条铺间距为1.8～2.7 m，适应行距为3.0～4.5 m的果园有机肥对沟施肥或行间双侧条铺。条铺装置也可与通用撒肥车配套，用于马铃薯、棉花、西瓜等多种大田作物对行施基肥或条铺栽培基质。

(2)针对伸缩式排肥器无螺旋段流动性较差的粪肥易堵塞问题，运用EDEM 2018对3种不同排肥口结构的伸缩式螺旋排肥器的排肥性能进行了数值模拟。结果表明，排肥口结构为斜口形(XK型)时，伸缩槽无螺旋段肥料流动性最好，不易堵塞且排肥均匀。

(3)条铺试验中，腐熟牛粪和菌渣的施肥量分别达29.40～53.10 t/hm2和21.45～75.00 t/hm2，变异系数分别小于等于15.48%和6.57%。腐熟牛粪、菌渣施肥量模型的决定系数分别为0.871 3和0.963 1。果园实地试验中机具作业效果良好。