基于遥控转向的稻田行间除草机设计与试验

为提高机械除草作业效率，减轻劳动强度，解决稻田除草机作业过程中除草率低、伤苗率高等问题，结合水田行间除草农艺要求，设计了一种基于遥控转向的稻田行间除草机。阐述了整体结构及工作原理，建立除草机的力学模型，通过分析获得了主动除草轮所需最大驱动力矩为49.42N·m，根据阿克曼转向原理设计了梯形转向机构，通过分析确定了梯形转向机构的结构参数，对转向过程进行力学分析得到梯形转向机构所需最大驱动扭矩理论值为4.57·m，并对转向控制系统进行设计，实现远程控制除草机转向及接收反馈信息功能。进行了除草机转向性能试验，记录除草机实际转角与理论转角并进行对比，试验结果表明，理论转角与实际转角最大偏差为1.3°，控制系统精度较高，满足田间实际作业时的转向要求；进行了除草性能试验，田间试验结果表明，除草机除草率均不低于77.9%，伤苗率均不高于3%，满足水田除草农艺指标的要求。     

新型六行水田除草机的设计

针对水田机械除草作业效率低、除草过程中伤苗率高、化学除草容易引起的环境污染及水稻品质下降等问题,研制了一款六行水田除草机。该机由3.8kW汽油机提供动力,工作幅宽为1.8m,一次作业可覆盖6行栽植行宽为0.3m的水稻,并配备了执行机构摆动块。作业前,根据操作者身体情况调节摆动块,使机器重心达到适宜的位置,并可根据杂草高度利用摆动块调节浮筒高度,使整机满足除草深度的农艺要求。此外,根据水田土壤特性和现有除草部件的特点,除草机构旋转时对土壤及杂草根部的剪切作用、翻耕作用使杂草脱离土壤,在碾压轮的作用下完成压碎与掩埋,从而实现中耕除草作业。以除草率和伤苗率为试验指标开展田间试验,结果表明：新型六行水田除草机在前进速度为0.9m/s、除草深度为6cm的条件下,除草率可达94.4%,伤苗率仅为3.6%,满足水田中耕除草的农艺要求,可为水田机械除草提供一种新方法。     

水田电动双行深施肥除草机设计与试验

针对水稻分蘖期施肥和除草作业过程中存在作业环节多、环境污染严重、营养分布不均匀等问题,结合水稻分蘖期深施肥和行间除草的农艺特点,设计了一种可同步完成水稻分蘖肥深施和行间除草的水田电动双行深施肥除草机。根据达朗贝尔原理,对机具启动加速阶段进行动力学分析,建立主动除草轮所需驱动力矩数学模型,得到主动除草轮所需最大驱动力矩理论值为59.05 N·m,完成深施肥装置控制系统与机具行走控制系统设计。采用二次正交旋转组合设计,以机具前进速度和叶片开口直径为影响因素,以施肥均匀性施肥量均值和施肥均匀性变异系数为响应指标,利用JPS-12型排种器检测试验台对深施肥装置的排肥性能进行台架试验,运用Design-Expert软件对试验数据进行方差分析与响应面分析,得到影响因素与响应指标之间的数学模型,并对数学模型进行优化,优化结果表明:在前进速度0.40 m/s,叶片开口直径16 mm的条件下,施肥均匀性施肥量均值为0.20 g,施肥均匀性变异系数最小值为21.7%。对机具进行田间性能试验,当叶片开口直径16 mm,机具前进速度0.40 m/s,给定施肥量为67.5 kg/hm2时,施肥量偏差控制在3.54%以内,机具在不同前进速度情况下除草率均不小于78.5%,满足水稻分蘖肥深施和行间除草的农艺要求。     

用于铺膜插秧的3SCJ-1型水田除草机设计与试验

为实现铺膜插秧种植方式的有机水稻全程绿色无污染化作业,解决地膜两侧单行内杂草难以根除的问题,根据农艺要求,设计了一种针对铺膜插秧后除草作业的3SCJ-1型单行水田除草机。阐述了基本结构组成和工作原理,分析了除草部件的运动学与动力学特征,建立了除草部件、机架与仿形浮漂整体的力学模型,推导出除草机的驱动扭矩。田间试验以机器前进速度和除草深度为试验影响因素,除草率作为评价指标,对除草性能进行单因素试验,并运用Design-Expert8.0.6软件对试验数据进行分析,得到影响因素与评价指标之间的数学模型。试验结果表明:当机器前进速度从0.3m/s增大至0.6m/s时,除草率先增大后减小,并在前进速度为0.45m/s时,除草率达到最大值(78.52%);当除草深度从50mm增大至110mm时,除草率持续增大,但考虑到除草机的功耗,最佳除草深度取为50～100mm,在除草深度为100mm时,除草率为79.26%。除草机平均除草率为78.02%,满足铺膜插秧种植方式水田除草的农艺要求。     

铺膜插秧后水田3SCJ-1型除草机设计与试验

为实现铺膜插秧种植方式的有机水稻全程绿色无污染化作业,解决地膜两侧单行内杂草难以根除的问题,根据农艺要求,设计了一种针对铺膜插秧后除草作业的3SCJ-1型单行水田除草机。阐述了基本结构组成和工作原理,分析了除草部件的运动学与动力学特征,建立了除草部件、机架与仿形浮漂整体的力学模型,推导出除草机的驱动扭矩。以机器前进速度和除草深度为试验影响因素,除草率作为评价指标,对除草性能进行单因素田间试验,并运用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行分析,得到影响因素与评价指标之间的数学模型。试验结果表明:当机器前进速度从0.3 m/s增大至0.6 m/s时,除草率先增大后减小,并在前进速度为0.45 m/s时,除草率达到最大值(78.52%);当除草深度从50 mm增大至110 mm时,除草率持续增大,但考虑到除草机的功耗,最佳除草深度取为50~100 mm,在除草深度为100 mm时,除草率为79.26%。除草机平均除草率为78.02%,满足铺膜插秧种植方式水田除草的农艺要求。     

高效型水田行-株间同步机械除草装置设计与试验

为了有效去除水稻行间、株间杂草,提高机械除草的作业效率,研制了一种高效型水田行-株间同步机械除草装置。该装置与水田插秧机底盘配套,分别配备株间和行间除草部件,可同时对株间、行间杂草及土壤进行剪切、翻耕,并采用二级仿形机构配合除草部件完成作业。田间试验结果表明:影响除草率和伤苗率的主次顺序均为前进速度除草轮类型;随着机具前进速度增加,除草率和伤苗率均先降后升。综合试验结果表明:伞状除草轮(A)平均除草率最高,在0.7m/s和1.0m/s前进速度下,株间平均除草率为74.6%,整机平均除草率为83.6%,平均伤苗率为1.6%,符合水稻田机械除草作业的技术指标。     

五味子园除草机的研制与应用

设计、制造一种五味子园除草机,并进行园间试验应用与效益分析.该除草机采用手扶拖拉机为配套动力,利用最终传动齿轮,通过除草机的传动箱带动除草轮在地面上滑转来剖切土壤,达到除草和疏松土壤的目的;同时配置培土犁,一次可完成除草、深松、培土复式作业.应用试验表明,该除草机各项技术指标均达到设计标准,能够满足农艺要求.     

五味子园除草机的研制与应用

设计、制造一种五味子园除草机,并进行田间试验应用与效益分析。该除草机采用手扶拖拉机为配套动力,利用最终传动齿轮,通过除草机的传动箱带动除草轮在地面上滑转来剖切土壤,达到除草和疏松土壤的目的;同时配置培土犁,一次可完成除草、深松、培土复式作业。应用试验表明,该除草机各项技术指标均达到设计标准,能够满足农艺要求。     

复合式水稻田除草机的设计与试验

为了有效灭除行、株间杂草,减少伤苗率,降低化学除草剂的投入量,研制了一种复合式水稻田除草机。该机与12k W水田拖拉机后悬挂配套,分别配备行间机械除草部件与株间除草剂喷施系统,通过机械除草部件对土壤及杂草的剪切、翻耕作用以及喷施选择性除草剂共同完成除草作业。田间试验结果表明:除草效果最佳组合为机具前进速度为0.6m/s,除草轮入土深度为6cm。由综合试验结果可知:该机平均除草率为86.7%,单位面积雾滴沉积数为35.1滴/cm2,符合机械除草与喷雾除草作业质量的要求。     

自走式前胡除草机的设计与试验

为了解决前胡药田人工除草效率低、化学除草农药残留等问题,设计了一款小型自走式前胡除草机。为此,阐述了机具的结构、工作原理、性能参数、动力传动方案及关键部件的设计,并对除草轮的运动、性能进行理论和模态分析。田间试验结果表明:用于前胡行间杂草的除净率为98.5%,伤苗率低于3.5%,除草效率约为人工的5倍,其它各项技术性能符合设计要求。该机可满足前胡中耕除草的农艺要求,为宁国地区前胡的中耕除草提供了技术支持。     

曲面轮齿斜置式稻田行间除草装置设计与试验

针对东北地区稻田行间除草装置存在除草率低、易伤苗等问题,设计一种曲面轮齿斜置式稻田行间除草装置。通过对除草轮作业时轮齿入土压埋过程和出土脱附过程进行力学分析,建立了土壤颗粒在除草轮齿上的相应力学模型,研究了轮齿结构对作业性能的影响;通过理论分析确定了影响除草性能的除草轮主要结构参数和各参数的取值范围,并设计了单铰链结构仿形机构。基于显式动力学LS-DYNA仿真技术建立了除草轮与水-土壤流固耦合模型,通过正交旋转虚拟试验获得曲面轮齿除草轮的最优结构参数组合,并通过田间对比试验验证了该装置的作业性能。结果表明：曲面结构轮齿除草轮的杂草压埋效果和脱土效果均优于直面结构轮齿的除草轮,影响该装置作业性能的主要结构参数为除草轮曲率半径和偏心距;通过仿真试验得到最优参数组合为曲率半径65.86mm、偏心距113.27mm。田间试验表明,在轮齿曲率半径为66mm、偏心距为113mm最优参数组合下,该装置平均除草率和平均伤苗率分别为89.66%和2.1%,作业性能稳定,满足稻田机械除草作业农艺和技术要求。     

手扶式茶园除草机的研制

针对现有茶园除草人工除草效率低、化学除草农药残留、茶蓬间距较小,除草机不易进入等问题,研制一种手扶式茶园除草机。阐述机具的基本结构、工作原理、性能参数、动力传动方案及关键部件的设计,重点对除草轮进行设计并试验。试验结果表明:使用刀片偏角为75°的除草轮时作业速度稳定,除草效果较好。经茶园试验,在正常工作情况下计算得到的除草率为90%,纯草地作业效率可达453.6m2/h,在行距为1.5m的茶园作业效率可达972m2/h。该除草机可满足茶园行间除草使用,能较大的减轻劳动强度,提高工作效率。     

抛推组合式草土分离前胡除草机设计与试验

针对丘陵山区前胡种植使用除草机时存在草土不分离导致杂草复生、碎石飞射伤人的问题,设计了一款抛推组合式草土分离除草机。对称螺旋结构的除草轮将土推向两侧,避免碎石飞射伤人。刀齿将杂草抛向后方实现草土分离,防止杂草复生。螺旋结构除草轮采用中轴对称左右旋向相反布置,使得碎石沿轴向两边飞离,有效防止碎石飞射伤到后方机手。通过理论分析确定除草轮的齿形、齿数,分别进行除草轮在杂草-土壤、碎石-土壤模型中的运动分析。使用EDEM和ANSYS耦合仿真,验证其工作性能和物理性能。通过田间试验,验证除草轮能够实现草土分离,得出机具的最佳工作参数为：除草轮转速13 r/s、前进速度400 mm/s、除草深度35 mm,平均除净率为86.7%。     

旱田机械除草机的关键部件配置及工作原理

【目的】针对当前的除草现状、存在的问题及人们对绿色无公害农产品的需求,设计了一种旱田机械除草机。【方法】课题组分析了旱田机械除草机的关键部件配置及工作原理,阐述了滚切式除草圆盘结构、除草弹齿结构,通过行间除草机构与株间除草机构,采用物理方法有效清除杂草。【结果】旱田机械除草机不使用化学药剂除草,劳动强度低、效率高、成本低、有效改善土壤状况,大幅度提高了有机种植的机械化水平。【结论】机械除草技术将以其独有的优势在杂草控制中起重要作用,同时随着人们对环保及健康认识的不断加深,机械除草机是未来代替化学除草最为有效的方式之一。     

3ZS-1型水田除草中耕机

由吉林省延吉市农机化技术推广培训中心(电话:0433-2813982)研制生产,是国内首创的新型除草机,性能优越,满足了农民发展“绿色有机大米”生产的需要。适用于水田的中耕除草作业,配备起垄机后可方便于插秧前的起垄作业。该机采用独轮驱动,手提转向方式,在作业过程中不伤苗;采用立式回圆盘工作机构和挤压式中耕部件,不但能进行行间灭草,还能防除株间杂草;进行两次作业就能满足水田除草中耕作业。该机具有以下优点:1、特殊结构的除草刀盘,既能消灭行间杂草,又能消灭株间杂草,除草率达95%以上。2、中耕起垄使地温提高2￣5℃,水稻早熟5￣7天,粮食…     

水田株间除草机械除草机理研究与关键部件设计

针对现有水田株间除草机伤苗率高等问题,进行机理分析和改进设计,采用左、右2组弹齿盘对称安装,通过软轴带动除草弹齿盘旋转,完成除草功能。通过对除草关键部件弹齿盘的运动学和水田植物(水稻稻苗和稗草)的强度分析,建立了弹齿盘的运动学模型以及水田植物的受力模型、应力模型。通过水田植物的应力模型分析,建立了水田植物的强度条件,并根据水田植物(水稻稻苗和稗草)的物理特性、弹齿盘基本参数,获得了除草盘转动角速度、弹齿数量的取值范围,并通过室内土槽试验确定了弹齿盘转动角速度为25.1 rad/s、弹齿数量为5。通过田间性能检测,结果表明,除草率为80%、伤苗率为4.5%,均达到了农艺技术指标的要求。     

果园株间机械除草技术研究进展与分析

传统的果园除草机主要进行行间除草,但果树株间为非连续区域,株间机械除草难度较大。果园株间除草机可对果树行间和株间同时进行除草,作业效率高,除草彻底。为此,主要对近年来国内外株间除草机研究现状进行介绍,对避障装置、除草装置、驱动方式、工作速度等几个关键技术进行分析和比对,强调高效稳定的避障装置是果园株间除草机的核心。在此基础上,提出了果园农机、农艺与信息技术深度融合发展,研究了高效稳定的避障装置。结果表明:小型化模块化设计将是果园株间除草机的未来发展趋势,适应稳定作业要求的株间避障技术和高速、高效的机械除草技术,是我国果园株间机械除草的研究重点。     

果园耕耘机避让系统的设计

在果园幼树时期,杂草对幼树的成活率和结果时间有较大的影响,所以除草作业是果园生产管理必不可少的一个环节。现有的果园除草设备大多数是针对行间杂草,而少数株间除草设备仅能除去株间杂草,不能对果园的杂草进行全方位清除。针对此问题,该文介绍了一种行间、株间一体化全方位自动除草机械,行间除草通过错开的2组弹齿耙进行耕作,株间除草利用液压驱动刀具旋转避障,有效地提高了耕作效率。     

水田株间立式除草装置的设计

机械除草是解决除草剂大量使用而造成环境严重污染、杂草抗药性增强等危害的最佳方法。针对株间杂草难以控制的问题,设计了一种水田株间立式除草装置,并对其结构及工作原理进行了阐述。运用Pro/E软件建立了三维模型,并通过ADAMS软件对株间立式除草刀盘进行运动学仿真,获得株间立式除草弹齿的除草轨迹。对仿真结果进行分析,得出了最佳速比为1.65、齿数k=8时最接近各参数要求的结论,为水田除草机整机关键部件的研制提供了理论依据。     

锄铲式玉米中耕除草机设计与作业性能研究

针对玉米田杂草的机械防除需求,设计了一种行间锄铲式玉米中耕除草机,从土壤和杂草运动、土壤破碎、除草效果等角度对其作业性能进行了研究。结果显示:锄铲式玉米中耕除草机作用下,表层各位置土壤的水平位移显著大于其纵向位移,且位于锄铲高效运动范围内的土壤运动位移显著大于非高效运动范围内的土壤运移;同时,靠近锄铲高效运动范围内的杂草运动比例高达80%。锄铲式除草机的除草株防效为83.4%、鲜重防效为82.6%。锄铲式玉米中耕除草机作用后,土壤结构典型直径为10.4 cm,5 cm深度处土壤紧实度降低了64.4%。研究结果为除草机械的优化设计提供了理论参考。