[科普中國]-除草器

我國農(nóng)業(yè)正面臨著從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的歷史時期, 農(nóng)作物生產(chǎn)全程機(jī)械化是其重要的組成部分，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 除草機(jī)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用至我國的農(nóng)業(yè)、牧業(yè)以及園林業(yè)的發(fā)展當(dāng)中。為適應(yīng)不同的除草需求, 除草機(jī)的形式也逐漸增多。

國外研究現(xiàn)狀資料介紹較多的國外除草技術(shù)有化學(xué)除草方法和非化學(xué)除草方法。有些專家認(rèn)為，化學(xué)除草雖可控制草害，但是會帶來諸如生物滅絕、雜草群落變遷、雜草抗藥性增強(qiáng)且抗藥譜擴(kuò)大、環(huán)境污染及藥劑殘留等問題。所以，對化學(xué)除草持謹(jǐn)慎態(tài)度，并開始提倡機(jī)械除草。作為保護(hù)性耕作的關(guān)鍵技術(shù)，國外從 21世紀(jì)50年代就開始了對機(jī)械除草技術(shù)的研究。經(jīng)過多年的研究改進(jìn)，已經(jīng)形成了一整套成熟的保護(hù)性耕作農(nóng)機(jī)具。這些機(jī)具經(jīng)過多年的生產(chǎn)運(yùn)用，能較好地滿足作業(yè)要求。

美國的滾刀式除草耙，其工作部件隨著機(jī)器前進(jìn)，帶動刀軸轉(zhuǎn)動，滾切刀外緣的刀刃切斷草根，實(shí)現(xiàn)除草目的，除草效率高，消耗動力小，機(jī)具的作業(yè)部件為滾動部件，因此不會發(fā)生秸稈堵塞；美國的行間管理除草機(jī)具有可調(diào)整的護(hù)苗板，進(jìn)行噴藥除草治蟲或機(jī)械除草時可以有效地保護(hù)作物，離地間隙高，適宜在秸稈覆蓋的田間進(jìn)行行間作業(yè)。1

國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國自20世紀(jì)60年代開始研究苗間除草機(jī)械，70年代機(jī)械苗間除草獲得很大程度的發(fā)展。其工作部件有旋轉(zhuǎn)鋤式、彈齒式、垂直圓盤式、水平圓盤式、錐形圓盤式、鏈齒式、輕耙式等多種形式。其中，垂直雙圓盤除草部件因具有結(jié)構(gòu)合理和除草效果好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較廣。如 SHM型垂直雙圓盤苗間除草機(jī)，可安裝于龍江1號播種中耕機(jī)和聯(lián)合播種機(jī)等機(jī)架上進(jìn)行中耕除草等作業(yè)。

黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院研制的中耕除草機(jī)是以型通用耕作機(jī)機(jī)架為主框架。為了提高機(jī)具的殺草率，苗間除草采用垂直雙圓盤除草部件，壟幫和壟溝分別選用單翼鏟和雙翼鏟除草部件，從而保證了全面除草和松土。

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院研制的驅(qū)動式中耕除草復(fù)式作業(yè)機(jī)，設(shè)置了3種工作部件，即除草輪、旋耕部件和噴藥裝置，通過配置除草輪來完成除草作業(yè)。1

小型除草機(jī)在設(shè)計(jì)時主要被要求的性能特點(diǎn)由于小型除草機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛, 其性能要求也就變得相對更加嚴(yán)格以及復(fù)雜, 為了使小型除草機(jī)在實(shí)際工作中可以發(fā)揮更大的作用, 所以一般要求小型除草機(jī)在性能方面首先要適應(yīng)不同除草的高度要求。可以根據(jù)實(shí)際被修草地的除草目的進(jìn)行相應(yīng)的修改, 而且可控的調(diào)節(jié)范圍也要足夠的大。例如在進(jìn)行農(nóng)田除草的時候, 對于除草要求更加高, 需要進(jìn)行深度的除草, 在這種情況下小型除草機(jī)也能夠做到。另外, 由于小型除草機(jī)經(jīng)常被用來進(jìn)行草坪修剪, 這就要求小型除草劑在工作的時候可以做到除草整齊, 另外對于間歇性工作也可以保證修建高度一致沒有偏差, 不能因?yàn)闀r間或工作間斷就出現(xiàn)不同的修剪效果。同時由于小型除草機(jī)經(jīng)常被利用于山地或者丘陵除草當(dāng)中, 這種地理形勢一般都起伏較大, 存在地理落差, 這就要求小型除草機(jī)的工作性能具有較高的地理適應(yīng)能力, 能夠在復(fù)雜多變的地理形勢當(dāng)中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一除草。另外除草機(jī)在工作中還要保證自身運(yùn)行不會對草坪或者耕地造成影響, 要盡可能做到輕碾壓。同時, 性能良好的小型除草機(jī)還要在除草后做到將以除草進(jìn)行收集, 或者根據(jù)實(shí)際需要對以除草進(jìn)行切碎處理并均勻鋪在地面作為生物肥料。從用戶實(shí)際需求方面進(jìn)行考慮, 要保證小型除草機(jī)的質(zhì)量, 最大程度的節(jié)省燃料并且除草效率高。從用戶的使用體驗(yàn)方面來說, 由于小型除草機(jī)一把都適用于小型單位或者農(nóng)村家庭, 所以要實(shí)現(xiàn)除草機(jī)的攜帶方面, 操作簡單, 以及故障率減小并且能在機(jī)器出現(xiàn)故障的時候維修簡單, 各個組成部件之間具有良好的互換性能。

設(shè)計(jì)方案1、小型除草機(jī)傳動部分的設(shè)計(jì)

大部分的機(jī)械都是采用齒輪傳動的方式, 齒輪傳動氛圍封閉式齒輪箱、開式齒輪傳送以及半開式齒輪傳送三種形式, 相較于后兩種傳送形式, 封閉式齒輪箱在潤滑方面以及防護(hù)方面都具有更好的性能。而小型除草機(jī)屬于齒輪的大小和重量都比較小的種類, 并且大都不具備防護(hù)罩, 所以在進(jìn)行齒輪傳動的選擇的時候要選擇封閉的齒輪箱。齒輪傳動是一種十分常見的傳動零件, 可以實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動的速度改變與運(yùn)行形式改變, 其應(yīng)用范圍很廣且具有很高的工作效率。在實(shí)際設(shè)計(jì)中, 首先要考慮制作材料的選擇, 以符合零件需求為選擇條件并具有一定的耐用性能、易加工性能優(yōu)點(diǎn)。其次還要從材料的成本方面進(jìn)行衡量。材料的選擇不當(dāng)極其容易造成齒輪的過快老化。在選擇合適的材料之后, 要對金屬材料進(jìn)行滲碳淬火操作, 增加齒輪的耐磨性能。另外, 一定要根據(jù)齒輪的運(yùn)行速度以及載荷方面確定齒輪傳動的所需精度, 而小型除草機(jī)對于這些的要求都不是很高, 所以可以選擇一般精度。最后根據(jù)齒根彎曲的疲勞程度使用格利森制度進(jìn)行基本參數(shù)的確定, 就可以完成小型除草機(jī)在傳動部分的設(shè)計(jì)。

2、小型除草機(jī)在刀片方面的設(shè)計(jì)

對于小型除草機(jī)來說, 最為重要的組成部分就是其刀片的設(shè)計(jì), 要保證所使用的刀片在強(qiáng)度、抗磨損性能、刀片韌度以及刀片鋒利程度等方面具有較高的水平。另外在進(jìn)行刀片的外形設(shè)計(jì)的時候要將運(yùn)動時受到的空氣阻力下降到最低, 減少功率的耗損, 在進(jìn)行上裝刀片是時候要保持力矩平衡狀態(tài), 減輕刀片振動的影響以及噪音的產(chǎn)生。在進(jìn)行具體的刀片材料選擇的時候最好使用優(yōu)質(zhì)的合金鋼材材料, 然后根據(jù)不同的材料構(gòu)成成分確定適當(dāng)?shù)募庸すに? 使鍛造出來的刀片具有強(qiáng)度高、耐磨性能強(qiáng)等特點(diǎn)。另外, 由于除草過程中, 刀片與草進(jìn)行相互作用的時候, 草的強(qiáng)度很低, 在與硬性的刀片相接處的時候容易出現(xiàn)失去穩(wěn)定性的情況, 不利于除草工作的執(zhí)行。所以一定要在刀片設(shè)計(jì)的時候?qū)⑦@個問題帶入到設(shè)計(jì)當(dāng)中去, 制定旋轉(zhuǎn)式的刀片造型來完成除草工作。

3、小型除草機(jī)在軸方面的設(shè)計(jì)

小型除草機(jī)軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與軸的能力計(jì)算兩個主要部分。其中軸的設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理將直接影響到軸的工作質(zhì)量, 所以要嚴(yán)格完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸設(shè)計(jì), 為軸的高效工作做好基礎(chǔ)。另外在軸的設(shè)計(jì)工作中, 對于軸的能力計(jì)算也是必不可少的, 這部分能力主要是指其強(qiáng)度與穩(wěn)定性能方面的功能計(jì)算, 通過強(qiáng)度功能的計(jì)算, 實(shí)現(xiàn)軸的不易變形的性質(zhì)。對于穩(wěn)定性能的計(jì)算, 要避免工作中由于共振而發(fā)生軸損壞。在進(jìn)行軸的材料選擇上, 要首先根據(jù)材料的載荷性能等進(jìn)行選擇, 在小型除草機(jī)的軸設(shè)計(jì)中一般都選用調(diào)制鋼進(jìn)行制作并進(jìn)行淬火加工, 這樣制作的軸具有更高的強(qiáng)度以及抗壓耐磨性能。

4、小型除草機(jī)的中耕方面設(shè)計(jì)

由于小型除草機(jī)會被適用于廣大耕地除草工作當(dāng)中, 所以一定要滿足中耕設(shè)計(jì)的要求, 首先要從動力選擇方面來實(shí)現(xiàn)除草機(jī)的合理性。由于在耕地中除草過程所需的功率并不十分大, 所以在設(shè)計(jì)是可以選擇輕便靈活, 功率小的汽油機(jī)動力裝置或者柴油機(jī)動力裝置。另外為適應(yīng)農(nóng)耕除草對于脫草性的較高要求, 在進(jìn)行刀片類型的選擇上要注重刀片的滑切能力以及容易入土的考量上。為了適應(yīng)這一要求, 可以選擇利于入土, 高脫草性能的直角刀片。確定好直角刀片的運(yùn)用過后, 還要注意刀片的正切面進(jìn)行設(shè)計(jì), 則可以通過適用刀片的幾何參數(shù)計(jì)算來得以實(shí)現(xiàn)。2

原理每次使用割草機(jī)之前，都要檢查機(jī)油油面，看是否處于機(jī)油標(biāo)尺上下刻度之間。新機(jī)使用5小時后應(yīng)更換機(jī)油，使用10小時后應(yīng)再更換一次機(jī)油，以后根據(jù)說明書的要求定期更換機(jī)油。換機(jī)油 應(yīng)在發(fā)動機(jī)處于熱機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行。加注機(jī)油不能過多，否則將會出現(xiàn)：黑煙大，動力不足(氣缸積炭過多、火花塞間隙小)。發(fā)動機(jī)過熱等現(xiàn)象。加注機(jī)油也不能過少，否則將會現(xiàn)：發(fā)動機(jī)齒輪噪音大，活塞環(huán)加速磨損和損壞．甚至現(xiàn)拉瓦等現(xiàn)象，造成發(fā)動機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞。

空氣濾清器的維護(hù)每次使用前和使用后應(yīng)檢查空氣濾清器是否臟污，應(yīng)勤換勤洗。若太臟會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)難起動、黑煙大、動力不足。如果濾清器濾芯是紙質(zhì)，可卸下濾芯，撣掉附著在其上的塵土；如果濾芯是海綿質(zhì)，可用汽油清洗之后，適當(dāng)在濾芯上滴些潤滑油，使濾芯保持濕潤狀態(tài)，更有利于吸附灰塵。散熱器的維護(hù)：散熱器主要功能是消聲、散熱。當(dāng)割草機(jī)工作時，打飛的草屑會附著在散熱器上，影響其散熱功能，嚴(yán)重時會造成拉缸現(xiàn)象，損壞發(fā)動機(jī),因此在每次使用割草機(jī)后，要認(rèn)真清理散熱器上的雜物。

使用1.割草機(jī)割草之前，必須先清除割草區(qū)域內(nèi)的雜物，以免損壞打草頭、刀片。冷機(jī)狀態(tài)下啟動發(fā)動機(jī)，應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)門，啟動后再適時打開風(fēng)門。若草皮面積太大，割草機(jī)連續(xù)工作時間最好不要超過4小時。

2.割草機(jī)使用后，應(yīng)對其進(jìn)行全面清洗，并檢查所有的螺釘是否緊固，刀片有無缺損，檢修高壓帽等，還要根據(jù)割草機(jī)的使用年限．加強(qiáng)易損配件的檢查或更換。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張磊 - 副教授 - 重慶師范大學(xué)