山地作物移栽机井窖式单线螺旋成穴装置设计与试验

史玉鹏; 薛博; 臧传江; 焦伟; 侯加林; 李慧; 《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD

摘要：当前井窖移栽机成穴装置挖掘井窖稳定性差、易坍塌、土壤回流严重、直立度差，无法满足深井窖移栽成穴农艺要求。为此设计一种井窖移栽机单线螺旋成穴装置。对单线螺旋成穴装置的锥形钻尖、螺旋叶片、中心钻杆等关键结构进行设计，并采用动力学方法对其作业过程的入土阶段、切土阶段和排土阶段的成穴机理进行分析，确定了单线螺旋成穴装置的直径、螺距和转速为影响其作业质量的关键参数。应用离散元仿真软件EDEM对成穴装置作业过程进行仿真分析，以井窖深度、井窖直径、井窖直立度和土壤回流程度为评价指标，以直径、螺距、转速为试验因素，进行单因素试验确定关键参数的取值范围。根据取值范围，利用二次正交旋转中心组合试验方法建立单线螺旋成穴装置响应指标与试验因素的回归方程，并通过响应曲面得到其影响趋势和交互关系，结果表明各因素对井窖深度影响的主次顺序为螺距、转速、直径，对井窖直径影响的主次顺序为直径、螺距、转速。以回归方程为基础，采用多目标函数优化获取单线螺旋成穴装置的优化参数组合。根据优化后的参数组合研制单线螺旋成穴装置及田间作业平台并进行田间试验，试验结果表明：成穴装置直径为100 mm、螺距为75 mm、转速为350 r/min时作业效果最佳，此时井窖深度为182 mm、井窖直径为80.7 mm,优化后的单线螺旋成穴装置满足井窖移栽成穴的农艺要求。

关键词： 山地作物移栽机 井窖式 成穴装置 离散元 入土部件