[科普中国]-除草器

我国农业正面临着从传统农业向现代农业转型的历史时期, 农作物生产全程机械化是其重要的组成部分，随着科学技术的不断发展, 除草机已经逐渐被应用至我国的农业、牧业以及园林业的发展当中。为适应不同的除草需求, 除草机的形式也逐渐增多。

国外研究现状资料介绍较多的国外除草技术有化学除草方法和非化学除草方法。有些专家认为，化学除草虽可控制草害，但是会带来诸如生物灭绝、杂草群落变迁、杂草抗药性增强且抗药谱扩大、环境污染及药剂残留等问题。所以，对化学除草持谨慎态度，并开始提倡机械除草。作为保护性耕作的关键技术，国外从 21世纪50年代就开始了对机械除草技术的研究。经过多年的研究改进，已经形成了一整套成熟的保护性耕作农机具。这些机具经过多年的生产运用，能较好地满足作业要求。

美国的滚刀式除草耙，其工作部件随着机器前进，带动刀轴转动，滚切刀外缘的刀刃切断草根，实现除草目的，除草效率高，消耗动力小，机具的作业部件为滚动部件，因此不会发生秸秆堵塞；美国的行间管理除草机具有可调整的护苗板，进行喷药除草治虫或机械除草时可以有效地保护作物，离地间隙高，适宜在秸秆覆盖的田间进行行间作业。1

国内研究现状我国自20世纪60年代开始研究苗间除草机械，70年代机械苗间除草获得很大程度的发展。其工作部件有旋转锄式、弹齿式、垂直圆盘式、水平圆盘式、锥形圆盘式、链齿式、轻耙式等多种形式。其中，垂直双圆盘除草部件因具有结构合理和除草效果好等优点，应用较广。如 SHM型垂直双圆盘苗间除草机，可安装于龙江1号播种中耕机和联合播种机等机架上进行中耕除草等作业。

黑龙江省农业机械工程科学研究院研制的中耕除草机是以型通用耕作机机架为主框架。为了提高机具的杀草率，苗间除草采用垂直双圆盘除草部件，垄帮和垄沟分别选用单翼铲和双翼铲除草部件，从而保证了全面除草和松土。

东北农业大学工程学院研制的驱动式中耕除草复式作业机，设置了3种工作部件，即除草轮、旋耕部件和喷药装置，通过配置除草轮来完成除草作业。1

小型除草机在设计时主要被要求的性能特点由于小型除草机的应用范围十分广泛, 其性能要求也就变得相对更加严格以及复杂, 为了使小型除草机在实际工作中可以发挥更大的作用, 所以一般要求小型除草机在性能方面首先要适应不同除草的高度要求。可以根据实际被修草地的除草目的进行相应的修改, 而且可控的调节范围也要足够的大。例如在进行农田除草的时候, 对于除草要求更加高, 需要进行深度的除草, 在这种情况下小型除草机也能够做到。另外, 由于小型除草机经常被用来进行草坪修剪, 这就要求小型除草剂在工作的时候可以做到除草整齐, 另外对于间歇性工作也可以保证修建高度一致没有偏差, 不能因为时间或工作间断就出现不同的修剪效果。同时由于小型除草机经常被利用于山地或者丘陵除草当中, 这种地理形势一般都起伏较大, 存在地理落差, 这就要求小型除草机的工作性能具有较高的地理适应能力, 能够在复杂多变的地理形势当中实现统一除草。另外除草机在工作中还要保证自身运行不会对草坪或者耕地造成影响, 要尽可能做到轻碾压。同时, 性能良好的小型除草机还要在除草后做到将以除草进行收集, 或者根据实际需要对以除草进行切碎处理并均匀铺在地面作为生物肥料。从用户实际需求方面进行考虑, 要保证小型除草机的质量, 最大程度的节省燃料并且除草效率高。从用户的使用体验方面来说, 由于小型除草机一把都适用于小型单位或者农村家庭, 所以要实现除草机的携带方面, 操作简单, 以及故障率减小并且能在机器出现故障的时候维修简单, 各个组成部件之间具有良好的互换性能。

设计方案1、小型除草机传动部分的设计

大部分的机械都是采用齿轮传动的方式, 齿轮传动氛围封闭式齿轮箱、开式齿轮传送以及半开式齿轮传送三种形式, 相较于后两种传送形式, 封闭式齿轮箱在润滑方面以及防护方面都具有更好的性能。而小型除草机属于齿轮的大小和重量都比较小的种类, 并且大都不具备防护罩, 所以在进行齿轮传动的选择的时候要选择封闭的齿轮箱。齿轮传动是一种十分常见的传动零件, 可以实现对运动的速度改变与运行形式改变, 其应用范围很广且具有很高的工作效率。在实际设计中, 首先要考虑制作材料的选择, 以符合零件需求为选择条件并具有一定的耐用性能、易加工性能优点。其次还要从材料的成本方面进行衡量。材料的选择不当极其容易造成齿轮的过快老化。在选择合适的材料之后, 要对金属材料进行渗碳淬火操作, 增加齿轮的耐磨性能。另外, 一定要根据齿轮的运行速度以及载荷方面确定齿轮传动的所需精度, 而小型除草机对于这些的要求都不是很高, 所以可以选择一般精度。最后根据齿根弯曲的疲劳程度使用格利森制度进行基本参数的确定, 就可以完成小型除草机在传动部分的设计。

2、小型除草机在刀片方面的设计

对于小型除草机来说, 最为重要的组成部分就是其刀片的设计, 要保证所使用的刀片在强度、抗磨损性能、刀片韧度以及刀片锋利程度等方面具有较高的水平。另外在进行刀片的外形设计的时候要将运动时受到的空气阻力下降到最低, 减少功率的耗损, 在进行上装刀片是时候要保持力矩平衡状态, 减轻刀片振动的影响以及噪音的产生。在进行具体的刀片材料选择的时候最好使用优质的合金钢材材料, 然后根据不同的材料构成成分确定适当的加工工艺, 使锻造出来的刀片具有强度高、耐磨性能强等特点。另外, 由于除草过程中, 刀片与草进行相互作用的时候, 草的强度很低, 在与硬性的刀片相接处的时候容易出现失去稳定性的情况, 不利于除草工作的执行。所以一定要在刀片设计的时候将这个问题带入到设计当中去, 制定旋转式的刀片造型来完成除草工作。

3、小型除草机在轴方面的设计

小型除草机轴的设计包括结构的设计与轴的能力计算两个主要部分。其中轴的设计是否科学合理将直接影响到轴的工作质量, 所以要严格完成轴的结构设计与尺寸设计, 为轴的高效工作做好基础。另外在轴的设计工作中, 对于轴的能力计算也是必不可少的, 这部分能力主要是指其强度与稳定性能方面的功能计算, 通过强度功能的计算, 实现轴的不易变形的性质。对于稳定性能的计算, 要避免工作中由于共振而发生轴损坏。在进行轴的材料选择上, 要首先根据材料的载荷性能等进行选择, 在小型除草机的轴设计中一般都选用调制钢进行制作并进行淬火加工, 这样制作的轴具有更高的强度以及抗压耐磨性能。

4、小型除草机的中耕方面设计

由于小型除草机会被适用于广大耕地除草工作当中, 所以一定要满足中耕设计的要求, 首先要从动力选择方面来实现除草机的合理性。由于在耕地中除草过程所需的功率并不十分大, 所以在设计是可以选择轻便灵活, 功率小的汽油机动力装置或者柴油机动力装置。另外为适应农耕除草对于脱草性的较高要求, 在进行刀片类型的选择上要注重刀片的滑切能力以及容易入土的考量上。为了适应这一要求, 可以选择利于入土, 高脱草性能的直角刀片。确定好直角刀片的运用过后, 还要注意刀片的正切面进行设计, 则可以通过适用刀片的几何参数计算来得以实现。2

原理每次使用割草机之前，都要检查机油油面，看是否处于机油标尺上下刻度之间。新机使用5小时后应更换机油，使用10小时后应再更换一次机油，以后根据说明书的要求定期更换机油。换机油 应在发动机处于热机状态下进行。加注机油不能过多，否则将会出现：黑烟大，动力不足(气缸积炭过多、火花塞间隙小)。发动机过热等现象。加注机油也不能过少，否则将会现：发动机齿轮噪音大，活塞环加速磨损和损坏．甚至现拉瓦等现象，造成发动机严重损坏。

空气滤清器的维护每次使用前和使用后应检查空气滤清器是否脏污，应勤换勤洗。若太脏会导致发动机难起动、黑烟大、动力不足。如果滤清器滤芯是纸质，可卸下滤芯，掸掉附着在其上的尘土；如果滤芯是海绵质，可用汽油清洗之后，适当在滤芯上滴些润滑油，使滤芯保持湿润状态，更有利于吸附灰尘。散热器的维护：散热器主要功能是消声、散热。当割草机工作时，打飞的草屑会附着在散热器上，影响其散热功能，严重时会造成拉缸现象，损坏发动机,因此在每次使用割草机后，要认真清理散热器上的杂物。

使用1.割草机割草之前，必须先清除割草区域内的杂物，以免损坏打草头、刀片。冷机状态下启动发动机，应先关闭风门，启动后再适时打开风门。若草皮面积太大，割草机连续工作时间最好不要超过4小时。

2.割草机使用后，应对其进行全面清洗，并检查所有的螺钉是否紧固，刀片有无缺损，检修高压帽等，还要根据割草机的使用年限．加强易损配件的检查或更换。

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 重庆师范大学