目前,我国积极引进国外矮化苹果种植、管理技术,从而实现国内苹果产业的转型和升级。然而,我国西北苹果优生区大都分布在干旱、半干旱地区,采用国外引进的矮化苹果园行间生草管理模式存在草与果树争水争肥的问题。与此同时,该地区农作物以玉米、小麦为主,秸秆资源丰富。但作物收获后大部分作物秸秆未得到有效利用,浪费了大量的生物质资源。通过研究,采用果园秸秆覆盖技术在改善土壤品质提高果品质量的同时还很好的解决了果园周边农业废弃物再利用问题,但目前的果园秸秆覆盖方式为人工覆盖,覆盖效率低,过程费时费力难以大规模推广。因此,研究矮化苹果园秸秆机械化覆盖技术并研制出作业装备,是解决上述问题的关键。本文以实现矮化苹果园秸秆机械化分层覆盖为研究目的,设计研制一台矮化苹果园秸秆分层覆盖试验机。论文首先通过分析矮化苹果园秸秆覆盖农艺要求,提出了矮化苹果园秸秆分层覆盖机械化作业方法。通过实地调研和对覆盖机具功能要求的分析,提出并选取了秸秆分层覆盖机整机和功能部件的最佳方案,完成了整机、主要零部件以及液压控制系统的设计,利用三维软件Pro/E对整机进行三维建模,完成了秸秆分层覆盖机整机技术参数的设计、传动系统结构以及主要液压部件的选型,进行了试验机试制和调试。最后,进行了秸秆层、薄土层、覆盖厚度和宽度均匀度的试验。主要研究结论如下:(1)研究了矮化苹果园秸秆分层覆盖机械化作业方法。通过对果园秸秆覆盖农艺要求的分析,提出了覆盖机作业技术工艺:先将农作物秸秆处理成3-9cm碎段,在碎料中加入适量营养物质、土壤改良物质,并进行杀虫灭菌处理,利用农业机械对果园土壤进行耕整,通过机械方式将切碎秸秆覆盖在土壤表面,最后进行薄土压盖,秸秆覆盖厚度为6~12cm,薄土厚度为3~6cm。(2)完成了整套履带式秸秆覆盖机试验机机车的设计。试验机机车由履带式底盘、发动机、变速箱、秸秆料箱、液压泵等构成。机车动力47k W,载重5t。外形尺寸5m×2.4m×2.5m,秸秆料箱体积9m3,可后翻45°。(3)设计了秸秆覆盖作业部件及液压传动系统。覆盖作业部件由秸秆下料装置、铲土装置、提土装置、覆土装置、覆土机构升降装置和液压传动系统等构成。设计的秸秆出料辊辊面形状为锥形齿梅花排列,在保证出料连续性的同时,降低了秸秆对拨齿的缠绕。功能部件的传动方式全部采用液压传动,液压马达的应用实现了覆盖功能部件的转速的无极变速调节,提高了试验可控性。出料辊和覆土装置的转速调节范围分别为9-475r/min和10-600r/min。秸秆覆盖厚度范围6~12cm,覆土厚度范围3~6cm,作业效率为8×667~10×667m3/h。(4)完成了整个覆盖试验机的研制和调试。试制的矮化苹果园秸秆分层覆盖机作业幅宽2.4m,覆盖层宽度为2.0m,六档变速,行驶速度范围1.5~20km/h,转弯半径为5米,最大爬坡角度为15°。出料辊和覆土装置转速可调,该矮化苹果园秸秆分层覆盖机可以一次性完成地表平整、秸秆层覆盖、就地取土和薄土压盖等工序。(5)进行了覆盖性能试验。对覆盖机覆盖性能测试结果表明,秸秆层覆盖宽度均匀度为58.3%,秸秆层厚度均匀度为22.7%。覆土厚度横向均匀度为60.0%,纵向均匀度为70.0%。覆盖试验机能够基本符合矮化苹果园秸秆分层覆盖作业要求,达到了研制的预期目标。