倒V型稻田株間除草裝置虛擬仿真及驗證*

靳文停，葛宜元, 2，樊文武，馬瀏軒, 2，李文龍，楊榮敏

(1. 佳木斯大學機械工程學院，黑龍江佳木斯，154007； 2. 佳木斯博發農業機械研究有限公司，黑龍江佳木斯，154007)

0 引言

稻田機械除草是一種綠色環保、省時省力的控草方式，具有降低農藥用量、提高水稻產量、改善土壤物理結構等優點[1-4]。由于稻田環境復雜、土壤特性多變，及缺少稻田株間除草部件在不同作業環境、不同作業參數下與土壤互作的研究分析，很難保證株間除草效果[5-7]。

目前，國內外學者針對農業機械—土壤互作問題廣泛應用虛擬仿真方法。齊龍等[8]運用ANSYS軟件對水田耙壓式行間除草輪與土壤互作過程進行模擬，探究了土壤種類、水層深度及除草輪轉速對耦合應力和土壤擾動率的影響。王凱[9]運用有限元法模擬了踩踏式水田除草機器人踩踏過程，得到移動速度、前傾角和水層深度對除草性能的影響。Tian等[10]運用離散元法模擬分析了水田除草輪與土壤的相互作用過程，得到了入土深度、除草輪轉速和機器前進速度對扭矩和土壤擾動率的影響規律，并通過土槽及田間試驗驗證了仿真試驗結果的準確性。Bentaher等[11]采用三維重建結合有限元法，模擬了犁體切削土壤過程，仿真結果表明犁體最佳工作角度為22°。

綜上所述，運用虛擬仿真方法對農業機械—土壤互作問題進行研究是切實可行的。本文針對倒V型株間除草裝置采用聯合建模有限元虛擬仿真，對除草爪與土壤—水耦合模型互作過程進行模擬，通過正交試驗及優化設計得到最優參數組合，最后，通過室內試驗驗證該裝置除草性能，以期提高稻田株間機械除草效果，加快推進稻田除草機械化進程。……