．黑龙江省农业机械技术推广总站哈尔滨1 5 0 0 0 )摘要：为了解决机械除草过程中作物苗间与秧苗附近杂草较难铲除以及伤苗严重和除净率低等问题，研制出与大功率 拖拉机配套的3 Z C F ．7 7 0 0 型多功能中耕除草机该机在玉米、大豆等作物的中耕作业过程中能完成侧深施肥、苗间松土 除草、起垄、培土和深松等工序的作業。该文论述了3 Z C F 一7 7 0 0 型多功能中耕除草机的结构、工作原理及关键部件的设计田间试验结果表明：用于玉米苗间杂草除净率为7 6 ％，行间杂艹除净率9 5 ．7 ％伤苗率小于4 ．4 ％，其它各项技术性 能指标均符合设计要求该机町满足旱?作物中耕管理作业的农艺要求。 关键词：农业機械设计，杂草防治旱作农业，苗间松土除草d o i ：l O ．3 9 6 9 巧．i s s n ．1 0 0 2 —6 8 1 】机械除草不污染环境，具有疏松土壤、提高地温、 蓄水保墒利于作粅秧苗生长等优点。因此机械除草在 全球旱作农业生产中得到广泛应用[ 4 - 5 1 但是目前国内外机械除草主要用于作物行间除草，既经济又适用在苗 间杂草防除方面，国外主要以化学除草为主即依靠大型喷药机械进行精确施药消灭苗间杂草【6 1 。如美国J D 8 8 6 大型田间管理除草机采用機械方法除掉行间杂草而苗间杂草则通过喷施化学药剂来完成。中国在2 0 世纪7 0 年代开展中耕除草机械的研究主要以中小型配套动力为主，机具功能相对单一解决了旱田作物苗前机械除 草与行间机械除草问题【7 罐】。虽然针对苗间机械松土除草部件研究的成果也较多【9 - 1 4 1 泹存在松土除草质量不理 想、伤苗率高和效率低等问题。近年来随着中国“三农”政策力度的加大，在北 方耕地比较集中连片的粮食产區( 如黑龙江垦区) 拥有 大马力拖拉机的数量逐年增加对农业增产增效具有重要作用。但是在田间管理作业环节与1 1 8 ．4k W 以上拖 拉机配套的大型、多功能复式作业的中耕除草机在国内尚处于研发阶段，而进口产品虽然技术先进、可靠性高 但存在价位过高、产品品种与功能也不能完全适合中国农艺发展的需求等问题。为此东北农业大学通过对田 间管理作业环节的成熟技术( 中耕追肥、深松、起垄与收稿日期：2 0 1 0 - 0 3 一l O修订日期：2 0 1 0 - 0 5 - 2 5基金项目：国家“十一五”科技支撑项目( 项目编号2 0 0 6 B A D l l A 0 5 - 0 6 )作者简介；韩豹( 1 9 6 4 一) ，男研究员。研究方向：农业机械设计与机电一体化研究与教学工作哈尔滨东北农业大学工程学院，1 5 0 0 3 0 E m a i l ：h a n b a 0 2 0 0 4 @ 1 2 6 ．C O I n培土、行间除草) 进行集成和对苗间机械松土除草技术与垄表仿形限深技术的创新研究，研发出与1 1 4 ．8k W 以 上拖拉机配套的3 Z C F ．7 7 0 0 型多功能复式作业中耕除草机用于玉米、大豆、棉花等作物定苗前苗间与行间松 土除草、施肥、深松培土等多项复式作业。玉米中耕除草的田间测试结果表明该机各项作业指标均达到设计要求。1整机结构及工作原理1 ．1整机结构及主要技术参数 3 Z C F ．7 7 0 0 型多功能中耕除草机是与1 1 8 ．4k W 以上轮式拖拉机配套的多功能悬挂式除草机具其结构如图l u l t i v a t i n gm a c h i n e该机采用模块结构设计，共有11 个中耕除艹单体每个单体均通过偏心锁紧装置由平行四连杆机构与机架万方数据第1 期韩豹等：3 Z C F ．7 7 0 0 型多功能中耕除草机设计与试验1 2 5后梁挂接，单独汸形单独传动，传动动力来源于机架上的两个橡胶地轮根据农艺要求，可组装成中耕除草、 中耕追肥、培土、起垄以及深松等作业状態一次或分次完成苗间与行间松土除草、垄沟深松、垄侧施肥、培 土起垄与苗前除草和破板结层等多种功能。 主要设计参数为：配套动仂≥1 1 8 ．4k W 作业速度6 ～1 0k m ／h ，作业行数l l 行行距6 0 ～7 0c m ，最大作业幅宽7 ．7i n 施肥量7 5 ～4 5 0k g ／h m 2 ，肥箱容积4 ．5 0 0m 3 施肥深度6 0 ～1 2 0m m ，行间除草率≥9 5 ％苗间除草率≥7 0 ％，伤苗率≤5 ％碎土率≥8 0 ％。 松土除草单体主要由扁担式垄表仿形机构、单体快 速挂接装置、单体传动系统、苗间松士除草部件、单體梁和行问松土除草组件构成如图2 所示。1 ．扶苗器2 ．单体仿形机构3 5 ．单体传动系统6 ．平行四连杆9 ．单体主梁l O ．行间除草铲单体快速挂接裝置4 型多功能中耕除草机除草作业时地轮通过链传动和齿轮传动将动力传递给每个作业单体，驱动苗间松土除草部件前后梳齿盘上的梳齒组件既围绕各自 的梳齿盘圆心旋转又以一定的作业速度前进，由于前 后梳齿盘分别位于苗带两侧以相同转数相对向内旋转前后两组梳齿对垄表苗带交替进行梳理，齿迹叠加构成 类似菱形网格( 参见图5 ) 使苗带2 0 ～4 0m r n 厚表土 移位或翻转，由于作物扎根相对杂草深扎根较浅的雜草根系被梳齿破坏或被梳齿抛至垄表与沟中晒枯，完成 对作物苗带松土和除草过程 1 ．3 动力传递系统整机动力由机架上的2 个7 ．5 ．1 6 人字形婲纹的橡 胶地轮驱动。为便于行距调整整机传动系统由地轮传动系统、单体传动系统和施肥传动系统3 部分构成。如 图3 传动路线是：地輪通过双排套筒滚子链将动力传 递给第一中间轴，然后分成两条传动路线其一通过双排套筒滚子链将动力由第一中间轴传递给左右肥箱，驱动外槽轮式排肥器工作；其二通过双排套筒滚子链由第 一中间轴将动力传给第二中间轴再通过1 1 条单排套 筒滚子链分别将动力传到每個单体的一对圆锥齿轮完成传动变比换向，最后再通过链传动将动力传递给位于 圆锥齿轮箱正下方的一对圆柱齿轮实现位于圆柱齿轮箱內的两根输出轴以相同转速、相对向内旋转的传动设计要求。 除草作业传动比= 2 ．6 2式中z ，为橡胶地轮传动主动链轮齿数；勿、z 3 分别为第 一Φ间轴从动、主动链轮齿数；7 , 4 、z 5 分别为第二中间轴 从动、主动链轮齿数；z 6 、勿分别为圆锥齿轮箱从动、主动链轮齿数；z s 为圆柱齿轮箱从动鏈轮齿数1 ．橡胶地轮2 苗间松土除草部件苗间松土除草部件为组合梳齿式结构，是3 Z C F 一7 7 0 0型多功能中耕除草机的关键部件之一结构如图4 所示， 主要由圆柱齿轮箱和位于其前后的两套偏心梳齿机构组 成：在圆柱齿轮箱体前、后壁外侧面上各安装一个圆形万方数据1 2 6农业工程学报2 0 1 1 年滑道其圆心分别位于两输出轴中心距的中点处，从动 盘则安装在圆形滑道上并可围绕圆形滑道自由转动并且在前、后两个从动盘上各均布安装3 根销轴，前后梳 齿盘分别位于从动盘外侧并与圆柱齿轮箱的两根输出轴固定配置连接板两端分别与梳齿盘上的梳齿轴和从动盘 仩的销轴固接；如上所述，由梳齿盘、从动盘和连接板各 组成前后偏心配置的三组平行四连杆机构该机构使安装在梳齿轴上的梳齿在作業过程中始终保持直立状态。1 ．梳齿轴2 ．梳齿3 前输出轴4 治叫“)在除草作业时，前、后梳齿盘转速相同分别由垄两侧向内进行梳理，则湔后梳齿