随着苹果矮砧密植栽培技术的不断发展,研究与之配套的土壤管理方式及作业机具变得越来越重要。果园秸秆机械化分层覆盖技术与装备的开发有利于实现秸秆的资源化利用,提高作业效率。本文对矮化果园秸秆分层覆盖机一代试验机覆土装置进行了性能研究,针对存在的问题提出了可行性方案并对主要零部件进行了设计计算和仿真,然后完成了覆土装置的建模和样机加工,最后进行了试验研究,取得的主要研究结果如下:(1)通过对一代试验机覆土装置的性能研究,发现其存在的主要问题为:分土铲体积大、分土不流畅,土壤提升部件刮板铲土时由于受力不平衡易出现卡死的现象。针对以上问题提出了螺旋分土抛送和抛覆土两种方案,在论证分析的基础上确定了螺旋分土抛送方案;其主要由分土螺旋、抛土轮和匀土螺旋等组成,优点是结构简单、体积小,抛土轮抛土的方式解决了刮板易卡死的问题。(2)对螺旋分土抛送式覆土装置的关键作业部件-分土螺旋和抛土轮进行了离散元仿真,结果表明:土壤抛出的连续性随抛土轮叶片数的增多而提高,但当叶片数量超过10个时会减小土壤的抛出空间,导致土壤抛送距离减小;当抛土轮转速为206r/min时,在40°~50°的抛土角范围内,达到目标抛土高度0.4m的条件下,抛土最高点的水平距离和总水平距离随抛土角的增大而减小,而抛土最高点的高度则不断增大。(3)对覆土装置进行了样机研制,并以覆土厚度标准差作为衡量指标对抛土轮转速、抛土角和分土螺旋入土深度进行了单因素试验。在30°~50°抛土角范围内的单因素试验结果表明,抛土角为40°时厚度标准差最小,抛土角的最佳试验范围为35°~45°;在200~300r/min转速范围内的单因素试验结果表明,转速为250r/min时厚度标准差最小,转速的最佳试验范围为250~300r/min。在2~6cm入土深度范围内的单因素试验结果表明,入土深度为2cm时厚度标准差最小,入土深度的最佳试验范围为2~4cm。(4)采用响应面分析方法,以覆土厚度标准差作为衡量指标对转速、抛土角和入土深度进行了正交旋转组合试验,结果表明:覆土装置的最优参数组合为转速300r/min、抛土角39.7°、入土深度2cm;在最优组合下进行三组重复试验,得到覆土厚度标准差为3.68,与预测值3.65数值接近,表明该模型拟合的较好,可以用来预测覆土情况。(5)一代试验机和螺旋分土抛送式覆土装置覆土试验数据的变异系数分别为54.6%和35.5%,表明螺旋分土抛送式覆土装置的覆土均匀性优于一代试验机的覆土装置。