鮮食玉米壟作下的除草機結(jié)構(gòu)設計
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摘要：壟作模式是解決傳統(tǒng)玉米保墑問題的主要解決途徑，能夠?qū)崿F(xiàn)增溫、聚肥、集流和防蝕等目的。與此同時，玉米農(nóng)田的除草也至關重要?；瘜W除草對農(nóng)田和作物傷害極大，而現(xiàn)有機械除草水平較低，存在碎土效果不好、傷苗率高等問題。有鑒于此，本次研究針對壟作模式的玉米農(nóng)田改進了輥籠式式除草機。該除草機在拖拉機運行速度為8.0km/h時，提高了除草效率，對壟作模式玉米除草提供一定參考意見。
關鍵詞：玉米；壟作模式；除草機；結(jié)構(gòu)設計
1除草機整體結(jié)構(gòu)
玉米壟作模式下的除草機應該既為農(nóng)作物生長創(chuàng)造條件，同時減少對化學除草劑的依賴性，最大限度地保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。按照中耕農(nóng)藝的要求，玉米行間除草率應在95%以上，同時傷苗率在5%以下[6-7]。在不傷害玉米苗的同時，最大限度的清除雜草，并且有效對田壟間的土塊實行打碎，實現(xiàn)疏松土質(zhì)的目的。本次研究開發(fā)的除草機使用模塊化設計，通過增減除草部件的單體數(shù)量改變工作幅度，從而實現(xiàn)與不同功率的拖拉機配套使用的目的。通過改變傾斜旋轉(zhuǎn)的除草部件的工作角度，實現(xiàn)平作和壟作共作模式的切換，擴大機器的使用范圍。除草機采用三點懸掛機架，機架前部有導向限深輪可通過控制其偏轉(zhuǎn)方向來改變整個機器的橫向移動，從而動態(tài)調(diào)整工作部件和玉米秧苗之間的間距，保證工作部件的精確對行。輥籠式除草機的核心部件是除草輥，設置在苗帶兩側(cè)，可根據(jù)壟型調(diào)整具體位置。除草輥由除草輥輪轂和多片除草刀組成，通過調(diào)整除草刀片的安裝角度改變除草輥的工作角度，其不同工作模式下的角度示意圖如圖1所示。圖1是平作模式和壟作模式下除草輥的工作模式示意圖，圖中a部件是除草輥輪轂總成，b是除草刀片，c是除草刀片的鎖緊螺旋栓。除草輥在工作時，除草機以適宜速度在田壟間行進，除草刀片依次入土，除草輥被動旋轉(zhuǎn)。除草刀切線段的回轉(zhuǎn)半徑自軸端處開始逐漸增大，因此除草刀切線段不同位置的線速度是線性變化的。除草輥被動滾轉(zhuǎn)的同時還相對土壤產(chǎn)生切向滑動。多個除草刀在同一區(qū)塊內(nèi)于土壤發(fā)生滾動和滑切運動，這會導致除草刀運動經(jīng)過的區(qū)域產(chǎn)30mm左右的疏松土塊區(qū)，同時該區(qū)域的雜草也被切斷或連根拔起。被切下的雜草蘇子和除草輥翻轉(zhuǎn)運動，在離心力和機械自身振動的同時影響下，雜草和土壤完全分開，并且從地底翻出，浮于泥土表面。
2除草機主要設計參數(shù)
除草機包含14個除草刀片，其輥籠直徑為4cm，配套動力在11kW至88kW之間。一臺除草機可同時對2~8行玉米進行除草，工作幅寬在12~18cm之間，除草行距根據(jù)實際情況控制在5~11cm。理論上除草機的深松深度在2.5~3.0cm左右，施肥的開溝深度為1~1.2cm。當拖拉機以8.0km/h的速度行進時，除草機可達到最佳工作狀態(tài)。除草機的除草輥軸線和垂直面之間的夾角為25°，其單側(cè)錐面和地面平行。除草刀以輪轂作為中心，其翻作深度一般在30mm左右，可以通過壓緊裝置進行調(diào)整。除草輥的被動轉(zhuǎn)速公式為：公式（1）中的n是除草輥的被動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，v是帶動除草機的拖拉機行進速度，0d是除草輥的回轉(zhuǎn)直徑，g是滑動修正系數(shù)。通過公式可知，除草輥的真實旋轉(zhuǎn)速度與除草輥回轉(zhuǎn)直徑、拖拉機前進速度和土壤軟硬程度有關。根據(jù)現(xiàn)有規(guī)定，拖拉機的行進速度在5.5km/h~8.0km/h之間。當滑動修正系數(shù)為1.2，即土壤條件硬度適中時，為了確保最佳的除草效果，除草輥的回轉(zhuǎn)直徑設計為98~400mm。當除草機在運動時，除草輥的運動軌跡如圖2所示。當除草劑工作時，除草刀片在對土壤進行切塊的同時，也必然受到土壤的反作用力，這一反作用會導致刀片和土壤之間存在滑移。而當除草輥離開土壤時會帶動土壤以一定速度向上運動。正是由于除草輥的這一運動特點，除草機才能夠?qū)⑼寥廊鏀噭樱鸬搅己玫耐诰蚝头瓛佔饔谩?/p>
3結(jié)論
在玉米壟作保護性耕種中，實現(xiàn)高效精確除草，在除草后盡量保持壟型，并且盡可能提高除草率，這是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點方向。本次研究闡明了玉米壟作田中機械除草的重要性，并且有針對性地研發(fā)了適用于壟作田的輥籠式除草機，該除草機可同時對多行田壟進行除草，除草率可達95%以上，將雜草根斬斷、翻出地面的同時，斷絕了雜草再次重生的可能性。該研究成果不僅對壟作玉米農(nóng)田有作用，還適用于其他棉花、蔬菜等作物的除草、松土等，真正意義上實現(xiàn)了一機多用。
參考文獻
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作者：王玉鑫 吳顯斌 單位：黑龍江省農(nóng)墾科學院農(nóng)業(yè)工程研究所