弧齿往复式稻田株间自动避苗除草装置设计与试验

针对现有稻田株间除草漏除率大、除草率低和除草装置因无法确定秧苗位置而导致伤苗率高等问题,基于除草执行部件往复式开合运动思想,设计了一种用于去除稻田中耕期株间杂草的弧齿式自动避苗除草装置。根据中耕除草期稻株生长状态,通过理论分析设计了对置株间除草齿,并确定了除草弧齿的主要结构参数。利用光电传感器和电动直线推杆的协同作用,设计了自动避苗控制系统,当该装置执行避苗除草作业时,系统根据前进速度控制除草弧齿张开一定间距,以躲避秧苗。基于显式动力学仿真软件LS-DYNA进行了虚拟试验,以地表下0~40 mm内土壤扰动率为试验指标,当除草齿入土深度为32 mm时,土壤扰动率达到最大值,为90.02%。通过田间试验验证了该株间除草装置和自动避苗控制系统的作业性能,在前进速度为0.5~0.9 m/s时,该装置平均除草率为86.51%、平均伤苗率为0.20%,除草和避苗作业性能稳定,可满足稻田除草农艺要求和株间“避苗除草”作业要求。

果树株间避障除草机设计与试验

针对果树株间除草作业复杂、杂草除净率低的问题,基于机构往复式伸缩运动思想,设计了一种用于清理果树株间杂草的自动避障除草机。通过对除草机各部件进行理论分析,确定了工作幅宽调节机构、信号采集机构、自动避障机构和除草刀等关键部件的结构及参数。利用弧形触杆和液压系统的协同作用,构建了自动避障控制系统,可根据触杆的不同位置状态,动态控制除草刀避开果树植株。在ADAMS中建立了虚拟样机模型,并进行了单因素仿真试验,确定了影响株间避障除草的关键因素。以避障液压缸速度、机器前进速度和复位弹簧弹性系数作为主要影响因素,杂草除净比为评价指标,利用Box-Benhnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,设计了二次回归组合试验,建立了杂草除净比的回归模型,得到最优参数分别为:避障液压缸速度126 mm/s,机器前进速度1.57 km/h,弹性系数21。以最优参数进行了田间验证试验,结果表明,所设计的除草机平均杂草除净比为92.65%,达到了果园除草农艺要求。研究结果为果园及其他作物株间除草机的进一步优化提供了参考。