棉秆粉碎及地膜随动集条机设计与试验

谢建华，洪 佳，曹肆林，张 毅，赵昱宇，张雁鸿，郭俊先

（1.新疆农业大学机电工程学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆智能农业装备重点实验室，乌鲁木齐 830052）

0 引 言

覆膜栽培技术给农业生产带来巨大经济效益的同时，滞留在农田的残膜也带来了各种问题。农作物收获之后，地膜不及时处理会造成田间污染，影响来年耕地作业及播种，造成土壤渗透性差，水分肥料不流通，影响农作物生长，导致作物减产等。新疆棉花绝大多数采用覆膜种植，由于气候干旱少雨，地膜易与土壤粘结，加之边膜埋于板结土壤下，捡拾难度大，导致残膜回收率较低。

为解决棉田残膜污染问题，减少多次作业机具对土壤的压实，研究人员做了大量研究，并取得了良好的应用效果。田辛亮等设计的4JSM-2000A型秸秆粉碎及搂膜联合作业机，利用Y型甩刀进行秸秆粉碎，同时采用搂膜弹齿回收残膜，该机结构简单，提高了残膜回收的捡拾率，但回收残膜过程中，粉碎的棉秆、茎叶一起被收集，杂质与残膜相互缠绕，残膜含杂率高且不易分离。于云海等设计的秸秆粉碎与残膜集条联合作业机采用横轴L型锤片式装置粉碎秸秆并抛送至横向交错排列的地膜集条装置后部，实现秸秆粉碎和地膜集条，可以有效减少回收地膜中棉秆、碎土块等杂质的含量，但集条弹齿直接作用于地面，不能有效回收板结土壤下的边膜。胡凯等研制的秸秆粉碎还田与残膜回收联合作业机利用甩刀粉碎棉秆并抛送至秸秆输送装置上，再运送至机具后部，机具后部安装起膜齿起出地膜，并用链齿耙捡拾地膜，回收的地表膜含杂率低，但该机具结构相对复杂，且无法有效回收边膜。为解决边膜回收难、回收残膜含杂率高等问题，本文结合新疆一膜六行机采棉种植模式，根据市场需求，提出先秸秆粉碎、地膜集条，再捡拾地膜、除杂打包的分段式作业方式，设计了一种棉秆粉碎及地膜随动集条机，以提高残膜回收率，降低回收残膜含杂率。

1 整机结构与工作原理

1.1 整机结构

棉秆粉碎及地膜随动集条机结构如图1所示，主要由牵引架、限深轮、带传动系统、秸秆粉碎装置、地膜随动集条装置、行走轮、秸秆输送装置、链传动系统和螺旋输送器等组成。

图1 棉秆粉碎及地膜随动集条机结构示意图 Fig.1 Structure diagram of cotton stalk chopping and plastic film master-slave strip collector

1.2 工作原理

机具工作时，由拖拉机牵引作业，动力经拖拉机后输出轴传递给秸秆粉碎装置，秸秆粉碎装置打碎棉秸秆，粉碎的棉秸秆被抛送至秸秆输送装置上，带有均匀分布固定板的秸秆输送装置将其运输至机具后部，经螺旋输送器向机具两侧输送，通过下落口落至棉田种植交接行内，以减少膜面秸秆含量。秸秆粉碎同时，由液压油缸控制的集条指盘与地面接触，产生的摩擦力使之进行回转运动，两侧伸入板结土壤的指盘将边膜扒出，与地表膜一起向中间集拢，实现地膜的集条，方便后续捡拾打包作业。

棉秆粉碎及地膜随动集条机的主要技术参数如表1所示。

表1 棉秆粉碎及地膜随动集条机主要参数 Table 1 Main parameters of cotton stalk chopping and plastic film master-slave strip collector

2 关键部件设计

2.1 秸秆粉碎装置

现有的秸秆粉碎刀具主要有直刀型、锤爪型和Y型等。直刀型粉碎甩刀一般适用于韧性大、质地较软的麦秸秆粉碎，且最好采用有支撑的粉碎；锤爪型粉碎甩刀表面积和质量相对较大，高速旋转工作过程中会产生较大的惯性力，粉碎棉秆效果好，但产生的功耗较大；Y型粉碎甩刀体积与质量相对较小，功耗低，粉碎效果好，在形状上几何对称，在工作时能很好地满足机具动平衡要求，故本文选取Y型粉碎甩刀粉碎秸秆，其结构如图2所示。Y型粉碎甩刀长度过小会使留茬高度增高，不方便后续的集条作业及捡拾打包机下地作业，甩刀长度过长会增加机具的功耗，且有可能离地较近直接接触地面，对刀片造成损害，根据本机具作业要求，确定Y型粉碎甩刀设计长度为160 mm。为保证Y型粉碎甩刀的强度，甩刀的厚度一般为5～10 mm，厚度过小，刀片受到冲击容易断裂；厚度过大，切碎秸秆阻力增大，机具功耗增加，本文设计甩刀厚度为6 mm。Y型粉碎甩刀宽度过小，秸秆粉碎率低，漏切现象增加，宽度过大，各刀片阻力增大，且刀片末端离中心线太远，刀片容易弯折，Y型粉碎甩刀宽度在65～75 mm之间，本文确定甩刀宽度定为70 mm。Y型粉碎甩刀开口角度过大使切割阻力增大且粉碎效果差，开口角度过小会造成甩刀受力增大，造成漏切，一般在90°～150°，本文取Y型粉碎甩刀开口角为120°。甩刀材料选用65 Mn钢，为增加耐磨性，甩刀刃口表面喷焊NiWC合金粉末涂层。

图2 Y型甩刀 Fig.2 Y-type flailing blade

合理的粉碎甩刀排布对机具作业效果影响明显，粉碎甩刀数量过少会造成漏切，数量过多则会增加机具功耗，而且不利于粉碎秸秆抛送，粉碎甩刀的数量一般由式（1）确定。

式中为甩刀的数量；为甩刀的排布密度，片/m；为机具的作业幅宽，m。

粉碎甩刀通过铰接的方式与粉碎刀轴连接，甩刀的排布密度一般为23～40片/m，本文设计粉碎刀辊的回转直径为200 mm，根据本机具2.3 m的作业幅宽要求，甩刀采用交错平衡排列方式，最终确定粉碎甩刀为90片，分为45组，粉碎刀具安装排列如图3所示。

图3 秸秆粉碎刀具排列示意图 Fig.3 Schematic diagram of stalk flailing blade arrangement

如图4所示，在粉碎刀辊轴心建立坐标系，甩刀端点运动轨迹上任一点坐标为（，），建立动刀的运动轨迹方程为

图4 粉碎甩刀运动分析 Fig.4 Motion analysis of flailing blade

对式（2）进行求导得到甩刀的速度方程为

则Y型粉碎甩刀绝对速度v与时间的运动方程为

式中v为甩刀在轴方向的分速度，m/s；v为甩刀在轴方向的分速度，m/s；v为甩刀的合速度，m/s。

棉秆木质素含量高，质地较坚硬，根据农业机械设计手册，动刀刀端线速度大于48 m/s时，秸秆粉碎效果较好。当=2π+π/2（∈）时，即粉碎刀具速度方向与机具前进速度方向相反时，v有最小值(+)-，取机具前进速度最小为1 m/s，将数据代入式（4）得粉碎甩刀转速最小值为1 800 r/min。

2.2 地膜随动集条装置

如图5所示，地膜随动集条装置主要由安装架、指盘、固定套筒和旋转臂组成，指盘装置通过旋转臂和固定套筒与机架连接。机具工作时，地膜随动集条装置通过与地面的摩擦力带动指盘产生自转，与机具前进速度形成的合速度使地膜向膜幅中间运动，达到残膜集条效果。根据新疆一膜六行种植模式（660 mm+100 mm），6个指盘在集条装置安装架两侧对称布置，将边膜与左右两行的地表膜向内集条；中间2个指盘装置将中间行秸秆根部的地膜向外集条。指盘安装平面与机具前进速度方向夹角过大，机具前进阻力增大，功耗增加，过小，指盘数量多，结合经济性及安装要求，确定指盘安装平面与机具前进速度方向夹角为30°。

图5 地膜随动集条装置 Fig.5 Plastic film master-slave strip collection device

指盘装置运动轨迹如图6所示，3个指盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上、和弹齿的绝对运动轨迹分别为、和曲线，3个指盘上所有弹齿的轨迹形成3个曲面。指盘Ⅰ上的所有弹齿从开始搂集地膜，地膜跟随指盘Ⅰ以一定速度向机具中部移动，到结束搂集工作。同理指盘Ⅱ上的弹齿开始搂集工作，到结束。为了不在搂集残膜的过程中产生漏集，指盘Ⅰ上的弹齿离开土壤退出工作后，指盘Ⅱ上的弹齿需要立刻搂集地膜，则需要求和重合，和重合。指盘Ⅰ上的弹齿将地膜横向扒取距离后，指盘Ⅱ、Ⅲ继续横向搂集地膜。

根据图6有：

式中为单侧连续搂集的指盘个数；为两指盘安装间距，mm。

图6 指盘装置集膜轨迹示意图 Fig.6 Diagram of the film collection trajectory of the finger plate device

如图7所示，指盘工作过程中，弹齿末端位置点入土时，与之相邻的弹齿末端处于点位置。设指盘在圆周上均匀分布的弹齿个数为，则相邻弹齿末端之间的夹角为=2π/。为保证指盘装置不漏集残膜，前一个工作弹齿离开土壤瞬间，相邻弹齿开始接触土壤，即工作弹齿从点到达点的时间与弹齿入土工作时间相同。由几何关系得弹齿从点到达点的水平位移x与垂直位移y为

图7 指盘装置运动分析 Fig.7 Motion analysis of finger plate device

由图7可得：

按照指盘装置最外端运动轨迹分析，弹齿末端点经过时间后弹齿的水平位移x和竖直位移y为

将式（7）和式（8）带入式（6）求得：

根据田间环境及机具作业要求，设定机具前进速度为3.6～7.2 km/h，弹齿末端入土深度为60 mm，指盘旋转半径为450 mm，通过分析弹齿运动轨迹，得指盘旋转角速度为3.8～7.7 rad/s，代入式（9）～（10）得相邻两弹齿末端周向夹角为20°，则指盘周向弹齿数为18个。

2.3 秸秆输送装置

秸秆输送装置将粉碎的棉秆输送至机具后方，粉碎的秸秆随甩刀一起做圆周运动，到达一定位置后被抛到输送装置上，秸秆被抛至输送装置的运动过程分析如图8所示。

图8 秸秆运动分析图 Fig.8 Motion analysis of stalk

假设秸秆在抛出的过程中只受重力作用（忽略空气阻力作用），则运动过程中秸秆加速度为

对式（11）进行一次积分和二次积分得秸秆运动的速度方程式（12）和位移方程（13）：

式中为秸秆进行抛送运动的时间，s。

通过式（13）得出秸秆的运动轨迹方程为

根据文献[22]，秸秆在跟随粉碎刀具做旋转运动时，罩壳斜上方区域气流流速大，秸秆流动性较强，故设计在此处让粉碎秸秆抛出，初步设定秸秆抛出角度为45°～65°。由于秸秆初速度大，粉碎的秸秆经过斜抛运动至机具顶部，与机具顶部产生碰撞后下落至输送装置并向机具后部运输。抛送通道的设计既不能干涉粉碎刀具的回转运动，又要使粉碎秸秆顺利抛出粉碎室。由于秸秆抛出轨迹方程为抛物线，抛物线各位置切线斜率为

从式（15）可计算出，秸秆在初始抛出位置点的斜率最大，由此确定抛送通道的倾斜角度为65°，机具设计高度为1 830 mm，机具工作时粉碎刀轴回转中心离地高度为330 mm，故粉碎刀轴回转中心离机具顶部距离为1 500 mm。为避免粉碎刀具作业时与抛送通道形成干涉，设计抛送通道左侧最低点离粉碎刀轴回转中心距离为200 mm。

秸秆输送装置如图9所示，主要由传送带、固定板、螺栓、弯边输送链、链轮等组成。秸秆输送过程中不发生拥堵、掉落，主要由输送装置的工作倾角及工作速度等关键因素决定。秸秆向上运送速度一定时，输送装置的倾角过大，输送过程中棉秆易向下滑落，过小则会延长工作时间，增加成本。为保证棉秆不向下滑落，取传送带的摩擦系数为0.6，由式（16）可知，输送装置工作倾角需小于31°，参考文献[24-25]，秸秆的休止角为17°～31°，最终确定秸秆输送带的输送倾角为30°。为了防止堆积的棉秆沿传送带向下滚落，传送带上设有间隔固定板。固定板排列间距过大，传送带不能完全伸展开，会造成秸秆输送能力降低，过小则固定板数量增加，造成材料浪费及降低机具工作效率，结合前期试验，确定固定板的排列间距200 mm，固定板个数为16个。

图9 秸秆输送装置示意图 Fig.9 Structure diagram of stalk conveying device

式中为输送带水平长度，mm；为输送带垂直高度，mm。

为避免棉秆下落过程中落至抛送通道内，要求抛送通道右侧隔板最高点水平距离不能超过下落棉秆最小水平位移，由图8可知，抛送的棉秆最小水平位移是初始抛送角度为65°时棉秆在水平方向的位移，代入式（13）得最小水平位移为660 mm，则通道右侧隔板最高点水平距离为260 mm，得右侧隔板总长为558 mm，考虑空气阻力影响，取右侧抛送通道隔板总长为560 mm。由图8可知，秸秆在抛出角度为45°时，秸秆抛洒距离最远，将数据代入式（13）得秸秆最大水平运动距离为1 600 mm，考虑空气阻力影响，设计输送带水平长度为1 600 mm，垂直高度为920 mm。

2.4 螺旋输送器

螺旋输送器如图10所示。螺旋输送器的输送量应大于机具的最大喂入量，即

图10 螺旋输送器示意图 Fig.10 Schematic diagram of worm conveyer

式中为输送量，t/h；为螺旋叶片直径，m；为填充因数，取0.3；为螺旋叶片螺距，m；为螺旋输送器转速，r/min；为物料堆积密度，取350 kg/m；为倾斜输送修正系数，取1；为秸秆最大喂入量，t/h。

取10组宽2.05 m、长5 m膜幅上的秸秆称质量并求平均值，得到每米长度地膜上的秸秆质量为0.9 kg，则螺旋输送器的最大秸秆喂入量为

式中为机具作业速度最大值，km/h。

螺旋输送器转速为

结合整机结构确定双向螺旋输送器的螺旋叶片直径=0.3 m，螺旋叶片螺距0.16 m。机具作业速度按最大8 km/h计，代入式（19）可得螺旋输送器的转速≥100 r/min。

2.5 传动系统

棉秆粉碎及地膜随动集条机的传动系统如图11所示。机具作业时，拖拉机牵引棉秆粉碎及地膜随动集条机前进，动力由拖拉机后输出轴传递至变速箱，经过变速箱减速后传递给皮带传动系统，皮带传动系统将动力传输至秸秆粉碎刀辊，刀辊旋转过程中带动甩刀运动完成秸秆粉碎过程，同时皮带传动系统将动力传递给链传动系统，链传动系统带动弯边输送链从而带动螺旋输送器旋转，弯边输送链旋转过程中带动秸秆输送装置进行运动，同时秸秆输送装置通过链传动将动力传递给螺旋输送器，螺旋输送器将秸秆输送装置输送的秸秆排出机外。液压油管、液压油缸等组成液压传动系统，拖拉机后输出液压装置通过液压油管将动力传递给液压油缸，由液压油缸的伸缩控制指盘的入土深度。

图11 传动系统示意图 Fig.11 Schematic diagram of transmission system

拖拉机后输出轴额定转速为720 r/min，变速箱传动比为1∶1，变速箱输出轴与秸秆粉碎装置带传动比为1∶3，变速箱输出轴与秸秆输送装置前轴传动比为4∶1，秸秆输送装置后轴与螺旋输送器链传动比为3∶2，则秸秆粉碎装置额定转速为2 160 r/min，秸秆输送装置额定转速为180 r/min，螺旋输送器额定转速为120 r/min。

3 田间试验

3.1 试验条件

为验证棉秆粉碎及地膜随动集条机的作业性能、确定机具最优工作参数，于2021年10月在石河子市石河子大学教学试验场（长620 m×宽280 m）进行田间试验。选用约翰迪尔1204拖拉机牵引棉秆粉碎及地膜随动集条机进行作业，试验设备有精度0.001 g的电子天平、托普云土壤湿度仪、托普云土壤紧实度仪等。试验地铺膜厚度为0.010 mm，宽窄行（660 mm+100 mm）种植模式，测得试验地平均土壤紧实度为4 582 kPa，平均土壤含水率为15.4%。田间试验如图12所示。

图12 田间试验 Fig.12 Field experiment

3.2 试验因素

根据前期预试验，结合棉秆粉碎及地膜随动集条机工作原理，选取影响作业效果的3个主要工作参数机具前进速度、秸秆粉碎刀轴中心离地高度和集条指盘入土深度作为试验因素。

试验过程中使用1204拖拉机牵引机具作业，驾驶人员通过调节拖拉机档位控制机具前进速度，根据前期预试验及田间环境，试验选取机具前进速度分别为3.6、5.4、7.2 km/h。

秸秆粉碎刀轴中心离地高度对留茬高度有直接影响，而留茬高度影响地膜随动集条装置指盘集条效果。甩刀工作过程中不宜离地过近，以免旋转过程中造成气流吹膜，且离地太近会对刀具造成损害，取秸秆粉碎刀轴中心离地高度下限值为300 mm（秸秆留茬高度为40 mm），试验选取秸秆粉碎刀轴中心离地高度分别为300、330和360 mm。

棉秆粉碎及地膜随动集条机的集条指盘入土深度通过控制机具后端液压油缸的升降来实现，集条指盘入土越深，指盘发生变形越大，机具前进阻力也越大，集条指盘入土太浅，则集条指盘不能很好的侧向扒取地膜，结合前期预试验，选取集条指盘入土深度分别为30、60和90 mm。

试验因素水平见表2。

表2 试验因素和水平 Table 2 Test factors and levels

3.3 试验指标

试验参考GB/T 25412－2010《残地膜回收机》与GB/T 24675.6－2009《保护性耕作机械 秸秆粉碎还田机》，对棉秆粉碎及地膜随动集条机进行田间性能检测试验。结合样机工作原理确定地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率和残膜含杂率作为试验指标。机具在相同膜幅或邻近膜幅进行作业，每组试验重复3次，结果取平均值，每个测试区域（长30 m×宽2.05 m）的地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率和残膜含杂率计算如下：

式中为当年铺设地膜质量，g；为集条之后地膜总质量，g；为长度不合格秸秆质量，g；为测试区域内粉碎棉秆的总质量，g；为集条之后膜杂总质量，g；为集条区域的杂质（碎茎叶及落地棉）的质量，g。

3.4 试验方案及结果

采用三因素三水平二次回归响应面试验，在测试区域内分为17组试验，每次试验机具工作距离大于30 m，每组试验结束后收取测试区域内所有集条的残膜、杂质和粉碎长度大于200 mm的棉秆并装袋。收集的地膜经清洗、晾晒后秤量，收集的棉秆和杂质直接称量并记录。根据式（20）计算地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率和残膜含杂率，结果见表3。

表3 试验方案及结果 Table 3 Test plan and result

4 结果及分析

4.1 回归模型与检验

利用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析，结果如表4所示。

表4 回归模型方差分析 Table 4 Regression model analysis of variance

地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率和残膜含杂率的回归模型值均小于0.000 1，说明模型极其显著。通过对试验结果进行回归分析，得到机具前进速度、集条指盘入土深度和秸秆粉碎刀轴中心离地高度对地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率影响和残膜含杂率的回归方程分别为

4.2 交互因素对试验指标的影响

运用Design-Expert软件导出各交互因素对地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率和残膜含杂率响应面图，如图13所示。

由图13a可看出，当秸秆粉碎刀轴中心离地高度处于中间水平（330 mm）时，集条指盘入土深度固定在低水平（30 mm）时，机具前进速度增加时，地膜集条率增加，但当机具前进速度继续增加时，集条率逐渐降低，这是由于当机具前进速度增加到一定程度后，指盘上弹齿的数量是一定的，单位时间内指盘不能搂集全部残膜，从而影响集条率。机具前进速度固定在高水平（7.2 km/h）时，地膜集条率随集条指盘入土深度的增加先增加后减小，这主要是由于当集条指盘入土深度增加到一定程度后，指盘与地面接触面积增加，受到的阻力变大，弹齿的变形增大，从而影响地膜集条率。

图13 各因素对地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率 和残膜含杂率的交互影响 Fig.13 Interaction effects of factors on film stripe collection rate, stalk chopping length pass rate and residual film impurity rate

由图13b可看出，当集条指盘入土深度在中间水平（60 mm）时，机具前进速度固定在低水平（3.6 km/h）时，秸秆粉碎长度合格率随秸秆粉碎刀轴中心离地高度的增大而增加，这主要是由于当秸秆粉碎刀轴中心离地高度增大后，单位时间内棉秆喂入量减少，粉碎刀具打碎的棉秆减少，粉碎刀具多次作用于棉秆，且棉秆根部较硬，离地面越远的棉秆越容易粉碎。秸秆粉碎刀轴中心离地高度固定在高水平（360 mm）时，秸秆粉碎长度合格率随机具前进速度的增大而减小，这是由于机具前进速度增加，单位时间内棉秆喂入量增加，粉碎刀具数量与转速是不变的，部分棉秆来不及粉碎就被抛出，秸秆粉碎长度合格率降低。

由图13c可看出，当秸秆粉碎刀轴中心离地高度处于中间水平（330 mm）时，集条指盘入土深度固定在低水平（30 mm）时，机具前进速度增加时，残膜含杂率降低，但当机具前进速度继续增加时，残膜含杂率逐渐升高，这是由于当机具前进速度增加到一定程度后，杂质来不及排出，从而影响集条残膜含杂率。机具前进速度固定在低水平（3.6 km/h）时，残膜含杂率随集条指盘入土深度的先减小后增大，这主要是由于集条指盘入土深度增加到一定程度后，弹齿的变形增大，有利于杂质的排出，继续增大入土深度导致壅土后不利于杂质的排出。

4.3 参数优化与验证试验

为了寻求棉秆粉碎及地膜随动集条机最佳工作参数组合，提高集条作业性能，利用Design-Expert软件对机具前进速度，秸秆粉碎刀轴中心离地高度，指盘入土深度进行寻优，优化模型为

优化结果为：机具前进速度5.0 km/h，秸秆粉碎刀轴中心离地高度343.8 mm，指盘入土深度60.6 mm，此时地膜集条率为93.5%，秸秆粉碎长度合格率为98.1%，残膜含杂率为19.3%。

为验证优化后的机具作业效果，在石河子市石河子大学教学试验场进行田间验证试验，考虑试验的可行性，将优化数据进行圆整，即机具前进速度5 km/h，秸秆粉碎刀轴中心离地高度340 mm，指盘入土深度60 mm，试验重复3次，依据式（20）计算地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率和残膜含杂率并取平均值，结果见表5。

表5 田间试验结果 Table 5 Results of field test

由表5可得，当棉秆粉碎及地膜随动集条机以机具前进速度5 km/h，秸秆粉碎刀轴中心离地高度340 mm，指盘入土深度60 mm作业时，地膜集条率为94.5%，秸秆粉碎长度合格率为96.5%，残膜含杂率为20.2%，作业性能满足要求。

5 结 论

1）针对现有残膜回收机具回收边膜难、捡拾的残膜含杂率高及可靠性差等问题，设计了棉秆粉碎及地膜随动集条机，介绍了其工作原理及关键组成机构，通过对秸秆粉碎装置、地膜随动集条装置、秸秆输送装置和传动机构等主要工作部件进行了分析，确定了其组成部分的主要设计参数。

2）制作了棉秆粉碎及地膜随动集条机，以机具前进速度，秸秆粉碎刀轴中心离地高度，指盘入土深度为影响因素，以地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率和残膜含杂率为试验指标进行田间试验。试验结果表明，机具前进速度对地膜集条率影响极显著，指盘入土深度影响显著，秸秆粉碎刀轴中心离地高度无显著影响；机具前进速度和秸秆粉碎刀轴中心离地高度对秸秆粉碎长度合格率影响极显著，指盘入土深度无显著影响；机具前进速度和指盘入土深度对残膜含杂率影响极显著，秸秆粉碎刀轴中心离地高度影响显著。

3）以地膜集条率、秸秆粉碎长度合格率和残膜含杂率为指标，运用Design-Expert软件优化求解，确定了最佳工作参数为：机具前进速度为5 km/h，秸秆粉碎刀轴中心离地高度为340 mm，指盘入土深度为60 mm，以该工作参数进行田间试验，得到地膜集条率为94.5%，秸秆粉碎长度合格率为96.5%，残膜含杂率为20.2%。