摘要當前水田除草劑苗間除草裝置雖然除草效率比較高，但是傷苗率也比較高。文章針對機械除草裝置進行相關調查分析研究，結合除草裝置的工作原理、除草原理，對彈齒盤進行仔細研究，進行改進設計、仿真試驗，從中探究提高除草率和降低傷苗率的除草裝置設計。

　　關鍵詞水田除草;除草裝置;仿真試驗

　　1苗間除草裝置的設計

　　1.1除草裝置的總體結構

　　關于水田除草機苗間除草裝置的設計，主要的組成結構有9個：分別是苗間除草彈齒盤、軟軸傳動管、從動鏈輪座、球鉸聯軸器、從動鏈輪、主動鏈輪、換向裝置、液壓懸掛系統以及安裝架。

　　農業論文投稿刊物：中國農機化學報(雙月刊)雜志創刊于1957年，是農業部南京農業機械化研究所主辦的我國農機化工作的指導性和權威性刊物。

　　1.2除草裝置的工作原理

　　水田秧苗苗間除草裝置的工作原理：通過軟軸來帶動除草彈齒盤進行旋轉，然后再通過彈齒盤的轉動來將秧苗苗間的雜草根部帶出。在帶出雜草根部過程中，旋轉所帶出的泥土會將雜草覆蓋，從而達到除草的目的。由于水田的除草作業一般都會在秧苗移栽完第7d才進行，此時水田中的秧苗生長情況要比雜草的生長情況好，所以這個時候可以用彈齒盤來將雜草除去，又不會將秧苗帶出。雖然在除草過程中，始終會伴隨著傷苗的現象，但是秧苗在之后的正常生長當中可以自行恢復，不會對秧苗的正常生長造成不良的影響。

　　水田苗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，然后通過萬向節傳動軸來將原輸出的動力傳遞到除草機的換向器當中，然后再通過換向器來將動力進行垂直換向。動力在換向過程中，可以通過換向器的左右輸出軸來進行動力輸出，然后再通過主動鏈輪將動力傳遞到被動鏈輪，被動鏈輪軸就會通過萬向節的作用來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，從而達到除草。

　　在除草裝置運作過程中，要了解機械部件的連接順序，動力是由拖拉機進行輸出的，然后再傳遞到換向器，再通過換向器的作用來將動力傳遞到鏈輪，然后再傳遞到軟軸支撐座。軟軸支撐座上的小舟就可以通過和聯軸器和鋼絲軟軸之間的共同作用來將動力傳遞到除草機的彈齒盤中，從而完成動力的傳遞。一般情況下，彈齒盤的轉速和方向都會和拖拉機輸入軸的輸入值相對應。在整個動力傳遞過程中，除草機的動力都是靠拖拉機的動力輸出軸進行傳遞，在除草作業過程中，如果需要改變彈齒盤的轉速時，可以通過調整拖拉機的動力輸出軸的轉速來實現，從而得到作業人員需要的作業轉速，保證除草作業的正常進行。

　　1.3關鍵部件設計

　　秧苗的根部主要有主根和次生根，其中主根比較柔軟，只能夠承受得到拉力的作用力，所以當除草彈齒盤在運作過程中，秧苗的主根就會隨著彈齒進行轉動，當達到一定的位置時，秧苗的次生根就會給主根產生拉力的作用，從而使得秧苗的主根下端就會向上彎曲，從而起到避開彈齒推力作用的目的，所以當彈齒盤在運轉過程中，彈齒會劃離土壤，而秧苗的主根也不會受到傷害，可以保持完整。而秧苗的次生根一般都是一段橢圓形的粗壯根系，其力學的性質和彈性體相類似，當次生根受到外力影響的時候，會發生較小的形變，所以當彈齒盤和秧苗的次生根之間發生接觸的時候，秧苗次生根就會受到彈齒的推力作用以及土壤的阻力，此時次生根就會隨著彈齒而脫離土壤，從而對秧苗造成了傷害，但是在最佳的時間內，此時雜草，主要是稗草，還沒有進入到分蘗期，所以除草過程中，稗草的主根就會受到影響，會隨著彈齒的轉動而被打出到土壤之外，從而起到了除草的目的。

　　第一，彈齒盤主要有3個部件組成，分別是套筒、輪轂、彈齒，為了減少在除草過程中對秧苗造成過大的傷害，提高除草的效率，在進行彈齒盤設計的時候，一般都會選用圓弧形的，并且具有一定傾斜角的彈齒盤，這樣才能保證彈齒盤在工作過程中，可以通過旋轉的作用來將雜草甩出土壤，還可以保證彈齒盤和秧苗之間實現不完全接觸，減少對秧苗的傷害，提高除草效率。

　　第二，在進行換向器設計的時候，可以使用螺旋傘齒來進行換向，從而將傳動的比例控制在1∶1，而通過拖拉機動力輸出軸所傳出的速度可以通過傘齒來進行垂直方向的換向，并且在換向器兩側進行輸出。一般情況下，在進行除草裝置設計的時候，應當將齒輪箱的尺寸設計為190mm×190mm×192mm，兩端的動力輸出軸直徑應當控制在25mm。

　　第三，在進行鏈傳動部件設計的時候，工作人員要結合彈齒盤所需要的轉速以及拖拉機動力軸的轉速大小來進行設計計算，然后通過計算來保證鏈輪的傳統比例在1∶1當中。

　　第四，在進行鋼絲軟軸傳動設計的時候，因為鋼絲軟軸是苗間除草部件當中重要的動力傳遞部件，所以在選擇鋼絲軟軸的時候，要保證軟軸能夠在最小彎曲角度下都能夠進行工作。在滿足水田除草作業的相關要求前提下，工作人員要盡量減少軟軸的彎曲次數。但是當前的除草裝置設計主要的技術則是鋼絲軟軸傳動，并且通過球鉸聯軸器的配合來實現開展除草作業。通過鋼絲軟軸進行傳動，就可以簡化除草裝置傳動系統的構造，而球鉸聯軸器則可以適用于不同的地形和行距，從而更好地擴大除草裝置的使用范圍。

　　2苗間除草裝置的仿真試驗

　　2.1仿真試驗的條件

　　結合實際的水田環境進行模擬，并且進行秧苗的插秧工作，至于雜草，則主要采用人工播撒的方法，主要是稗草，在完成水田雜草環境模擬之后，則需要使用設計好的除草裝置進行仿真實驗。在試驗過程中，除草裝置的彈齒個數、彈齒盤角速度作為參數進行變量，其中選取除草率和傷苗率來作為評價指標，對每組試驗數據進行3次的采集，然后取其中的平均值。除草率的計算方式是：作業前的雜草數量-作業后的雜草數量)/作業前的雜草數量×100%(1)而傷苗率的計算方式則是：(作業后傷苗數量+埋苗的數量)/作業前的秧苗總數×100%(2)

　　2.2仿真試驗的結果

　　在試驗過程中，采用了角速度為21rad/s的彈齒盤，然后計算出當彈齒數量分別是3，4，5，6，7，8時的除草率以及傷苗率，當彈齒盤的角速度在為21rad/s的時候，彈齒數量越多，其除草率就越高，但是傷苗率也越高。但是彈齒盤的角速度也會影響除草率和傷苗率，彈齒盤角速度不斷增加的時候，其傷苗率和除草率都在不斷地上升，所以不管是彈齒盤角速度還是彈齒個數，當其在增加的時候，傷苗率和除草率都在不斷地增加，通過實驗，得知當彈齒個數在5，彈齒盤角速度在25rad/s的時候，所得到的除草率以及傷苗率都是符合相關要求的。因此，在進行除草裝置設計的時候，可以選擇角速度為25rad/s、彈齒數量為5的彈齒盤作為最佳的彈齒盤最佳設計。

　　3結束語

　　總而言之，為了提高水田秧苗的生長速度，加強對水田除草裝置的合理設計十分重要，在進行苗間除草裝置設計的時候，既要提高除草率，又要降低傷苗率，這樣才能達到最佳的除草效果。

　　參考文獻

　　[1]蔣郁,馬旭,齊龍,鹿芳媛,梁仲維,崔宏偉,鄭文漢.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(03):93-97.

　　[2]齊龍,梁仲維,蔣郁,馬旭,武濤,蘆玉龍,趙柳霖.輕型水田除草機的設計及試驗[J].吉林大學學報(工學版),2016,46(03):1004-1012.

　　作者：王深研