自動調節深度式果園雙行開溝施肥機設計與試驗

張宏建 徐春保 劉雙喜,3 江 浩 張成福 王金星,3

(1.山東農業大學機械與電子工程學院， 泰安 271018； 2.山東省農業裝備智能化工程實驗室， 泰安 271018；3.山東省園藝機械與裝備重點實驗室， 泰安 271018； 4.高密市益豐機械有限公司， 高密 261500)

0 引言

果樹施肥是果樹生產中的關鍵作業環節，施肥質量直接影響果樹養分的吸收，合理施肥是保證果樹豐產、穩產和增產的重要舉措[1-2]。目前，國內果樹施肥普遍存在重視化肥而忽視有機肥的現象，導致土壤板結和肥力下降，嚴重影響了果園生產能力的提高和生產體系的良性發展[3]。相關研究表明，有機肥與化肥混施比單施有機肥或化肥的效果顯著，可以提高果實產量、單果質量及糖酸比，改善果實的外觀品質[4-6]。我國果園開溝施肥作業主要依靠人工完成，其作業強度大、效率低、標準不穩定，機械化開溝施肥作業是解決此問題的關鍵，也是我國果園未來發展的趨勢[7]。國外發達國家對果園施肥機械的研究起步較早，對農機設計和農藝要求相結合的概念更為完善，而且標準化建園、規范化管理的程度較高，現階段其施肥機械產品更專業化、標準化和系列化[8]。國外開溝施肥機經歷了鏵式犁、旋轉式開溝機、鏈式開溝機的發展過程[9-13]。國內果園開溝施肥機械研制起步較晚，主要采用旋轉式開溝施肥機作業[14]。王京風[15]研制了果園微型開溝施肥機，該機高度低、通過性好，可在狹窄的果園實現低速開溝作業；何義川等[16]研制了2FK-40型果園開溝施肥機，該機與拖拉機配套使用，可一次完成偏置開溝、施肥、覆土作業；王攀[17]研制了立式果園開溝施肥機，以組合立式旋轉刀具搭配清溝犁為開溝器，同時實現開溝、施肥兩項作業；趙明輝[18]研制了果園立式旋耕開溝施肥機，該機可實現曲線開溝、對靶施肥。

綜合國內外研究成果可知，國內開溝施肥機多為單行作業、單施有機肥或化肥，且缺乏開溝深度智能調節裝置，開溝施肥效率低、效果差；國外開溝施肥裝備較為先進，但多采用單工序作業，其價格昂貴、專用性強，且與國內果園栽植標準存在一定差異，不適用于我國果園作業。為此，本文設計一種開溝深度可自動調節的果園雙行開溝施肥機，可自動混施有機肥和化肥，以提高果樹開溝施肥的效率和施肥效果。

1 整機結構與工作原理

1.1 果園開溝施肥農藝要求

目前，渤海灣、西北黃土高原等地區新建的現代化果園多采用矮砧密植的種植模式，如圖1所示。現代化果園行距Lr在3.5～4.0 m之間，株距Lc在1～1.2 m之間，密度為0.24～0.33株/m2。果樹多采用高紡錘樹形的修剪方式，行間作業空間大，適宜機械作業[19]。為了促進果樹的長梢、開花及結果，一般秋季在果樹樹冠外緣的正下方進行開溝深施基肥作業，其中開溝寬度w在20～40 cm，開溝深度h在20～40 cm，有機肥施肥量0.75～2.25 kg/m2，化肥施肥量0.52～0.67 kg/m2[20-21]。

1.2 整機結構

為提高作業效率，結合果樹的矮砧密植種植模式，設計果園雙行開溝施肥機，整機結構如圖2所示，主要由機架、肥箱、開溝裝置、排肥裝置、控制系統等構成，主要技術參數如表1所示。為減少粉塵等外界環境因素對系統的影響，將控制系統集成于控制箱中，并在作業時將其安裝在駕駛室內。

1.3 工作原理

開溝施肥作業前，根據果園種植行距及果樹生長狀態，通過控制系統調整左、右開溝裝置之間的開溝距離及排肥口的開度，并預設開溝深度范圍。開溝施肥作業時，果園雙行開溝施肥機在拖拉機的牽引下前進，開溝刀切削入土并將土拋起，有機肥、化肥分別由排肥刮板及肥料螺旋輸送器排出，經輸肥傳送帶和導肥板落入所開溝槽，同時覆土罩殼將開溝刀拋起的土擋住，使其回落至所開溝槽內，實現開溝、有機肥與化肥混施、覆土一體化作業。

表1 主要技術參數Tab.1 Main technical parameters

拖拉機的部分動力傳遞至輸肥傳動箱，帶動輸肥傳送帶轉動，實現輸肥作業，其他動力傳遞至主傳動箱。主傳動箱的部分動力由輸出軸Ⅰ、Ⅱ傳遞至開溝傳動箱，帶動開溝刀旋轉，實現開溝作業；其他動力由主傳動箱輸出軸Ⅲ傳遞至排肥傳動箱，帶動排肥刮板及肥料螺旋輸送器轉動，實現排肥作業。動力傳動路線如圖3所示。

2 關鍵部件設計

2.1 開溝裝置

開溝裝置主要由開溝傳動箱、開溝刀盤及開溝刀構成，如圖4所示。開溝裝置采用雙圓盤式開溝器，以反轉的方式開溝作業，形成橫截面呈梯形的溝槽。開溝刀為杯型彎刀，通過螺栓交錯安裝在開溝刀盤的兩側，每側4把開溝刀，沿刀盤圓周方向呈90°均勻排列。

刀盤直徑是圓盤式開溝機的一項重要設計參數，它對開溝機的拋土、功耗、傳動形式及結構尺寸等有重要影響[22]。刀盤直徑影響開溝刀的切削弧長，進而影響切土功耗與銑切功耗。刀盤直徑與切削弧長關系式為

(1)

式中B——切削弧長，mm

θ——土壤的撕裂線傾角，(°)

R0——刀盤半徑，mm

D0——刀盤直徑，mm

δ0——開溝刀工作長度，mm

由式(1)可知，切削弧長B與刀盤直徑D0成正比。刀盤直徑增大，切削弧長增大，開溝刀切土輪廓曲率減小，切土功耗降低，但銑切功耗增加。合適的刀盤直徑可以降低切土功耗和銑切功耗。刀盤直徑與理論開溝深度關系式為

D0+2δ0=(1.2～1.4)H

(2)

式中H——理論開溝深度，mm

根據果園開溝施肥的農藝要求，預設開溝深度為400 mm，考慮地面平整度的影響，設計理論開溝深度H為420 mm，開溝刀工作長度δ0為122 mm。根據式(2)確定刀盤直徑D0的取值范圍為260～344 mm。

刀盤直徑影響開溝機作業時的扭矩不均勻系數[23-24]。刀盤的轉動慣量I和扭矩不均勻系數μ關系式為

I=ΔE/(μω)

(3)

式中 ΔE——動能變化量，J

ω——刀盤角速度，rad/s

由于旋轉部件的質量主要集中在刀盤和開溝刀上，故將刀盤定義為飛輪機構，轉動慣量I為

(4)

式中Mp——刀盤質量，kg

由式(3)、(4)可知，刀盤直徑D0與轉動慣量I成正比，與扭矩不均勻系數μ成反比。增大刀盤直徑，可減小開溝作業過程中扭矩的變化量，降低整機功耗，提高作業質量。結合刀盤直徑對扭矩不均勻系數和結構尺寸的影響，在刀盤直徑的取值范圍內，適當增大刀盤直徑，確定開溝刀盤直徑D0為320 mm。

開溝裝置中開溝部件的運動參數影響整機作業性能，尤其是開溝刀的切土速度對開溝刀銑切及拋撒土壤形狀產生重要影響。開溝刀的運動方式是隨著整機前進的直線運動和繞刀盤軸線轉動的合成運動。設開溝刀片端點運動軌跡上任一點的坐標為F(x，y)，取開溝刀盤旋轉中心O為坐標原點，機具前進方向為x軸正方向，垂直向下為y軸正方向，如圖5所示。

點F(x，y)的運動軌跡方程為

(5)

式中R1——開溝刀端點轉動半徑，m

vm——拖拉機前進速度，m/s

t——開溝刀運動時間，s

對式(5)中的運動時間t求導，得到點F(x，y)在x、y軸方向的速度為

(6)

式中vx——F在x方向分速度，m/s

vy——F在y方向分速度，m/s

開溝刀片端點的絕對速度為

(7)

vFmin=ωR1-vm

(8)

(9)

(10)

式中vFmin——開溝刀最小速度，m/s

n0——開溝刀轉速，r/min

雙圓盤式開溝裝置在破土、刨土的過程中，其刀片端點的絕對速度不低于6.5 m/s[25]。整個開溝刀盤圓周速度相等，以圓周上任一點為基準，根據式(10)得到開溝刀最小理論轉速為230 r/min。

2.2 化肥排肥裝置

化肥排肥裝置采用螺旋式排肥器，主要由化肥箱、進肥口、排肥軸、排肥螺旋和排肥槽構成，如圖6所示。其中，左、右兩側的排肥螺旋結構均為對稱式設計。

螺旋式排肥器的單圈排肥量是衡量排肥裝置排肥性能的一個重要指標，其大小直接決定了排肥裝置的總排肥量、排肥均勻性及排肥穩定性[26]。在不考慮軸向阻力及轉速影響時，單圈排肥量q為

(11)

(12)

ht=(D1-d1)/2

(13)

式中D1——螺旋式排肥器外徑，mm

d1——螺旋式排肥器內徑，mm

S1——螺距，mm

bt——螺牙平均厚度，mm

ht——螺牙深度，mm

Lt——螺牙平均長度，mm

ρc——化肥容重，g/mm3

φ——螺旋式排肥器填充系數

由式(11)可知，螺旋式排肥器的單圈排肥量q與D1、d1、S1、bt、ρc、φ有關。通過改變螺旋式排肥器D1、d1、S1等參數可以調整單圈排肥量。在整個排肥過程中，螺旋式排肥器的外徑與排肥量存在關系

(14)

(15)

式中Qc——化肥排肥量，t/h

A——物料綜合特性系數

K——物料綜合系數

c——螺距與直徑的比例系數

λ——物料的單位容積質量，t/m3

ε——傾斜輸送系數

施肥機在連續施肥作業的情況下，施肥量為

Q=vmg/s

(16)

式中Q——施肥量，t/h

g——前進一定距離的施肥量，t

s——前進距離，m

根據果樹開溝施肥的農藝要求，果樹所需化肥取0.60 kg/m2，株數取0.30株/m2，單株果樹所需化肥為2 kg，株距為1～1.2 m，單株果樹單側化肥施肥量取1 kg/m，施肥機的前進速度取800 m/h，根據式(16)得到施肥量Q為0.8 t/h，即Qc為0.8 t/h。結合化肥的特性參數，確定化肥的填充系數φ為0.25，綜合系數K為0.063 2，綜合特性系數A為28，單位容積質量λ為1.25 t/m3，螺距與直徑的比例系數c為1，傾斜輸送系數ε為1。將各參數代入式(14)、(15)，得到排肥螺旋的外徑為92 mm。由于螺旋葉片的直徑通常設計成標準系列，最終確定螺旋葉片外徑D1為100 mm，螺距S1=0.8D1=80 mm，排肥螺旋的內徑d1=0.3D1=30 mm，螺牙平均厚度bt為2 mm，將D1、d1、S1、bt、S1、φ等代入式(11)～(13)，得到單圈排肥量為173.8 g。

排肥裝置在輸送化肥過程中，化肥由于受旋轉螺旋的影響，其運動并非是單純的沿軸線作直線運動，而是在一復合運動中沿螺旋軸運動。設螺旋輸送器的螺旋為標準的等螺距等直徑的單頭螺旋，當螺旋面的升角為展開的狀態時，螺旋線用一條斜直線來表示。以距離螺旋軸線e處的物料顆粒E作為研究對象，進行運動分析。當螺旋繞軸回轉時，對物料顆粒E的實際速度ve進行分解，得到E自O點移動的軸向速度v1和圓周速度v2，如圖7所示。其中，v1促進化肥的軸向輸送，而v2阻礙化肥的軸向輸送。由于v2在螺旋葉片的半徑范圍內是變化的，導致化肥在移動過程中發生相對滑動，在排肥螺旋外層產生一個附加的肥料流。當螺旋軸超過一定轉速時，附加的肥料流顯著影響肥料運動，肥料作垂直于輸送方向的翻滾，而不作軸向的輸送運動。在滿足施肥量的前提下，此時旋轉軸轉速與排肥螺旋外徑、施肥量之間存在關系

(17)

(18)

根據式(17)、(18)，確定旋轉軸的轉速范圍為55 r/min≤n≤88 r/min。綜合施肥量、螺旋式排肥器外徑和肥料特性參數，確定旋轉軸轉速n為70 r/min。

2.3 有機肥排肥裝置

有機肥排肥裝置主要由排肥鏈輪、O型鏈及排肥刮板構成，如圖8所示。O型鏈平行安裝在排肥鏈輪上，2條O型鏈之間焊接排肥刮板，且排肥刮板沿O型鏈轉動方向均勻、等間距分布。

刮板式排肥器是連續排肥設備，輸送能力是其最重要的工作參數[27]。刮板式排肥器的排肥量Qo為

Qo=3 600F0vcρoφ=3 600B1hbηkβvcρo

(19)

式中vc——鏈條運動速度，m/s

B1——機槽寬度，m

F0——有機肥內摩擦力

hb——料槽工作部分高度，m

ρo——物料堆積密度，t/m3

kβ——傾角系數η——輸送效率

由式(19)可知，在其他參數確定的情況下，鏈條運動速度越大，排肥量Qo越大。但隨著vc增大，輸送效率η降低，能耗增加，鏈條磨損加劇。正常作業時，vc的取值范圍為0.08～1.0 m/s，結合肥料特性參數，確定鏈條運動速度vc為0.1 m/s[28]。根據果樹開溝施肥的農藝要求，果樹所需有機肥取2.25 kg/m2，株數取0.30株/m2，單株果樹所需有機肥為7.5 kg，株距為1～1.2 m，單株果樹單側有機肥施肥量取3.75 kg/m，施肥機的行駛速度取800 m/h，根據式(16)得到施肥量為3.0 t/h。有機肥排肥裝置水平布置，傾角系數kβ為1.0，機槽寬度B1為0.6 m，輸送效率為0.5，有機肥堆積密度ρo為0.8 t/m3，將各參數代入式(19)，確定排肥口高度不小于35 mm。根據排肥口高度，選擇邊寬為30 mm等邊角鋼作為排肥刮板。有機肥排肥裝置工作時，兩相鄰排肥刮板及其間有機肥構成牽引層。牽引層肥料受到刮板在運動方向的推力，在肥箱底部以一定速度滑動，同時又通過層間的內摩擦作用而帶動上層有機肥運動。當上層肥料高度小于其臨界值時，上層肥料全部隨牽引層及刮板一起運動。為保證上層肥料全部順利排出，有機肥排肥口的高度應小于其臨界值，取兩相鄰刮板間的上層肥料作為一個單元體進行受力分析，如圖9所示。

上層肥料受到內摩擦力f1和外摩擦力f2的作用。上層肥料與牽引層之間產生內摩擦力f1使肥料運動，肥料與機槽兩側壁之間產生外摩擦力f2阻礙肥料運動，其值分別為

f1=μ1N1=μ1abhaδ

(20)

(21)

式中μ1——內摩擦因數

N1——兩層肥料間的壓力，N

μ2——外摩擦因數

N2——單側壓力，N

ha——上層肥料高度，m

δ——散密度，t/m3

γ——側壓系數a——刮板間距，m

b——刮板長度，m

當牽引層肥料對其上層肥料的內摩擦力不小于上層肥料與機槽壁之間的外摩擦力，即f1≥f2時，上層肥料隨刮板向前運動，由此可得

ha≤μ1b/(μ2γ)

(22)

根據文獻[29]，確定內摩擦因數μ1為0.16、外摩擦因數μ2為0.54、側壓系數γ為0.43、刮板長度b為600 mm，根據式(22)，結合有機肥的肥料特性確定ha≤400 mm，在滿足施肥量的前提下，排肥口高度設計為100 mm。

3 控制系統設計

3.1 開溝深度自動調節裝置設計

開溝刀自入土切削至溝底，開溝深度調節過程如圖10所示。

開溝器由位置①旋轉至位置②的過程中，設輸入軸中心為M，開溝刀盤中心為N，MN兩點之間的距離為L。當開溝器在位置①時，開溝刀剛接觸地面，輸入軸中心M距地面的高度為H1，M距開溝刀盤中心N的垂直距離為h1，MN與過輸入軸中心M的水平線P所呈夾角為θ1；當開溝器旋轉至位置②時，輸入軸中心M與溝底的距離為H2，M與開溝刀盤中心N的垂直距離為h2，MN與過輸入軸中心M的水平線P所呈夾角為θ2，開溝深度為

hd=H2-H1

(23)

由圖10可知，開溝器由位置①旋轉至位置②的過程中，H1與h1、r、L、θ1以及H2與h2、r、L、θ2存在以下幾何關系

(24)

式中r——N與開溝刀切土點的垂直距離，mm

將式(24)代入式(23)可得開溝深度的動態函數為

hd=H2-H1=h2-h1=L(sinθ2-sinθ1)

(25)

果園雙行開溝施肥機的開溝深度自動調節原理如圖11所示。首先，根據果樹樹齡及營養狀態，結合園藝要求設定開溝深度范圍。其次，當開溝刀剛接觸地面時，角度傳感器返回傾角θ1；繼續開溝作業的過程中，角度傳感器實時返回傾角θ2，單片機根據式(25)計算實時開溝深度。最后，單片機判斷實時開溝深度是否在預設開溝深度范圍內，進而通過繼電器、電磁閥控制液壓缸的伸縮，實現開溝深度的增大或減小。

3.2 控制系統軟硬件設計

控制系統作為果園雙行開溝施肥機的控制核心，主要由硬件和軟件組成，實現角度和位移傳感器的信息采集、通信、存儲，對執行機構實時控制以及人機交互界面顯示，控制系統如圖12所示。控制系統程序采用C語言在Keil uVision5開發環境中編寫，由主程序調用若干相應的模塊子程序實現整個開溝施肥的控制過程。控制系統以STM32F103系列單片機為核心元件，主要由電源、穩壓模塊、傳感器模塊、執行模塊、繼電器模塊、通訊模塊及人機交互模塊等組成，通過485通訊傳輸作業數據。電源為風帆有限責任公司生產的24 V、36 A·h鉛蓄電池，為整個控制系統獨立供電，通過穩壓模塊分配到不同的用電元件，避免外在因素干擾。傳感器模塊由角度傳感器和位移傳感器構成，其中左、右角度傳感器選用青島有田測控技術有限公司生產的CQ-400D型動態抗震型傾角傳感器，工作電壓為DC12V，單軸測量范圍為±90°，測量精度為0.1°，用于實時測量開溝深度；左、右位移傳感器選用深圳淞研精工科技有限公司生產的KTC-300型拉桿式直線位移傳感器，工作電壓為DC12V，量程0～300 mm，線性精度為0.01 mm，用于測量開溝距離。執行模塊由電動推桿和液壓缸構成，其中電動推桿分別選用廈門一摳能源技術有限公司生產的tg型和wxtg型電動推桿，工作電壓為DC12V，行程分別為200、100 mm，用于調節有機肥箱和化肥箱的開口，控制施肥量。人機交互模塊主要由機載顯示器構成，用于顯示實時指標信息和監測作業狀態。

3.3 控制終端軟件設計

本文設計的人機交互界面主要由登錄系統界面、參數設定界面及工作監測界面構成，實時顯示指標信息和監測作業狀態，如圖13所示。首先開啟觸摸屏，進入登錄系統界面；根據果園種植行距及果樹生長狀態，在參數設定界面調整左、右開溝裝置之間的開溝距離及排肥口的開度，并預設開溝深度范圍，點擊啟動按鈕進入工作監測界面；開溝施肥作業時，控制系統根據預設開溝深度范圍自動調節開溝深度，工作監測界面實時顯示當前開溝深度，點擊OFF按鈕停止作業。

4 性能試驗

4.1 試驗條件及方法

性能試驗于2019年12月在高密市益豐機械有限公司試驗基地進行，天氣晴，氣溫-4～3℃，西南風，風速小于2 km/h，空氣相對濕度64%，試驗地土質為壤土，絕對含水率16.7%，地面相對平整，面積約650 m2。試驗所用化肥為史丹利農業集團股份有限公司生產的球狀復合肥，含水率1.12%，顆粒平均直徑為4.19 mm；所用有機肥分別為濰坊和信生物科技有限公司生產的球狀有機肥、柱狀有機肥和粉狀有機肥，其中球狀有機肥有機質質量分數大于等于45%、含水率8.25%，柱狀有機肥有機質質量分數大于等于75%、含水率16.23%，粉狀有機肥有機質質量分數大于等于50%、含水率22.74%。測試方法及指標參照GB/T 5262—2008《農業機械試驗條件測定方法的一般規定》及NY/T 740—2003、NY/T 1003—2006規定的開溝、施肥機械作業質量評價試驗方法。圖14為果園雙行開溝施肥機性能試驗場景。

4.2 開溝試驗

測試果園雙行開溝施肥機的3個開溝作業行程，每一行程雙行作業，單行工作長度為50 m，其中，測定區長度為30 m，兩端預備區長度為10 m，沿行程方向每行等間距選取5個點作為測量點進行測試，共測30處。在不同的開溝行程中，通過控制系統預設左、右兩側溝的開溝深度范圍。測試前清除溝底及拋落在溝旁的土塊，然后在原地表與兩溝壁交線之間放一直尺，測量溝底中心點到直尺的距離作為測量點的開溝深度。單個作業行程下，所有測量點測試完成后，計算平均開溝深度及開溝深度穩定性系數，測試結果如表2所示，各行程下不同測量點的測試結果如圖15所示。

表2 開溝試驗結果Tab.2 Ditching test results

開溝試驗結果表明，不同行程下，果園雙行開溝施肥機左、右兩側平均開溝深度均在預設范圍之內；同一行程下，左、右兩側開溝深度差異不大，最大不超過18 mm；在所有行程中，開溝深度穩定性系數較高，大于等于94.76%，評價指標滿足相關規定對開溝機械的作業要求。

4.3 施肥試驗

測試果園雙行開溝施肥機的3個施肥作業行程，每一行程雙行作業，測定區長度和預備區長度與開溝試驗一致，沿行程方向每行按10 cm長度連續等分為30段作為測量區域進行測試，共測180處。在不同的施肥作業行程中，有機肥箱分別裝顆粒有機肥、柱狀有機肥、粉狀有機肥，化肥箱均裝顆粒復合肥，且肥箱中的肥料容量均大于肥箱總容量的50%。試驗時，在預備區將開溝裝置升起，校準整機進入工作狀態，后以正常作業速度通過測定區。分別收集掉落在各小段內的肥料，通過標準檢驗篩將有機肥及化肥分離，并通過電子天平稱量。單個作業行程下，所有測量區域測試完成后，再計算有機肥、化肥及整體的施肥均勻性系數，測試結果如表3所示，各行程下不同測量點的測試結果如圖16所示。

表3 施肥試驗結果Tab.3 Fertilization test results %

施肥試驗結果表明，同一行程下，左、右兩側施肥量差異不大，最大不超過20 g；肥料分布穩定性較高，其中有機肥分布穩定系數90.97%，化肥分布穩定系數93.11%，混合肥分布穩定系數93.45%，評價指標滿足相關規定對施肥機械的作業要求。

5 田間試驗

試驗地點：2020年1月，在山東省臨沂市沂水恒和農場20 hm2蘋果試驗園試驗，田間試驗如圖17所示。

試驗條件：天氣晴，氣溫-8～2℃，風速小于2 km/h，果樹種植行距4 m，株距1.5 m，試驗園的土地平整，土壤為沙壤土，含水率為12.1%。

試驗材料：化肥為史丹利農業集團股份有限公司生產的球狀復合肥；有機肥為濰坊和信生物科技有限公司生產的球狀有機肥。

試驗參數：拖拉機前進速度為1.0 m/s，左、右兩側開溝深度范圍均設定為(300±15)mm，有機肥排肥口寬度為5 cm，化肥箱開口寬度為5 cm。

進行3個行程的重復試驗驗證，試驗結果如表4所示。試驗結果表明：果園雙行開溝施肥機的開溝深度穩定系數最大值為96.18%，最小值為95.18%；有機肥分布穩定系數最大值為91.98%，最小值為91.44%；化肥分布穩定系數最大值為92.80%，最小值為92.09%；混合肥分布穩定系數最大值為94.12%，最小值為93.70%。評價指標符合果樹開溝施肥的技術要求。

表4 田間試驗結果Tab.4 Field test results %

6 結論

(1)設計了一種開溝深度可自動調節的果園雙行開溝施肥機，可一次完成果園開溝、有機肥與化肥混施、覆土作業。通過理論分析對開溝裝置、排肥裝置和開溝深度自動調節裝置等關鍵部件進行設計，搭建基于STM32F103的控制系統，實現了開溝深度的自動調節，提高了果樹開溝施肥效率，解決了果樹無法混施有機肥與化肥的難題。

(2)性能試驗表明，果園雙行開溝施肥機各工作部件運行穩定，開溝深度一致性較好，開溝深度穩定系數大于等于94.76%；田間試驗表明，各肥料顆粒分布均勻，其中有機肥分布穩定系數大于等于91.44%，化肥分布穩定系數大于等于92.09%，混合肥分布穩定系數大于等于93.70%，滿足果園生產要求。