一种刚柔结合的小型稻田除草机

本发明涉及机械除草领域，具体涉及一种刚柔结合的小型稻田除草机。

背景技术：

1、杂草与水稻争夺阳光、水、肥料和生长空间，不利于粮食生产。化学除草是稻田杂草防控的重要方式，但除草剂长期施用导致杂草抗药性、水稻药害、环境污染等诸多负面问题。机械除草作为一种绿色的杂草防控方式，是降低化学除草危害的有效方法。然而，我国稻区地况复杂，有相当一部分农田分布在丘陵山区，大中型除草机运输和使用受到限制。因此，研究与推广小型稻田除草机具有重要意义。

2、现有的小型稻田除草机主要采用刚性部件或者柔性除草部件。刚性除草部件主要以压埋为杂草破坏方式，除草作业方式较为单一，且由于小型除草机自身重量较轻，杂草压埋效果不理想，杂草复活率较高。柔性除草部件主要以拉拔、拨耙为杂草破坏方式，由于除草部件采用柔性材料，作业强度相对较小，在杂草分布密度较高区域除草效果较差。

3、因此，本发明采用柔性除草部件和刚性除草部件相结合方法，提高除草部件对土壤的扰动效率和杂草的破坏效果，以及提高小型稻田除草机的除草率。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种刚柔结合的小型稻田除草机，提高稻田杂草机械防除效果。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种刚柔结合的小型稻田除草机，包括漂浮机架、行间除草装置、株间除草装置、活性连接机构，行间除草装置安装在漂浮机架上，株间除草装置通过活性连接机构安装在漂浮机架的后方；行间除草装置包括两个左右对称设置的两个行间作业辊，行间作业辊包括滚筒和刚性作业齿，滚筒的轴向沿着前后方向设置，作业齿在滚筒的表面呈螺旋形排列，行间作业辊用于驱动行进和除草作业；株间除草装置包括辊指传动轴和株间作业辊，辊指传动轴的轴向沿着左右方向设置，多个株间作业辊安装在辊指传动轴上，株间作业辊包括辊盘和柔性辊指，多个柔性辊指沿着周向设置在辊盘的表面，株间作业辊用于驱动行进和除草作业。采用这种结构后，通过行间除草装置的刚性作业齿的转动实现行间翻土和杂草根系切除；同时依靠柔性辊指在接触杂草或土壤时发生形变所产生的反作用力实现株间除草装置的驱动行进兼杂草防除，行间的刚性作业齿和株间的柔性辊指结合在最大程度上利用了行株间除草装置的优点。

4、行间除草装置包括行间机架、驱动电机、带传动机构，行间作业辊安装在行间机架上，一个驱动电机通过一组带传动机构带动一个行间作业辊转动；株间除草装置包括后端机架、驱动电机，辊指传动轴安装在后端机架上，驱动电机带动辊指传动轴转动；除草机设有三种工作模式：机械除草初期株间除草装置转速和行间除草装置转速设为低速；机械除草中期株间除草装置转速和行间除草装置转速设为中速；机械除草后期株间除草装置转速和行间除草装置转速设为高速。采用这种结构后，刚柔结合的除草模式，再结合三种工作模式，能够满足不同机械除草期的高质量杂草防除。

5、行间作业辊包括内滚筒、柔性触点、调节销钉；滚筒为八角柱体结构，套装在内滚筒外；滚筒外表面均布柔性触点；滚筒上呈螺旋形分布着多个调节销钉安装孔，用于安装作业齿的调节销钉设置在调节销钉安装孔中。采用这种结构后，可以通过滚筒的菱角和柔性触点，增强翻土搅拌效果从而提高除草效率。

6、行间作业辊包括螺旋形缠绕在滚筒上的锁紧钢索；一个作业齿对应两个调节销钉安装；调节销钉设有三级调节孔；作业齿包括齿座和安装在齿座内的齿片；齿座的底部设有两个容纳调节销钉的盲孔，齿座的侧面设有贯穿齿座长度方向的通孔，通孔和盲孔垂直相交，锁紧钢索穿过通孔并穿过盲孔内调节销钉的其中一个调节孔，从而将作业齿和调节销钉固定连接。采用这种结构后，可以通过调节销钉上的调节孔改变作业齿长度，使其能够适应不同场景的高效率、高质量杂草机械防除。

7、调节销钉安装孔包括圆孔和条形孔，沿着螺旋方向，圆孔和条形孔一一间隔设置，相邻的一个圆孔和一个条形孔对应一个作业齿的安装，调节销钉位置可调的安装在条形孔中。采用这种结构后，可以改变调节销钉在滚筒上的条形孔的位置调节行间作业辊的螺旋升角，实现行间除草装置行进速度和除草强度的调节。

8、齿片采用刚性材料，齿座采用具有弹性的柔性材料；齿座为上窄下宽的梯形柱体，齿座两侧装有护齿片，顶部设有上窄下宽的槽孔，槽孔壁设有凹凸结构；齿片为上窄下宽的梯形柱体，顶部设有波浪形刀片，梯形柱体表面设有凹凸结构；齿片的梯形柱体卡入齿座的槽孔中，槽孔的凹凸结构和齿片的凹凸结构对应卡接。采用这种结构后，齿片和齿座通过卡接方式连接，采用柔性材质的齿座可以使齿片进行一定角度摆动，护齿片可以防止齿片摆动角度过大，使得作业齿在稻田作业时具有一定自适应性；齿片上窄下宽的设计可以增强齿片的强度，并且降低其转动阻力，顶部波浪形刀片可增强翻土效果同时切除草根，提高除草效率和质量。

9、株间作业辊中，辊盘为八角柱体形，每两根柔性辊指组成一组辊指组，八个辊指组分别安装在辊盘的八个面上；一组辊指组中，两根柔性辊指前半部分相互平行，后半部分相交后延伸一段长度，且平行部分比相交后延伸部分的长度长。采用这种结构后，株间作业辊具有较好的支撑作用，同时保留了柔性辊指的弹性。

10、辊指传动轴上设有两个矩形槽孔，槽孔贯穿辊指传动轴的长度方向，两槽孔之间设有夹角；相邻株间作业辊通过呈阶梯形的辊指定位销安装在不同的槽孔中。采用这种结构后，株间作业辊错位安装可以增强株间除草装置的运行平稳性，同时可以增强株间除草强度。

11、漂浮机架包括硬质泡沫、气囊、水深传感器、电源、气泵；硬质泡沫前端呈半圆形，后端为中空的“回”字形；气囊包括梯形气囊、半圆形气囊、矩形气囊；两个前窄后宽的梯形气囊左右对称分布在硬质泡沫前端底部；半圆形气囊弧形面朝下，四个半圆形气囊沿着左右方向相隔一定距离依次排列，且分布在硬质泡沫后端底部；两个矩形气囊分布在硬质泡沫底部左右两侧；两个梯形气囊通过气管和控制阀门与四个半圆形气囊相连；水深传感器设置在硬质泡沫的前端底部；气泵与气囊相接。采用这种结构后，可以通过重量轻且强度大的硬质泡沫和气囊构成的浮漂机架主体，减轻浮漂机架自身重量，并且根据水田水深控制气泵对所有气囊预充气，降低行进阻力，还可以根据水田株间杂草密度，对浮漂机架前后端气囊快速充放气，实现浮漂机架俯仰角度调整从而调节株间除草强度。

12、水深传感器包括液压传感器、壳体、增重块；壳体外部呈头粗尾细的阶梯轴形，内部设有空腔，空腔呈头细尾粗的葫芦形，且空腔尾部的截面直径两端小中间大；液压传感器安装在壳体头部，增重块为球形，安装在壳体尾部。采用这种结构后，水深传感器可以实时测量稻田水深，其外壳头粗尾细，内部空腔头细尾粗的“葫芦形”的设计，提高了水深传感器的检测灵敏度；球形增重块可使水深传感器始终接触土层，可以减少壳体扭曲而造成测量误差，提高了水深传感器的可靠性。

13、本发明的原理是：通过驱动电机带动行间除草装置中呈螺旋分布的作业齿转动，实现驱动行进和除草作业；通过驱动电机驱动株间作业辊的转动，株间作业辊上的柔性辊指与土壤或者杂草接触使得柔性辊指形变蓄能，柔性辊指恢复形状从而释放能量产生作用力带动除草机整体向前运动并完成株间除草作业；通过对浮漂机架上的气囊进行预充气降低除草机行进阻力，通过对浮漂机架前后端气囊快速充放气，实现浮漂机架俯仰角度调整从而调节株间除草强度。

14、本发明具有如下优点：

15、1.除草机主要由行间刚性除草部件和株间柔性除草部件构成，刚柔结合的除草方式，增强了土壤扰动效率和杂草破坏效果，提高了稻田机械除草质量。

16、2.除草机采用浮漂机架，通过对浮漂机架上不同位置气囊的充放气控制，实现浮漂机架俯仰角度调整，进而可以调节株间除草装置的除草强度。

17、3.除草机的行间除草装置采用多种可调方式连接，其螺距、螺旋升角、作业齿、调节销钉等结构参数均可根据实际情况改变，进而可调节行间除草部件的除草强度。

18、4.行间除草装置和株间除草装置均具有行进驱动和作业除草功能，提高了除草机的除草作业效果和自走行进的通过性。