CN111955068B

CN111955068B - 一种田间除草机及除草方法

Info

Publication number: CN111955068B
Application number: CN202010753597.2A
Authority: CN
Inventors: 杜冬冬; 王俊
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: US20230021925A1; CN111955068A; WO2022021588A1

Abstract

本发明公开了一种田间除草机及除草方法。除草机包括动力底盘、升降液压缸、平行四边形悬挂架、除草机架、传动总成和除草单元，动力底盘通过平行四边形悬挂架与除草机架连接，通过升降液压缸与平行四边形悬挂架连接，用于垂直调整除草机的工作深度，传动总成通过链传动将动力底盘的动力传递至除草单元，除草单元的集草螺旋上分布有4~8组集草倒齿，倒齿角度为50~70゜，用于拔取行间杂草并将其喂入至碎草通道，螺旋碎草刀包括6~10组刀齿，刀齿呈螺旋结构，用于切碎杂草并将其输送至送料通道，双向变螺距搅龙包括2组反方向旋转的可变螺距螺旋搅龙，将碎草加压输送至送料通道出料口后排出，用于掩埋株间杂草。本发明除草作业彻底、工作效率高、除草效果好。

Description

一种田间除草机及除草方法

技术领域

本发明属于农业生产技术领域，涉及一种水田秧苗除草机及除草方法。

背景技术

杂草是水田环境中一个不可避免的有害要素，与秧苗争夺生长空间、肥料养分、光照等资源，严重影响了水稻的产量和质量。据报道，每年由草害引起的水稻产量损失率在15%以上。化学药剂除草是目前应用最广泛的一种除草方式，具有快速、高效、经济等优点。但是，化学药剂的大量使用，带来了诸多如环境污染、农药农残等问题，发展非化学药剂除草技术，越来越受到政府支持与研究关注。

目前，非化学药剂除草方式仍以人工除草为主，由人工拔除杂草并将其丢弃至田垄，除草作业彻底、全程无污染。但是，人工除草方式作业效率低、用工成本高，水田秧苗除草急需机械化的作业机具来代替人工除草作业。对此，CN201910793095.X公开了一种自动化多行秧田除草机，采用叶片式除草轮拔除行间杂草，利用株间除草针组件拔除株间杂草。此外，CN201910624258.1、CN201811396769.4等还公开了一种耙齿式的行间除草装置，采用耙齿式除草轮拔除行间杂草。上述叶片式或耙齿式的除草装置均通过叶片或耙齿的旋转作用达到拔除杂草的目的，但这类装置的除草作业并不彻底。杂草通常具有较强的生命力，在被拔除后丢弃至水田环境可以复生，导致上述装置的除草效果并不理想。因此，亟需开发一种能拔除杂草，并彻底杀死杂草活性的除草机械，实现水田秧苗的行间株间除草。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种田间除草机及除草方法，通过集草螺旋拔取行间杂草，利用螺旋碎草刀切碎杂草，由双向变螺距搅龙对碎草进行加压输送，利用碎草对株间杂草进行掩埋，保留秧苗，通过拔草-碎草-埋草的方式实现水田秧苗行间株间除草，除草作业彻底、工作效率高、除草效果好。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

一种田间除草机，包括动力底盘、升降液压缸、平行四边形悬挂架、除草机架、传动总成和除草单元，升降液压缸一端与动力底盘连接，另一端与平行四边形悬挂架连接，平行四边形悬挂架一端与动力底盘连接，另一端与除草机架连接，传动总成和除草单元均安装于除草机架上。

传动总成包括传动主轴、盖板、传动Ⅰ轴、传动Ⅱ轴、动力输入轴、传动Ⅲ轴、传动Ⅳ轴、除草单元主轴，传动主轴一端与动力底盘连接，另一端与动力输入轴连接，传动Ⅱ轴和传动Ⅲ轴分别通过链传动与动力输入轴相连，传动Ⅰ轴通过链传动与传动Ⅱ轴相连，传动Ⅳ轴通过链传动与传动Ⅲ轴相连，传动Ⅰ轴、传动Ⅱ轴、传动Ⅲ轴、传动Ⅳ轴分别通过链传动与除草单元主轴相连，盖板与除草机架连接；除草单元包括浮板架、浮板、除草单元主轴、螺旋碎草刀、碎草通道、除草单元架、蜗杆传动箱Ⅰ、集草螺旋、集草倒齿、集草螺旋轴、送料通道、出料口、双向变螺距搅龙、搅龙轴、蜗杆传动箱Ⅱ、送料轴，浮板架与除草机架连接，浮板与浮板架连接，除草单元主轴与碎草通道连接，碎草通道与除草单元架连接，除草单元架与除草机架连接，螺旋碎草刀与除草单元主轴连接，蜗杆传动箱Ⅰ一端与除草单元主轴连接，另一端与集草螺旋轴连接，集草螺旋与集草螺旋轴连接，集草倒齿安装于集草螺旋上，送料通道与碎草通道连接，出料口与送料通道连接，搅龙轴与送料通道连接，双向变螺距搅龙与搅龙轴连接，蜗杆传动箱Ⅱ一端与搅龙轴连接，另一端与送料轴连接，送料轴通过链传动与除草单元主轴相连。

所述的田间除草机，除草机架上安装有6~8组除草单元，浮板架上安装有4~6块浮板。

所述的田间除草机，集草螺旋包括2组反方向旋转的螺旋结构，螺旋结构上安装有4~8组集草倒齿，倒齿角度为50~70゜。

所述的田间除草机，螺旋碎草刀包括6~10组刀齿，刀齿呈螺旋结构。

所述的田间除草机，双向变螺距搅龙包括2组反方向旋转的螺旋搅龙，其螺距为可变螺距，螺距由进料口至出料口逐渐减小。

一种水田秧苗行间株间除草方法，除草机通过升降液压缸调整除草作业深度，通过传动总成将动力底盘的动力传递至除草单元；工作时，除草单元在秧苗行间进行作业，通过集草螺旋的旋转作用拔取行间杂草，将其喂入至碎草通道，实现水田秧苗行间除草；杂草在螺旋碎草刀的旋切作用下被切碎并输送至送料通道，由双向变螺距搅龙加压输送至送料通道两侧的出料口，切碎后的杂草从出料口排出落至秧苗株间，对株间杂草进行掩埋，以抑制杂草的光合作用来实现株间除草，由于秧苗具有较高的抗压强度，在碎草掩埋作用后被保留下来，从而完成水田秧苗的行间和株间除草作业。

本发明的有益效果，除草机及除草方法采用一种“拔草-碎草-埋草”的工作方式，通过集草螺旋拔取行间杂草，利用螺旋碎草刀将拔取的杂草切碎，通过双向变螺距搅龙将切碎后的杂草加压输送至出料口，对株间杂草进行掩埋，保留秧苗，实现水田秧苗的行间株间除草，除草作业彻底、工作效率高、除草效果好。

附图说明

图1是一种田间除草机的结构示意图；

图2是田间除草机的侧视图；

图3是田间除草机的主视图；

图4是田间除草机的传动系统示意图；

图5是除草机除草单元的结构示意图；

图6是除草机除草单元的结构剖视图；

图7是除草单元集草螺旋的结构示意图；

图8是除草单元螺旋碎草刀的结构示意图；

图9是除草单元双向变螺距搅龙的结构示意图；

图10是除草机的秧苗行间株间除草工作方法示意图；

图中：动力底盘1、升降液压缸2、平行四边形悬挂架3、传动主轴4、除草机架5、盖板6、浮板架7、浮板8、传动Ⅰ轴9、传动Ⅱ轴10、动力输入轴11、传动Ⅲ轴12、传动Ⅳ轴13、除草单元主轴14、螺旋碎草刀15、碎草通道16、除草单元架17、蜗杆传动箱Ⅰ18、集草螺旋19、集草倒齿20、集草螺旋轴21、送料通道22、出料口23、双向变螺距搅龙24、搅龙轴25、蜗杆传动箱Ⅱ26、送料轴27、秧苗28、杂草29。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，一种田间除草机，包括动力底盘1、升降液压缸2、平行四边形悬挂架3、除草机架5、传动总成和除草单元，升降液压缸2一端与动力底盘1连接，另一端与平行四边形悬挂架3连接，除草机通过液压缸的往复运动来实现除草机架5的升降，平行四边形悬挂架3一端与动力底盘1连接，另一端与除草机架5连接，悬挂架采用平行四边形结构，使除草机架5在垂直方向进行升降，传动总成和除草单元均安装于除草机架5上。

如图4所示，传动总成包括传动主轴4、盖板6、传动Ⅰ轴9、传动Ⅱ轴10、动力输入轴11、传动Ⅲ轴12、传动Ⅳ轴13、除草单元主轴14，传动主轴4一端与动力底盘1连接，另一端与动力输入轴11连接，两端均通过万向节连接，传动Ⅱ轴10和传动Ⅲ轴12分别通过链传动与动力输入轴11相连，传动Ⅰ轴9通过链传动与传动Ⅱ轴10相连，传动Ⅳ轴13通过链传动与传动Ⅲ轴12相连，传动Ⅰ轴9、传动Ⅱ轴10、传动Ⅲ轴12、传动Ⅳ轴13分别通过链传动与除草单元主轴14相连，通过上述链传动连接，各除草单元的除草单元主轴14可保持同向等速旋转，盖板6与除草机架5连接，盖板6起到防护效果。

如图5和图6所示，除草单元包括浮板架7、浮板8、除草单元主轴14、螺旋碎草刀15、碎草通道16、除草单元架17、蜗杆传动箱Ⅰ18、集草螺旋19、集草倒齿20、集草螺旋轴21、送料通道22、出料口23、双向变螺距搅龙24、搅龙轴25、蜗杆传动箱Ⅱ26、送料轴27，浮板架7与除草机架5连接，浮板8与浮板架7连接，浮板8主要用于限制除草单元的作业深度，除草单元主轴14与碎草通道16连接，碎草通道16与除草单元架17连接，位于集草螺旋19的后方，除草单元架17与除草机架5连接，螺旋碎草刀15与除草单元主轴14连接，位于碎草通道16内，通过旋切的方式将喂入的杂草29切碎，蜗杆传动箱Ⅰ18一端与除草单元主轴14连接，另一端与集草螺旋轴21连接，将除草单元主轴14的动力垂直传递至集草螺旋轴21，集草螺旋19与集草螺旋轴21连接，集草倒齿20安装于集草螺旋19上，行间杂草29在集草螺旋19和集草倒齿20的旋转作用下被拔取并喂入至碎草通道16内，送料通道22与碎草通道16连接，位于碎草通道16的下方，出料口23与送料通道22连接，搅龙轴25与送料通道22连接，双向变螺距搅龙24与搅龙轴25连接，蜗杆传动箱Ⅱ26一端与搅龙轴25连接，另一端与送料轴27连接，将送料轴27的动力垂直传递至搅龙轴25，送料轴27通过链传动与除草单元主轴14相连。

所述的田间除草机，除草机架5上安装有6~8组除草单元，浮板架7上安装有4~6块浮板8，可同时进行6~8行水田秧苗的除草作业。

如图7所示，所述的田间除草机，集草螺旋19包括2组反方向旋转的螺旋结构，螺旋结构上安装有4~8组集草倒齿20，倒齿角度为50~70゜，行间杂草29在集草螺旋19和集草倒齿20的旋转作用下被拔取，并在2组反方向旋转的螺旋结构作用下从两端向中间喂入至碎草通道16。

如图8所示，所述的田间除草机，螺旋碎草刀15包括6~10组刀齿，刀齿呈螺旋结构，螺旋碎草刀15通过刀齿的旋切作用将喂入的杂草29切碎，并沿螺旋方向将杂草29由外向内喂入至送料通道22。

如图9所示，所述的田间除草机，双向变螺距搅龙24包括2组反方向旋转的螺旋搅龙，其螺距为可变螺距，螺距由进料口至出料口逐渐减小，2组反方向旋转的螺旋搅龙将切碎后的杂草29从进料口输送至两端出料口，逐渐变小的螺距使螺旋搅龙在输送过程中对碎草进行压缩，提高了碎草的密度，以达到更好的掩埋效果。

如图10所示，一种水田秧苗行间株间除草方法，采用拔草-碎草-埋草的工作方式，除草机通过升降液压缸2调整除草作业深度至合适的位置，通过传动总成将动力底盘1的动力传递至除草单元；工作时，除草单元在秧苗行间进行作业，通过集草螺旋19的旋转作用拔取行间杂草29，将其喂入至碎草通道16，实现水田秧苗28行间除草；杂草29在螺旋碎草刀15的旋切作用下被切碎并输送至送料通道22，由双向变螺距搅龙24加压输送至送料通道22两侧的出料口23，切碎后的杂草29从出料口23排出落至秧苗28株间，对株间杂草29进行掩埋，以抑制杂草29的光合作用来实现株间除草，由于秧苗28具有较高的抗压强度，在碎草掩埋作用后被保留下来，从而完成水田秧苗的行间和株间除草作业。

本发明的工作过程：本发明的除草机在水田环境下进行秧苗除草作业，动力底盘1调整升级液压缸2改变除草作业深度，使除草单元作业在一个合适的工作深度，动力底盘1通过传动总成将动力传递至除草单元，集草螺旋19顺着除草机的前进方向进行旋转作业，拔取行间杂草29并将其喂入至碎草通道16，由螺旋碎草刀15进行碎草后输送至送料通道22，进而通过双向变螺距搅龙24进行加压输送，最后由出料口23排出落至秧苗28株间对杂草29进行掩埋，而秧苗28被保留下来，从而完成水田秧苗的行间和株间除草。

一种如上所述的田间除草机及除草方法，采用“拔草-碎草-埋草”的工作方式，通过集草螺旋19拔取行间杂草29，利用螺旋碎草刀15切碎杂草29，由双向变螺距搅龙24对碎草进行加压输送，最后用碎草将株间杂草29掩埋，保留秧苗28，实现水田秧苗的行间株间除草，除草作业彻底、工作效率高、除草效果好。

Claims

1.一种田间除草机，其特征在于，除草机包括动力底盘（1）、升降液压缸（2）、平行四边形悬挂架（3）、除草机架（5）、传动总成和除草单元，升降液压缸（2）一端与动力底盘（1）连接，另一端与平行四边形悬挂架（3）连接，平行四边形悬挂架（3）一端与动力底盘（1）连接，另一端与除草机架（5）连接，传动总成和除草单元均安装于除草机架（5）上；传动总成包括传动主轴（4）、盖板（6）、传动Ⅰ轴（9）、传动Ⅱ轴（10）、动力输入轴（11）、传动Ⅲ轴（12）、传动Ⅳ轴（13）、除草单元主轴（14），传动主轴（4）一端与动力底盘（1）连接，另一端与动力输入轴（11）连接，传动Ⅱ轴（10）和传动Ⅲ轴（12）分别通过链传动与动力输入轴（11）相连，传动Ⅰ轴（9）通过链传动与传动Ⅱ轴（10）相连，传动Ⅳ轴（13）通过链传动与传动Ⅲ轴（12）相连，传动Ⅰ轴（9）、传动Ⅱ轴（10）、传动Ⅲ轴（12）、传动Ⅳ轴（13）分别通过链传动与除草单元主轴（14）相连，盖板（6）与除草机架（5）连接；除草单元包括浮板架（7）、浮板（8）、除草单元主轴（14）、螺旋碎草刀（15）、碎草通道（16）、除草单元架（17）、蜗杆传动箱Ⅰ（18）、集草螺旋（19）、集草倒齿（20）、集草螺旋轴（21）、送料通道（22）、出料口（23）、双向变螺距搅龙（24）、搅龙轴（25）、蜗杆传动箱Ⅱ（26）、送料轴（27），浮板架（7）与除草机架（5）连接，浮板（8）与浮板架（7）连接，除草单元主轴（14）与碎草通道（16）连接，碎草通道（16）与除草单元架（17）连接，除草单元架（17）与除草机架（5）连接，螺旋碎草刀（15）与除草单元主轴（14）连接，蜗杆传动箱Ⅰ（18）一端与除草单元主轴（14）连接，另一端与集草螺旋轴（21）连接，集草螺旋（19）与集草螺旋轴（21）连接，集草倒齿（20）安装于集草螺旋（19）上，送料通道（22）与碎草通道（16）连接，出料口（23）与送料通道（22）连接，搅龙轴（25）与送料通道（22）连接，双向变螺距搅龙（24）与搅龙轴（25）连接，蜗杆传动箱Ⅱ（26）一端与搅龙轴（25）连接，另一端与送料轴（27）连接，送料轴（27）通过链传动与除草单元主轴（14）相连。

2.根据权利要求1所述的田间除草机，其特征在于，所述的除草机架（5）上安装有6~8组除草单元，浮板架（7）上安装有4~6块浮板（8）。

3.根据权利要求1所述的田间除草机，其特征在于，所述的集草螺旋（19）包括2组反方向旋转的螺旋结构，螺旋结构上安装有4~8组集草倒齿（20），倒齿角度为50~70゜。

4.根据权利要求1所述的田间除草机，其特征在于，所述的螺旋碎草刀（15）包括6~10组刀齿，刀齿呈螺旋结构。

5.根据权利要求1所述的田间除草机，其特征在于，所述的双向变螺距搅龙（24）包括2组反方向旋转的螺旋搅龙，其螺距为可变螺距，螺距由进料口至出料口逐渐减小。

6.一种使用如权利要求1、2、3、4或5 所述除草机的除草方法，其特征在于，除草机通过升降液压缸（2）调整除草作业深度，通过传动总成将动力底盘（1）的动力传递至除草单元；工作时，除草单元在秧苗行间进行作业，通过集草螺旋（19）的旋转作用拔取行间杂草（29），将其喂入至碎草通道（16），实现水田秧苗（28）行间除草；杂草（29）在螺旋碎草刀（15）的旋切作用下被切碎并输送至送料通道（22），由双向变螺距搅龙（24）加压输送至送料通道（22）两侧的出料口（23），切碎后的杂草（29）从出料口（23）排出落至秧苗（28）株间，对株间杂草（29）进行掩埋，以抑制杂草（29）的光合作用来实现株间除草，由于秧苗（28）具有较高的抗压强度，在碎草掩埋作用后被保留下来，从而完成水田秧苗的行间和株间除草作业。