免耕播种技术是一种保护性耕种方法,是我国重点发展的新型农业机械化技术,该技术可一次性完成切茬、施肥、播种等多个作业工序,与传统耕作方式相较,不仅可以提高劳动效率,还可以提高化肥的利用率,是目前保护性耕作的主要研究方向。相对于免耕播种技术而言,免耕施肥技术发展比较落后。目前对免耕施肥结构与化肥颗粒的运动状态研究较少,对其影响因素研究不充分。针对免耕施肥装置的设计,首先通过理论计算,对免耕施肥装置的结构进行理论分析,然后对理论计算出的免耕施肥装置的结构进行三维建模,并对其进行有限元分析,充分对其强度进行校核,确认设计出的新型结构能够满足实际过程中的使用要求。接着对化肥颗粒在肥管中的运动状态进行EDEM离散元分析,并通过改变肥管角度、改变肥管受力等变量对化肥颗粒在肥管中的运动状态进行研究。最后进行田间试验,充分验证新型免耕施肥装置在田间作业过程中的匹配性、稳定性以及施肥效果。通过上述实验方法的开展,得出相应的试验结果,其中理论计算出的开沟圆盘的最佳参数分别为:开沟圆盘直径370mm、开沟宽度取34mm、双圆盘夹角ψ选择为8.5°、聚点与水平方向的夹角α取50°。通过有限元分析,得出主要结构的极限应力与应变,分别为:竖连接支架的最大应力为97.9MPa、最大变形量7.15mm;双圆盘支架最大应力值为74.15MPa、最大变形量为3.05mm。通过EDEM离散元分析,得到弹性力的增加可以有效提升肥管的极限倾斜角,提升范围大于10°。通过田间试验,得到了免耕施肥深度为12.54cm,施肥过程的变异系数为8.48%,最大排肥量为688.25kg/hm~2。通过对上述试验结果的分析,可以得出如下结论:新型免耕施肥装置的设计符合理论要求,满足实际使用要求,其中有限元模拟满足材料的屈服极限,整体的结构强度得到了较好的保证。EDEM离散元分析较精确地验证免耕施肥装置中增加弹性力后对施肥作业效果的提升。通过田间试验,充分验证了新型免耕施肥装置的通过性、匹配性及稳定性的优化及改善,作业中的施肥效果也得到了很好的保障,较高的满足农艺要求。