针对海南热带农业区香蕉地现有深松机具匮乏、松土质量差等问题,该研究研制了一款预破土凿式深松机,首先确定整机深松方式,并采用三维建模方法建立深松机整体模型;进一步确定了深松机的整体结构与工作原理,并设计阐述了深松机的关键结构参数.基于田间试验,对深松作业后的土壤坚实度及土壤容重进行测定,确定了前进速度、深松深度、破土刃入土深度为对土壤坚实度及土壤容重有显著影响效果的因素.进一步以土壤坚实度及土壤容重为响应值,基于Box-Behnken设计试验得到响应值与显著性参数的二阶回归模型,并针对显著性参数进行寻优,得到最佳组合:前进速度为1.15 m/s、深松深度为350 mm、破土刃入土深度为250 mm.在标定的最优参数下进行的田间验证试验结果表明,土壤坚实度为752 Pa,土壤容重为1.48 g/cm3,与预测值(734 Pa、1.42 g/cm3)之间的误差分别为2.4％、4.2％,验证了分析的可信性.最后通过与现有传统深松机具开展的对比试验得出:相较于传统深松机具,预破土凿式深松机作业后,土壤坚实度下降6.39％,土壤容重下降9.76％,进一步证明该试验研制样机适用于海南热区香蕉地深松作业,该机器的设计可为海南热带地区香蕉地深松技术的推广与应用提供参考.
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