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1、1小型电动割草机的设计摘 要： 随着农村现代化进程的加快，农业产业结构正朝着多元化的方向发展。20 多年来畜牧业发展较快，与之相应的牧草种植面积也不断扩大。目前牧草种植均为中小型牧场，田块大小不一，高低不平，大型牧草收割机械难以在这些地区作业。而中小型牧场资金有限，而且牧草在一个生长期内多次收割，急需适合中小型牧场的收获机械。根据收获对象对收割机的各种约束条件和设计原则，本设计确定了小型电动割草机的最佳总体方案和适宜的切割系统主轴转速、切割速比、输送速比等设计参数。该机主要由切割系统、输送系统、传动系统三部分组成，自带动力（2.9kW 水冷柴油机）采用立式割台、横向输送。小型电动割草机机结构紧
2、凑，小巧灵活，转移方便且操作简捷，整机通过性能好，适应性强。 关键词： 牧草；割草机；机械设计；强度计算；双动 全套图纸，加The Design of Small Electric MowerAbstract:With the quickening course of modernization in the country, the agriculture industrial structure is facing to the multiplex direction. The stock breeding have developed quickly for 20 years, corr
3、espondingly the area of the pasture grass have increasingly expanded. At present the pasture grass is the middle or small scale, and the field block size is different, and uneven. Therefore the large-scale pasture grass harvesting machine is difficult to work in these local areas. However the fund o
4、f the middle 2and small scale pasture is limited, the pasture grass have been harvested many times in one vegetal period. So the harvest machines which suit the middle and small scale pasture is needed urgently.According to resembling design principle and various restraint conditions for reaper, the
5、 optimal overall scheme of reaper working on hillside and some suitable design parameters such as rotational speed of main shaft in cutting system, cutting speed index, conveying speed index have been determined. The reaper is mainly composed of cutting, conveying and Transmission system. This machi
6、ne with self-driven power (the water-cooling diesel engine of 2.9kw) was adopted to vertical header, horizontal conveying . Keywords: Herbage; Reaper; Machine Design; Strength Evaluation; Double-Propelled1 前言1.1 研究目的与意义我们国家改革开放以来，人民生活水平显著提高，生活的质量也得到了明显的改善，这都归功于经济建设的发展。经济建设的不断加快促进农业产业化机构调整，畜牧业随之突显为主体
7、，在农业经济中所占的比重越来越大。我国的牧草资源丰富，是巨大的天然宝藏，据相关统计我国共有各类天然草二十多种，有 33 亿亩草原，10 亿亩草山坡地，占国土面积的 41.7%，居世界第二位，同时我国的秸秆资源也是非常丰富的，可以生产大量的饲草。饲草作为发展畜牧业的物质基础，成为畜牧业发展规模和速度的决定因素 12。随着农村现代化进程的加快，农业产业结构正朝着多元化的方向发展。南方农村地处山丘陵区，具有适合奶牛、羊、鹅等畜禽养殖的良好条件，20 多年来畜牧业发展较快，与之相应的牧草种植面积也不断扩大。目前牧草种植均为几公顷至几十公顷的中小型牧场，田块大小不一，高低不平，大型电动割草机械难以在这些
8、地区作业，这些地理位置对电动割草机械要求的条件比较高。而大多数中小型牧场运作资金有限，不可能花巨资购置成套的牧草收获机具，而且成套的电动割草机获机械不够灵活，运作大型成套的电动割草机的费用比较高。现在种植牧草的品种主要为黑麦草、紫花苜蓿，这些品种韧性大，强度高，人工用镰刀收割时刀口在很短时间就钝了，农户常将磨刀砖带到田头，经常磨刀，工作效率低下。人员工资高，造成作业成本高，而且牧草在一个生长期内多次收割，急需适合中小型牧场的收获机械。 所以我们应该尽快找到一个合适的方法目的在于尽快解决牧草收割的难点 3 。牧草收获机械化技术在北美以及欧洲地区已经有非常成熟的经验，牧草收获机械的种类也非常多，而
9、我国的牧草收获机械化目前仍处于起步阶段，牧草收获机械特别3是苜蓿的收获机械主要是由国外进口。无论是对进口机械还是国产机械，国内用户在购买时都应该慎重，仔细分析每种机器的特点、性能以及适应性，这样才能更好地使其发挥最大的作用，为我国牧草产业的发展提供强大的装备支持 4。由于我国畜牧机械业起步比较晚，在生产工艺、机械设计、加工设备和自动化控制水平等诸多方面与发达国家存在着一定的差距。主要的原因是我国的牧草收割机的品种不齐全，牧草收割的质量不能够达标，这样就会影响牧草的再生长，研究牧草收割技术的人员少，标准不统一，再者农牧民的购买欲望不够强烈，严重影响了牧草收割机的快速发展。发达国家在草原畜牧业各个
10、生产环节大都已机械化 5。我国的牧草收割技术设备与发达国家相比有很大的差距，而且大多为仿造产品，品种不全，主要的工作零部件机构参数选择不当，生产技术不成熟，设备质量欠佳，远远不能满足日益扩大的国内草产品生产加工设备市场的需要。提高国产产品质量，开发新结构，无疑会畜牧业发展起到革命性的作用。虽然市场上国外产品质量较好，但价格太高，不太适合国内市场的消费水平，所以开发性能良好、自动化程度高、外形轻巧美观，而且价格适中的国产收割机将是我国牧草收割设备的关键机械之一，对促进饲草产业化继承会起到举足轻重的作用 6。目前，我国牧草的种植收获主要依靠人工完成，劳动强度大，功效低，有时得不到及时收获，难以适应
11、规模化、商品化及市场发展的要求。小型牧草收割机普遍得到牧草专业户的欢迎，能减轻牧草收获时繁重的体力劳动，同时减少工人割草的时候对牧草的践踏，还有工人用手工割草时对草根的伤害，使牧草生长的更旺盛，用电动割草机割的草长度一致，便于捆扎和运输，给剩下的环节带来了很大的方便。随着牧草产业的迅速崛起，给牧草机械化发展带来了新的机遇，小型电动割草机市场需求空间很大，前景广阔 7。1.2 国内外发展历史及现状1.2.1 国外电动割草机的生产研究概况国外研制和生产牧草收获机械起步早，发展较快。尤其是美、德、法、意、日等发达国家在该领域处于领先地位。1805 年英国工程师托马斯普拉克内特获得了第一台割草机的发明
12、专利，那是一台装有环形刀身的笨重机器，而且运转不很理想。在 1830 年由埃温马丁制造的割草机类似于今天使用的手扶滚筒割草机。早期应用普遍的是往复式割草机，为了提高机具的生产率，尽量加大割幅以及提高机具的前进速度。到了 20 世纪 70 年代各国开始研制使用旋转式割草机，利用高速旋转的割刀对植株进行无支撑切割的工具，具有结4构简单，维护保养时间少，不需要磨刀、换刀等优点。美国约翰迪尔公司和纽荷兰公司目前是世界上最大的牧草机械制造商，美国约翰迪尔公司牧草机械有 13 个品种 49 个机型；纽荷兰公司现生产 12 个品种 25 个机型 3。具有领先地位的产品有牵引式往复割草压扁机、自走式割草压扁机
13、，如 NEWHOLLAND471、488、499、1465 型等，其结构特点：配有护刃器和短齿护刃器，根据牧草作物生长情况选用，不发生堵塞现象；能手动或液压调节切割器护刃器倾角，适用于多石块、坡地的田间作业；可靠的齿轮箱驱动压扁辊，不需要调整任何链条等优点 4。英国的 Hesston 往复式割草机，如 1275 型，具有国际领先水平。传动系统通过变速箱及主传动轴将动力送到割草机辗压轮，再经过二级变速箱通过皮带传到割刀；采用时间控制，双动割刀，割刀速度为 1800 行程/分钟，两边各有一个平衡飞轮，以减少振动及帮助割刀切割；其加强型刚性刀杆提供长久维护，护刃器经二次热处理，使其具有可靠的耐磨性；
14、采用可调浮动弹簧，使割刀能完全自由浮动；方便的护刃角调节，可适合不同地势及作物状况等 5。世界著名牧草机械制造商约翰迪尔 John Deer 和凯斯 CAS 厂商不断研制开发新型多功能联合收获机械，如 CASE Combine Harvester515，整机性能优异，可收获 40 多种农作物及牧草，操作方便，可靠耐用，可以毫不费力地应付潮湿倒伏密集的牧草及坡地上的作物 6。因此，国外牧草收获机械研究开发从整机性能上已日益完善。近年来，欧美等天然草场面积较大的发达国家的收割设备更成熟，结构参数更合理，更可靠，生产率也很高。国际著名的农机生产商如美国纽荷兰、约翰迪尔、凯斯公司，英国福格森公司，韩国
15、成元公司，德国威格公司和前进公司的收割机都已系列产生，这些设备无论在机械结构、动力配套、液压系统还是控制系统设计方面都处理得很成功，一些新的设计理论、最新科研成果的应用在这些机械上都有体现。在一些发达国家，如美国牧草收割机已全部实行机械化，由牵引发展成自走式，已发明出机器人式割草机，牧草业已成为国民经济一大产业 8。但由于国外的收获机械以大型为主，其机具转弯半径大，需要地头长，组织水平要求高，价格昂贵，因此考虑种植方式，作业地块条件及农牧民经济发展水平等多种因素，国外电动割草机在我省推广应用存在很大的局限性。1.2.2 国内电动割草机机的生产研究概况我国牧草机械产业化起步晚。与许多的发达国家相
16、比有很大的差距。在 50 年代末海拉尔机械厂生产出了新型的畜力割草机，同时还生产了引爆单刀割草机。60 年代内蒙古畜牧机械研究所进行了后悬挂双刀高速割草机的研究，双动刀高速割草机接近5当时国外同类产品先进水平，由于某种原因约十年的时间停止了这方面的研究工作。70 年代内蒙古和新疆分别研制成单圆盘，双圆盘和四圆盘旋转式割草机，这些割草机适合于高密度的人工种植和天然草场收割，具有割茬低等。我国在 85 年又研制出了六盘全齿式旋转割草机。20 世纪 80 年代中期以来，我国对草地畜牧业投入严重不足，相对支持力度减缓甚至下降，使得许多牧草机械制造企业纷纷转产或停产，再加上我国与欧美等发达国家存在着技术差距和制造手段、工艺等方面的差距，使得我国与国外同类产品的制造能力和水平的距离进一步拉大，其产品类型只有圆盘式旋转割草机、后悬挂往复割草机、机引单刀割草机、指盘式搂草机、圆捆、方捆打捆机等，目前，人们多热衷于讨论种植牧草的经济效益和环境效益，但对于如何实现上述效益，讨论研究较少。由于
