陳海濤 侯 磊 侯守印 李 煜 閔詩(shī)堯 柴譽(yù)鐸

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院， 哈爾濱 150030)

0 引言

保護(hù)性耕作技術(shù)可減少土壤風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力，避免秸稈焚燒，緩解生態(tài)環(huán)境壓力，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要舉措[1]。該技術(shù)要求將秋季收獲后的秸稈還田，春季在原茬地上直接進(jìn)行開溝、施肥、播種、覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)[2-5]。由于高產(chǎn)品種結(jié)合新技術(shù)的推廣，玉米大壟雙行種植模式應(yīng)運(yùn)而生，該種植模式能增加田間通風(fēng)、透光性，可大大提升單位面積的玉米產(chǎn)量[6]。將保護(hù)性耕作技術(shù)和大壟雙行種植模式相結(jié)合，可避免因壟臺(tái)寬度過小而導(dǎo)致的機(jī)具壟上播種穩(wěn)定性差的問題，進(jìn)一步提高播種質(zhì)量[7-8]。

免耕播種是保護(hù)性耕作技術(shù)的核心，防堵是免耕播種的關(guān)鍵[9]。目前，常用的防堵裝置可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩類。被動(dòng)式防堵裝置如KARAYEL[10]設(shè)計(jì)的翼鏟、雙圓盤組合式防堵裝置，CHEN等[11]設(shè)計(jì)的偏置式分草雙圓盤，SHARIPOV等[12]通過傳感器識(shí)別地表信息控制滑靴式分草開溝器動(dòng)態(tài)防堵，林靜等[13]設(shè)計(jì)的阿基米德螺線型缺口圓盤刀。這類防堵裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在一定條件下有良好的防堵效果，當(dāng)大量秸稈覆蓋地表時(shí)，易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。主動(dòng)式防堵裝置如MATIN等[14]設(shè)計(jì)的帶狀粉碎旋耕裝置，張軍昌等[9]設(shè)計(jì)的立軸旋轉(zhuǎn)式秸稈粉碎裝置，蔣金琳等[15]設(shè)計(jì)的雙刀盤動(dòng)力破茬裝置，李復(fù)輝等[16]設(shè)計(jì)的滅茬刀、旋耕刀組合式秸稈粉碎還田裝置。這類防堵裝置防堵效果好，但存在土壤擾動(dòng)量大、功率消耗大等問題，且由于土壤與秸稈混合，影響種子與土壤接觸，降低出苗率。針對(duì)大壟玉米原茬地免耕播種作業(yè)，王慶杰等[7]采用寬窄行交替休閑種植方式，通過旋轉(zhuǎn)式缺口圓盤刀切茬裝置，在大壟上進(jìn)行原茬錯(cuò)茬免耕播種作業(yè)；賈洪雷等[17]設(shè)計(jì)的組合刀片式被動(dòng)切茬裝置，作業(yè)時(shí)只切斷秸稈不處理根茬，適用于行間互作和寬窄行交替休閑2種免耕播種作業(yè)模式。此種免耕播種作業(yè)方式土壤擾動(dòng)量小，可有效減少堵塞，但錯(cuò)行作業(yè)難度大，開溝器行走在玉米根茬上時(shí)，易造成堵塞現(xiàn)象[18]。陳海濤等[19]設(shè)計(jì)的2BMFJ系列免耕精量播種機(jī)，采用殘茬側(cè)向拋出的防堵方式，適用于各種作物殘茬和各種狀態(tài)原茬地，防堵效果好，解決了上述主動(dòng)式防堵裝置存在的土壤擾動(dòng)量大、功率消耗大等問題，不過該機(jī)具在北方寒地播種作業(yè)后，覆蓋在播種帶上的殘茬阻礙陽(yáng)光射入，影響地溫回升速度[20-21]。

本研究旨在設(shè)計(jì)一種適合北方寒地大壟玉米原茬地的免耕播種機(jī)防堵裝置，以有效解決在免耕播種作業(yè)時(shí)殘茬堵塞及可能造成地溫回升較慢的問題，通過理論分析和正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，探究該防堵裝置的結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)優(yōu)化組合。

1 結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 防堵裝置結(jié)構(gòu)

由機(jī)架、傳動(dòng)鏈、擋秸板、上傳動(dòng)系統(tǒng)、下傳動(dòng)系統(tǒng)、主變速箱、清秸刀齒總成(以下簡(jiǎn)稱刀齒總成)、聯(lián)軸器、地輪等構(gòu)成主動(dòng)式防堵裝置，如圖1所示，將其中由擋秸板、滾筒焊合、刀鞘、清秸刀齒、帶座軸承組成的針對(duì)一條大壟作業(yè)部件稱為該防堵裝置的清秸單元組，如圖2所示。該防堵裝置可與大壟精量播種單元組、施肥機(jī)構(gòu)、播種施肥傳動(dòng)系統(tǒng)共同組成一種適用于北方大壟玉米原茬地的免耕播種機(jī)。

圖1 防堵裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 Fig.1 Structure diagram of anti-blocking mechanism 1.機(jī)架 2.傳動(dòng)鏈 3.擋秸板 4.上傳動(dòng)系統(tǒng) 5.下傳動(dòng)系統(tǒng) 6.主變速箱 7.刀齒總成 8.聯(lián)軸器 9.地輪

圖2 清秸單元組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 Fig.2 Structure diagram of cleaning unit-combination 1.擋秸板 2.滾筒焊合 3.刀鞘 4.清秸刀齒 5.帶座軸承

1.2 工作原理

該裝置采用三點(diǎn)懸掛與拖拉機(jī)掛接，機(jī)組作業(yè)時(shí)由拖拉機(jī)提供牽引力和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。主變速箱輸出的動(dòng)力通過傳動(dòng)鏈、上傳動(dòng)系統(tǒng)、下傳動(dòng)系統(tǒng)、聯(lián)軸器傳遞給4個(gè)刀齒總成，驅(qū)動(dòng)刀齒總成旋轉(zhuǎn)，其上固裝的清秸刀齒對(duì)播種帶內(nèi)的玉米殘茬進(jìn)行循環(huán)打擊，使玉米殘茬沿清秸刀齒出土點(diǎn)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向運(yùn)動(dòng)，在接觸到該刀齒總成對(duì)應(yīng)的擋秸板后落在兩相鄰大壟之間的壟溝內(nèi)，進(jìn)而在大壟上形成與大壟精量播種單元組對(duì)應(yīng)的雙行播種帶，以保證播種機(jī)作業(yè)時(shí)開溝器、覆土鎮(zhèn)壓器的順利通過。在機(jī)架兩側(cè)裝配地輪，通過調(diào)節(jié)其高度來控制清秸刀齒的入土作業(yè)深度，并由其實(shí)現(xiàn)整個(gè)防堵裝置隨地表進(jìn)行自動(dòng)仿形作業(yè)。播種作業(yè)時(shí)地輪行走在大壟壟溝內(nèi)，大壟精量播種單元組行走在大壟清潔播種帶上，機(jī)具壟上播種穩(wěn)定性高。播種作業(yè)后殘茬覆蓋在壟溝內(nèi)，實(shí)現(xiàn)蓄水保墑、培肥地力等功效，避免了因殘茬阻礙陽(yáng)光射入導(dǎo)致的播種帶上地溫回升較慢現(xiàn)象。

2 防堵裝置關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

為了保證清秸質(zhì)量，清秸刀齒入土深度要大于玉米根茬主根深度[22-23]，針對(duì)北方玉米根茬特性，設(shè)定清秸刀齒入土深度h為55 mm。查閱資料，可知刀齒總成上清秸刀齒數(shù)在9～16范圍內(nèi)[19,24]，考慮到該防堵裝置的結(jié)構(gòu)限制，設(shè)定刀齒總成上刀齒排數(shù)e為2，單排刀齒包含清秸刀齒數(shù)z為5，刀齒總成上清秸刀齒的排列方式如圖3所示，10個(gè)清秸刀齒間軸向間角均為36°。

圖3 刀齒總成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 Fig.3 Structure diagram of blade assembly

2.1 切土間距的確定

兩相鄰?fù)寥狼泻壑g的法向距離即為切土間距d，切土間距d是影響免耕播種機(jī)防堵效果的重要指標(biāo)。為減小刀齒總成在作業(yè)過程中的沖擊載荷，需要各理論切土間距相等。

刀齒總成上每相鄰兩清秸刀齒切茬時(shí)間間隔內(nèi)，機(jī)具進(jìn)距為

(1)

式中v0——機(jī)組作業(yè)速度，km/h

n——刀齒總成轉(zhuǎn)速，r/min

單排刀齒上相鄰兩清秸刀齒切茬時(shí)間間隔內(nèi)，機(jī)具進(jìn)距為

(2)

欲使各理論切土間距相等，需滿足條件

L-J1=rJ2±J1(r=1，2，3，…)

(3)

式中L——相鄰兩排刀齒間的距離，mm

r——排距系數(shù)

圖4 清秸刀齒尖點(diǎn)速度分析簡(jiǎn)圖 Fig.4 Diagram of velocity analysis of cleaning blade

對(duì)清秸單體回轉(zhuǎn)作業(yè)速度特性分析可知，當(dāng)清秸刀齒回轉(zhuǎn)作業(yè)運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，清秸刀齒尖點(diǎn)絕對(duì)速度va方向和土壤切痕方向吻合。如圖4所示，對(duì)此時(shí)清秸刀齒尖點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析，得到其沿x軸方向及y軸方向的速度分量為

(4)

式中vx——清秸刀齒尖點(diǎn)絕對(duì)速度沿x軸方向分量，km/h

vy——清秸刀齒尖點(diǎn)絕對(duì)速度沿y軸方向分量，km/h

vr——清秸刀齒尖點(diǎn)相對(duì)速度，km/h

γ——清秸刀齒尖點(diǎn)絕對(duì)速度方向與機(jī)具前進(jìn)方向反向夾角，(°)

α——清秸刀齒尖點(diǎn)相對(duì)速度方向與機(jī)具前進(jìn)方向反向夾角，(°)

R——刀齒總成回轉(zhuǎn)半徑，mm

γ和土壤切痕與機(jī)具前進(jìn)方向夾角β大小相等。因此，β為

(5)

切土間距d過大會(huì)導(dǎo)致玉米根茬從兩相鄰切痕之間漏過。為了保證清秸質(zhì)量，要求切土間距d要小于玉米根部莖稈直徑[25]。田間實(shí)測(cè)玉米根部莖稈直徑并做統(tǒng)計(jì)分析，得出其服從正態(tài)分布N(34.1，6.350 4)，根據(jù)“3σ”法則，最小直徑為26.54 mm。如圖5a所示，切土間距d滿足

d=J1sinβ<26.54 mm

(6)

圖5 工作原理圖 Fig.5 Functional diagrams

2.2 播種單元組通過性分析與相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)

針對(duì)大壟精量播種單元組，可通過更換雙行大豆排種器和單行玉米排種器來實(shí)現(xiàn)在大壟玉米原茬地上進(jìn)行大豆壟上四行、玉米壟上雙行免耕播種作業(yè)。雙行大豆排種器比單行玉米排種器所需要的播種帶寬度大，因此對(duì)裝配雙行大豆排種器的大壟精量播種單元組進(jìn)行通過性分析。如圖5所示，為保證開溝器、覆土盤、鎮(zhèn)壓器的順利通過[26]，要求沿機(jī)具前進(jìn)方向的清潔帶寬S大于等于170 mm。

單排清秸刀齒沿機(jī)具前進(jìn)方向的清潔帶寬為

(7)

沿機(jī)具前進(jìn)方向刀齒總成的清潔帶寬為

S=Lcosθ+S1≥170 mm

(8)

清秸刀齒尖點(diǎn)相對(duì)速度方向與機(jī)具前進(jìn)方向反向夾角α和刀齒總成回轉(zhuǎn)軸垂直面與機(jī)具前進(jìn)方向的夾角(以下簡(jiǎn)稱夾角)θ大小相等。因機(jī)具的作業(yè)原理和結(jié)構(gòu)限制，確定夾角θ的變化范圍為20°～30°，確定機(jī)組作業(yè)速度(以下簡(jiǎn)稱作業(yè)速度)v0的變化范圍為3.6～7.2 km/h。

聯(lián)立式(1)～(8)，得到防堵裝置的部分結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)

(9)

因此，初步設(shè)定相鄰兩排刀齒間距L為50 mm，刀齒總成回轉(zhuǎn)半徑R為330 mm。

由上分析可知，作業(yè)速度v0、刀齒總成轉(zhuǎn)速n、夾角θ等因素都對(duì)防堵裝置的作業(yè)效果有重要影響。因此，滿足農(nóng)藝和機(jī)具設(shè)計(jì)要求前提下，應(yīng)找到防堵裝置的最佳結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)組合。

3 參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)于2017年10月22日在哈爾濱向陽(yáng)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)地塊為機(jī)收后玉米原茬地，如圖6所示。土壤硬度26.3 kg/cm2，土壤濕度30.1%，玉米秸稈覆蓋量1.253 kg/m2，清秸刀齒入土深度55 mm。

圖6 田間試驗(yàn) Fig.6 Field test

3.2 試驗(yàn)儀器及設(shè)備

約翰迪爾354型拖拉機(jī)、JM5937A動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)、JNNT-0型應(yīng)變式扭矩傳感器、SFZ001型應(yīng)變式拉力傳感器、SZ-3型土壤硬度計(jì)、SU-LB型土壤水分測(cè)定儀、艾德堡數(shù)字電子數(shù)顯推拉力計(jì)、樂祺C100001型電子秤、數(shù)碼攝像機(jī)、卷尺等。JNNT-0型應(yīng)變式扭矩傳感器由法蘭盤與主變速箱動(dòng)力輸入軸串聯(lián)連接，測(cè)試4個(gè)刀齒總成的扭矩和；SFZ001型應(yīng)變式拉力傳感器嵌入其保護(hù)架中，通過螺栓分別與該防堵裝置的3個(gè)懸掛點(diǎn)連接，工作方向與機(jī)組作業(yè)方向相同[19]。試驗(yàn)過程中，各傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絁M5937A型數(shù)據(jù)采集儀，并匯總至計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

3.3 試驗(yàn)方法

應(yīng)用Design-Expert 6.0.10，采用三因素三水平正交試驗(yàn)方法。以作業(yè)速度、刀齒總成轉(zhuǎn)速、夾角為試驗(yàn)因素，以根茬清除率、秸稈清除率、防堵裝置當(dāng)量功耗(以下簡(jiǎn)稱當(dāng)量功耗)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，共實(shí)施9組試驗(yàn)。

因素水平的確定方法參照文獻(xiàn)[16]并結(jié)合式(5)、(9)，試驗(yàn)因素水平如表1所示，試驗(yàn)方案如表2所示(A、B、C分別為作業(yè)速度、刀齒總成轉(zhuǎn)速、夾角的水平值)。

各試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)試方法如下：

表1 試驗(yàn)因素水平 Tab.1 Factors levels in experiments

表2 試驗(yàn)方案與結(jié)果 Tab.2 Experiment layout and results

(1)根茬清除率

試驗(yàn)前，選取10個(gè)測(cè)試框測(cè)量根茬數(shù)量，取算術(shù)平均值為根茬殘留量O1。試驗(yàn)后，在有效清掃區(qū)域內(nèi)選取10個(gè)測(cè)試框測(cè)量根茬數(shù)量，取算術(shù)平均值為根茬剩余量O2，根茬清除率Y1[27]為

(10)

(2)秸稈清除率

試驗(yàn)前，選取10個(gè)測(cè)試框測(cè)量秸稈量，取算術(shù)平均值為秸稈殘留量D1。試驗(yàn)后，在有效清掃區(qū)域內(nèi)選取10個(gè)測(cè)試框測(cè)量秸稈量，取算術(shù)平均值為秸稈剩余量D2，秸稈清除率Y2[27]為

(11)

(3)當(dāng)量功耗

田間測(cè)試中，通過應(yīng)變式扭矩傳感器、應(yīng)變式拉力傳感器分別測(cè)量該裝置所需的牽引力、扭矩，當(dāng)量功耗Y3為

(12)

式中M——應(yīng)變式扭矩傳感器所測(cè)扭矩，N·m

F0——3個(gè)應(yīng)變式拉力傳感器所測(cè)牽引力之和，N

3.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，方差、極差分析如表3、4所示。

表3 方差分析 Tab.3 Variance analysis

注：P<0.01(極顯著)，0.010.05(不顯著)，下同。

如表3、4所示，對(duì)根茬清除率的各因素水平進(jìn)行分析，得出作業(yè)速度影響極顯著(P<0.01)，刀齒總成轉(zhuǎn)速和夾角兩因素影響顯著(0.010.05)，主次順序?yàn)椋旱洱X總成轉(zhuǎn)速、作業(yè)速度、夾角，較優(yōu)組合為A1B1C2。

表4 極差分析 Tab.4 Range analysis

3.5 模糊綜合評(píng)價(jià)分析

由于作業(yè)速度、刀齒總成轉(zhuǎn)速、夾角對(duì)根茬清除率、秸稈清除率、當(dāng)量功耗產(chǎn)生影響的主次順序不同，分別針對(duì)3項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析得出較優(yōu)水平組合也各不相同，采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理[28-30]，得出試驗(yàn)范圍內(nèi)的最優(yōu)水平組合。

該防堵裝置是大壟玉米原茬地免耕播種機(jī)的關(guān)鍵部件，為提高工作效率，在模糊綜合評(píng)價(jià)分析時(shí)，設(shè)置作業(yè)速度A為評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此，以根茬清除率Y1、秸稈清除率Y2、作業(yè)速度A、當(dāng)量功耗Y3為評(píng)價(jià)指標(biāo)集，正交試驗(yàn)的9組試驗(yàn)數(shù)據(jù)為評(píng)價(jià)對(duì)象集，其中Y1、Y2、A為偏大型指標(biāo)，Y3為偏小型指標(biāo)，評(píng)價(jià)指標(biāo)集中4項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度r1n、r2n、r3n、r4n分別為

(13)

(14)

(15)

(16)

隸屬函數(shù)R為

(17)

該防堵裝置的主要任務(wù)是將播種帶上的殘茬清理干凈，要在保證根茬清除率、秸稈清除率的基礎(chǔ)上，提高作業(yè)速度，降低功耗。因此，本試驗(yàn)確定根茬清除率、秸稈清除率、作業(yè)速度、當(dāng)量功耗的權(quán)重分別為0.4、0.3、0.2、0.1，即權(quán)重分配集P=(0.4，0.3，0.2，0.1)。模糊綜合評(píng)價(jià)值T為[31-33]

T=PR=[t1t2…t9]

(18)

指標(biāo)隸屬度和模糊綜合評(píng)價(jià)值如表5所示。

對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)值分別進(jìn)行方差、極差分析，分析結(jié)果如表6、7所示。由分析結(jié)果可知，作業(yè)速度、刀齒總成轉(zhuǎn)速、夾角影響極顯著(P<0.01)，主次順序?yàn)椋旱洱X總成轉(zhuǎn)速、夾角、作業(yè)速度，該大壟玉米原茬地免耕播種機(jī)防堵裝置最優(yōu)參數(shù)組合為A2B3C1，即作業(yè)速度5.4 km/h、刀齒總成轉(zhuǎn)速440 r/min、夾角20°。

表5 模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 Tab.5 Results of fuzzy comprehensive evaluation

表6 模糊綜合評(píng)價(jià)法方差分析 Tab.6 Variance analysis of fuzzy comprehensive evaluation

表7 模糊綜合評(píng)價(jià)法極差分析 Tab.7 Range analysis of fuzzy comprehensive evaluation

3.6 優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證

按照模糊綜合評(píng)價(jià)分析得出的最優(yōu)參數(shù)組合進(jìn)行田間驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)重復(fù)5次取均值，結(jié)果為根茬清除率為93.94%，秸稈清除率為95.39%，當(dāng)量功耗為4.36 kW，3項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與優(yōu)化結(jié)果相吻合，優(yōu)化結(jié)果可信。

4 田間性能試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)條件

將該防堵裝置與大壟精量播種單元組配合在哈爾濱向陽(yáng)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行性能試驗(yàn)，試驗(yàn)地塊為機(jī)收后玉米原茬地，土壤硬度25.1 kg/cm2，土壤濕度33.6%，玉米秸稈覆蓋量1.571 kg/m2，清秸刀齒入土深度55 mm，作業(yè)速度5.4 km/h、刀齒總成轉(zhuǎn)速440 r/min、夾角20°。

4.2 試驗(yàn)方法

(1)機(jī)組通過性

機(jī)組通過性按照NY/T 1768—2009《免耕播種機(jī) 質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行測(cè)定。

(2)土壤擾動(dòng)量

免耕播種作業(yè)時(shí)減少動(dòng)土量，能夠蓄水保墑，減少拖拉機(jī)動(dòng)力消耗，因此保護(hù)性耕作要求減少土壤擾動(dòng)。土壤擾動(dòng)量計(jì)算式[34]為

(19)

式中η——土壤擾動(dòng)量，%

S2——實(shí)際清潔帶寬，mm

W1——大壟壟上相鄰兩行行距，mm

W2——壟溝兩側(cè)相鄰兩行行距，mm

根據(jù)北方大壟雙行作業(yè)模式的特點(diǎn)，取W1為400 mm，W2為700 mm。

(3)秸稈覆蓋率

秸稈覆蓋率按照GB/T 20865—2007《免耕施肥播種機(jī)》進(jìn)行測(cè)定。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

機(jī)組通過性、土壤擾動(dòng)量及秸稈覆蓋率測(cè)定結(jié)果如表8所示。

由表8可知，機(jī)組通過性良好，沒有發(fā)生堵塞現(xiàn)象。土壤擾動(dòng)量為31.9%，滿足保護(hù)性耕作相關(guān)技術(shù)要求[35]。作業(yè)后，播種帶內(nèi)的秸稈覆蓋率為13.4%，較作業(yè)前降低了83.54%，有利于提高免耕播種作業(yè)質(zhì)量，且避免了因阻礙陽(yáng)光射入導(dǎo)致的播種帶上地溫回升較慢現(xiàn)象；非播種帶內(nèi)秸稈覆蓋率高達(dá)96.6%，較作業(yè)前升高了9.52%，可實(shí)現(xiàn)蓄水保墑、培肥地力等功效。

表8 田間性能試驗(yàn)結(jié)果 Tab.8 Results of field performance test %

5 結(jié)論

(1)在土壤硬度26.3 kg/cm2、土壤濕度30.1%、秸稈覆蓋量1.253 kg/m2的機(jī)收后大壟玉米原茬地上，清秸刀齒入土深度55 mm，大壟玉米原茬地免耕播種機(jī)防堵裝置的最佳結(jié)構(gòu)與作業(yè)參數(shù)組合為：作業(yè)速度5.4 km/h、刀齒總成轉(zhuǎn)速440 r/min、夾角20°。在此條件下，根茬清除率為93.94%，秸稈清除率為95.39%，當(dāng)量功耗為4.36 kW，土壤擾動(dòng)量為31.9%。

(2)所設(shè)計(jì)的110 cm大壟玉米原茬地免耕播種機(jī)主動(dòng)式防堵裝置可有效清潔種床殘茬至壟溝，從而解決北方寒區(qū)玉米機(jī)收大壟原茬地在免耕播種作業(yè)時(shí)殘茬堵塞和播種帶上地溫回升較慢的問題。