水田除草機用可避苗株間除草裝置的設計與試驗

高明宇

(哈爾濱市農業科學院,哈爾濱 150070)

0 引言

水稻生產過程中，稻田雜草與水稻爭奪生長空間、肥料養分、光照、水、熱等資源，影響水稻的生長發育，是造成水稻產量下降和品質降低的主要原因之一，每年由草害引起的水稻產量損失率在15%以上。因此，在水稻的生產過程中，科學有效地控制草害是確保水稻健康生長，實現高產、優質的必不可少的關鍵環節之一。化學藥劑除草是目前應用最廣泛的一種除草方式，它具有快速、高效、經濟等優點。然而20 世紀80 年代以來，世界范圍內除草劑的大面積使用，帶來了諸多負面問題，如雜草的抗藥性、作物藥害、生態環境污染等。

隨著現代農業的發展，以及人們環境保護意識的加強和對食品質量安全問題的重視，除草劑減量防除技術逐漸發展起來，人工除草勞動強度大、作業效率低、束縛勞動力。機械除草、農業防除和生物防治等非化學除草技術得到了越來越多的研究和應用。在水稻田間非化學除草和非人工除草的防治技術中，機械除草技術發展迅速，并有相應的水稻田間除草裝備在農業生產中應用。

目前，我國自行研制的機械只能除去行間草，帶有株間除草功能的作業機械除草率低、傷苗率高，不能滿足生產需要。開發一種作業效率高，操作方便的新型除草機是當前的一項迫切工作。

1 整機結構與工作原理

機具由汽油機、蝸輪蝸桿減速器、傳動機構、行間除草部件、株間除草部件、機架等幾大部分組成。其中，汽油機與蝸輪蝸桿減速器通過螺栓連接，由漲緊離合器傳動動力；減速器伸出三個輸出軸傳動動力，分別通過傳動軸與行間除草部件連接，通過軟軸與株間除草部件連接，通過鏈輪鏈條與頂輪輪軸連接。其結構如圖1所示。

1.扶手；2.汽油機；3.蝸輪蝸桿減速器；4.鏈條；5.傳動軸；6.行間除草部件；7.前擋泥板；8.株間除草部件；9.固定連接架；10.頂輪；11.軟軸軸管；12.機具支架

機具作業時，汽油機連接蝸輪蝸桿減速器傳遞動力，分別傳到傳動軸、軟軸，帶動行間除草部件、株間除草部件進行工作。其中行間除草部件為梳齒結構的耕耘鋤，株間除草部件為弧形彈齒。在株間除草過程中，弧型齒可以在保證除草率的情況下在一定程度上降低對秧苗的損傷；行間耕耘鋤能夠將行間雜草拔除和翻埋于田里, 達到行間除草的目的。行間除草部件的結構如圖2所示。

圖2 行間除草部件結構示意圖

株間除草主要是根據移栽水稻田雜草與稻株根系深淺差異，控制除草部件工作深度，除去雜草而不損傷稻苗。水田株間除草裝置的動力傳遞過程主要是通過拖拉機來進行動力輸出，然后通過蝸輪蝸桿減速器將動力傳遞到鋼絲軟軸當中。此時，鋼絲軟軸的動力就會驅動苗間除草彈齒盤進行轉動，使得彈齒盤能夠在垂直于前進方向的平面內進行轉動，從而達到株間除草的目的。株間除草部件的結構如圖3所示。

圖3 株間除草部件結構示意圖

2 帶有避苗功能的株間除草裝置的結構設計

該裝置由軸承座板、鏈輪、軸、升降連接板、限位緩沖墊、彈簧、固定滑道、滑動頂塊、固定限位塊組成。工作時，動力通過鏈條鏈輪傳動使頂輪轉動，頂輪每轉動至其凸點與滑動頂塊接觸時，滑動頂塊沿滑道上升，由于滑塊與除草部件連接板焊接，故帶動株間除草部件上提，躲避稻苗，達到除草不傷苗的目的。頂輪轉過接觸點時，在滑塊上的彈簧預緊力的作用下，滑塊迅速回至下止點位，保證部件不漏耕。整個作業過程可達到株間除草的高除草率，且不傷苗的作業效果。滑動頂塊與固定限位塊材質選擇65Mn,保證其工作時的強度與耐磨性，限位緩沖墊材質為橡膠與尼龍雙層組合，增強緩震與回彈效果。裝置結構如圖4所示。

1.軸承座板；2.鏈輪；3.軸；4.升降連接板；5.限位緩沖墊；6.彈簧；7.固定滑道；8.滑動頂塊；9.固定限位塊

3 田間試驗

3.1 試驗條件

機具作業時工作指標為 :中耕深度20～40 mm，作業速度0.4 m·s-1，工作幅寬700 mm，作業行數2行。株距15 cm時減速器鏈輪和座板鏈輪的齒數比調整為3∶2，株距20 cm時減速器鏈輪和座板鏈輪的齒數比調整為2∶1。作業時將頂輪與滑塊調至接觸位置，弧形齒與稻苗相接觸臨界位置。

試驗地點為哈爾濱市農業示范園區有機水稻田，作業面積1000 m2，時間為2020年6月13日，試驗在插秧后15天進行。秧齡為38天，平均株高125 mm左右，雜草以稗草為主。除草前稻田灌水，水面高度為8 cm。

3.2 實驗結果

本次田間試驗主要以除草率和傷苗率為作業質量評價指標，除草率指測區內除草量與雜草量比值，傷苗率指測區內傷苗數與總苗數的比值，經過試驗數據得知，除草率為77.86%(其中株間除草率能達到58.47%)，傷苗率在4.08%。

4 結論

本機具在傳統手扶式水稻除草機的基礎上，通過對株間除草裝置的加裝，實現了水田全覆蓋除草；株間除草部件的升降式避苗裝置，解決了水稻田株間除草不傷苗的難題，頂輪、滑塊、滑道等零部件結構緊湊，裝配簡單；通過彈簧實現的快速回位可防止作業時漏耕。裝置通過田間試驗結果驗證，作業效果良好，機械結構設計合理。