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摘要：當前，國內外的水田中耕除草機，多是去除行間雜草，關于苗間雜草的去除工作基本上還處于空白狀態。本文主要探討可以同時進行苗間出除草和田間除草的新型水田中耕除草機械。在水田中耕除草過程中，除草機械除了保證較高的鋤草率外，還需要保證傷苗率在5%以下，同時需要保證操作靈便，適應性強。

關鍵詞：水田中耕；除草機械；設計

在我國，水稻生產極大的影響著我國糧食安全，水稻的質量對國民身體素質具有很大的影響。當前，我國田間除草作業中，主要使用人工除草和化學藥物除草這兩種方式，其中化學藥劑除草是當前使用最廣泛的除草方式，具有省時、省力、經濟、高效的特征，但是也帶來了很多問題。機械除草是一種全新的全新的除草方式，具有無污染、保證糧食安全、保證人們身體健康等優勢。機械除草是農業機械化的重要環節。

1新型水田中耕除草機械關鍵部件機理研究

1.1苗間除草部件設計。稗草直接生長在稻田中，水稻需要在30天的育秧結束后才能進行栽種。在栽種前，需要先對稻田進行整地作業。因此在水稻移栽后，稗草也是征地后長出的新草。水稻秧苗經過育秧，將會即刻進入返青期。在水稻秧苗移栽1周后，水稻秧苗將會大量生根，并在根部頂端形成一段粗壯根系。水稻的主根將不會繼續生長，保持纖細的狀態。稗草的次生根并未形成，只有一個纖細的主根。根據水稻秧苗和稗草這個時期的根部差異，使彈齒刀盤和水稻根部或者稗草根據接觸時，形成不同的效果。彈齒刀盤的構成包括位于秋行左右兩側的彈齒刀盤，彈齒刀盤將與雜草根部直接結合，使雜草跟隨彈尺轉動脫離土壤[1]。而水稻根部和彈齒發生接觸時，水稻主根將會受到土壤阻力、彈齒阻力以及次生根拉力的作用，另外，水稻次生根為扁平橢圓狀，與土壤之間的接觸面相對比較大，受到的土壤阻力遠遠大于受到的主根。水稻的主根相對比較柔軟，在力學性質方面，與繩子存在類似的地方，因此只可能產生拉力，受到拉力以外的力作用時，其形狀將會發生極大的變化。水稻主根隨著彈齒移動后，主根上端將會受到次生根的拉力，產生形變，而主根下端將會向上彎曲，不受彈齒推力作用，進而將根部完整的保留在土層中。稗草由于未進入分栗期，因此只有主根受力，跟隨彈齒轉動，并最終被打出土層。水稻次生根與彈齒接觸時，由于力學性質與彈性體類似，因此將會隨彈齒離土，造成傷苗[2]。1.2行間部件整體設計。行間除草部件包括支架、除草籠、彈簧、軸以及限位銷釘等部件。行間除草籠通過螺栓和支架在機架上固定，進而達到隨機身轉動行進的目的；在進行行間除草時，除草籠隨著機身轉動，并且繞軸滾動旋轉。在對除草籠的除草深度進行調整時，可以通過改變限位銷釘在支架上的位置來實現。在進行除草機械的設計過程中，可以通過彈簧的設計，將除草籠作業時變為柔性連接，以免在除草的過程中發生除草籠破壞的問題。水稻秧苗之間的行距通常是300mm，為防比行間除草籠發生壓傷水稻苗的情況，秋形兩側40mm之內的雜草應當通過苗間除草盤去除干凈，因此除草籠的長度最適宜為220mm。行間除草籠隨著機械底盤進行移動的過程中，其轉動主要是通過泥土施加在除草籠上的摩擦力實現的。在行間除草籠不斷轉動的過程中，將會把除去的雜草壓進泥土中，使其不能在與陽光發生光合作用，進而實現去除水田雜草的目的[3]。

2機具整體設計方案

2.1機具動力底盤選擇。在我國，水田作業環境相對比較復雜，地塊小的特點、地面凹凸不平等特點，這就決定了水田除草機械不能是大功率、大幅寬的機械，而應當是小質量、小幅寬、低功耗的小型機具。在本文中所介紹的中耕除草機，選擇一種兩輪式手扶拖拉機作為除草機械機具底盤以及動力裝置，這個動力輸出底盤具有很多的優點，具體包括以下幾點：首先，我國水田地塊比較小，因此進行田間除草時，除草機需要不斷的轉向，進而導致壓苗問題發生。而本文介紹的除草機械具有作業幅寬小、轉向靈活等特點。兩輪底盤可以十分輕便的轉向，其壓苗現象明顯比四輪底盤少。其次，我國水田地面凹凸不平，而且泥土比較松軟，使用除草機械作業時，難免會發生下陷的問題。在除草中，除草機械下陷的程度越深，將會產生越高的傷苗率，越不容易進行控制。本文所介紹的除草機械的底盤質量小、下陷小，因此可以降低傷苗率。最后，本文介紹的除草機械底盤體積比較小，因此可以和其他的農具連接，進行相關的作業，實現一機多用、成本降低、存放方便等目的。2.2傳動系統設計。本文設計的除草機械可以同時進行苗間和行間除草作業，苗間除草是依靠彈齒除草盤實現的，而行間除草是依靠行間除草籠實現的。進行行間除草時，行間除草籠主要隨機具前進時依靠和土壤之間的摩擦力，進而實現旋轉前進的目的，因此，行間除草籠作業時不需要對其施加外部動力。但是彈齒除草盤則需要外部動力驅動，才能實現旋轉作業。本機具的體傳動系統進行設計時，其設計方案為動力經底盤上的皮帶輪傳出，底盤帶輪與除草機帶輪相連并減速，小鏈輪通過軸和帶輪相連，其動力傳動主要是通過鏈傳動，將鏈輪的動力傳送到鏈輪，然后通過鋼絲軟軸，將動力傳動到彈齒刀盤，最終完成除草作業[4]。2.3限深部件的設計。限深部件是除草劑的輔助機構，其主要構成部分包括托板、支架、滑座、滑塊等。限深部件的具體結構，制成托板的材料是聚氟四乙烯苯，這種材料具有便于清理、不占泥、質量輕等特征。托板中鑲有4個直徑Smm、長度為200mm的鋼條，其主要的作用是增加托板的剛度和強度。支架和梁連接在一起，滑塊上設置有進行深度調節的長條孔，主要是通過螺栓和支架連接的。限深部件的主要作用是調節除草深度，與此同時起到支撐除草機械的作用，它需要承受大部分的整機重量。防止因水田泥面不平而造成的載荷過大、破壞傳動部件以及除草部件的情況。當除草機械處于非工作狀態時，限深部件可以起到支撐除草機械的作用，避免彈齒和地面接觸，對彈齒刀盤造成損傷[5]。根據除草時間以及水田泥腳深度的不同，可以通過對限深部件滑塊高低的調節，實現除草深度的調整。

3結語

在我國，根據水稻的生態特點以及人多地少的特征，本文設計研制的除草機械，使用手扶拖拉機作為除草機械的底盤，這個動力底盤可以和多種其他的農具連接使用，進而實現多種農業作業，實現便于存放、降低成本、一機多用的目的。行間除草機構是行間除草籠，它主要以滾動的方式前進，完成行間除草作業。苗間除草機構是彈齒刀盤，它主要以旋轉的方式前進，完成苗間除草作業。本文研究設計的水田中耕除草機，可以降低傷苗率、靈巧輕便，除草效率高，適合我國的基本情況。

參考文獻：

[1]多天宇.驅動式水田中耕除草機的設計與試驗研究[D].東北農業大學，2016.

[2]齊龍，趙柳霖，馬旭，等.3GY-1920型寬幅水田中耕除草機的設計與試驗[J].農業工程學報，2017，33（8）：47-55.

[3]牛春亮，王金武，唐繼武，等.稻田株間除草彈齒齒形及安裝方式分析與試驗[J].農機化研究，2017，39（12）：176-179.

[4]蔣郁，馬旭，齊龍，等.基于Pro/E的水田除草機人機工程學設計及試驗[J].農機化研究，2017，39（3）：93-97.

[5]鄔立巖，齊勝，宋玉秋，等.水田作業機械仿生表面減阻機理的離散元研究[J].沈陽農業大學學報，2017，48（1）：55-62.

作者:張家源 王蔚 李卓霖 徐偉利 譚宏杰 單位:吉林省農業機械研究院