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1、1前言1.1 割草机的发展历史在19世纪之前,人们修剪草坪的主要工具是镰刀,同时放牧牛羊也是保持草地平整的有效方法。但是随着高尔夫球、足球及网球等运动的兴起,人们迫切要求拥有平整美观的草地做运动场地。英国工程师托马斯普拉克特是第一个想出制造割草机的人。在1805年他获得了第一台割草机的发明专利。那是一台装有环形刀身的笨重机器,而且运转不很理想。1830年,英国纺织工程师比尔.布丁获得了滚筒割草机的专利,1832年兰赛姆斯农机公司就开始批量生产滚筒式割草机了,1902年英国人伦敦恩斯制造了以燃机做动力的滚筒式割草机,其原理至今仍在使用。在西方发达国家,20世纪初期,割草机就已经得到了快速的发展。
2、随着社会的进步和经济的发展,人们对自然环境的要求也越来越高,城市环境的保护任务变得越来越迫切。我国草坪事业也得到了迅速平稳的发展。草坪的美化环境,固土护坡,净化空气等多种功能已经成为人们的共识,人们开始大量的种植草坪,以期能为环境建设做更大的贡献。自第一台滚刀式割草机的问世,到现在已经过了大约100多年了,原来主要应用于牧场的割草机械现如今已经发展成为有几十个品种,适用于不同场合的割草机。我国的割草机技术起步较晚,生产规模普遍较小,产品用途比较单一,均没有形成规模批量生产,所以长期以来,我国所需的割草机均以进口为主。据统计,到1999年底我国有各种园林机械10万台左右,但1999年我国的割草机
3、销售量只有3万台左右,而且其中80%为进口。我国割草机的进口主要来自于日本、美国、瑞典、意大利等国家,进口价格大约在0.38万元到5.8万元。改革开放以来,我国的草坪事业由开始到兴起,再到长足发展,虽然只有短短的十几年的时间,却为草坪机械业的发展带来了勃勃生机 。首先是机械先进,90%以上的都是进口产品,其次,从草坪种植到养护生产环节机械设备配套齐全,基本上实现了全程机械化,其三,产品品种多、系列化程度颇高。在草坪机械中割草机发展最为快速,我国引进使用的割草机有十几个国家的几十种机型,我国也已经开始生产割草机,目前国外所用的割草机种类繁多,其分类方法也多样化。我国目前生产的割草机根据刀具的类型
4、可分为滚刀式和旋刀式两大类。滚刀式割草机由带有刀片的滚筒和不动的定刀组成。它相对于旋刀式割草机有更好的修剪质量,是高质量草坪修剪最常用的割草机型。适用于草高3-80毫米的草坪,但问题主要是价格相对贵,维修保养要求比较严格。而旋刀式割草机的工作原理是由横向悬挂在直立轴上的刀片高速旋转打切草的上部叶片,它适合于在25-80毫米围的剪草。由于其价格低廉,保养、使用灵活、维修方便,只要将刀片磨快,剪草效果还是可以的。因此,一般要求的草坪都选用它,成为目前国外最流行的割草机。按照动力划分割草机可以分为机动和人推两类。人推的主要是滚刀式,小巧灵活,适于家庭庭院中小型草坪使用。机动的还可分为柴油机、汽油机和
5、电动机三类驱动。其中以小型汽油机作为动力的较为普遍,而柴油机多用于大型的割草机械,如牧场的割草机。1.2 我国割草机的发展1.2.1发展状况跟据调查,我国生产割草机的厂家有50家左右。大多数为园艺系统的公司以及转产割草机的机械厂。市场上草坪修剪机的品牌有很多,既有进口的产品,也有国制造和中外合资的,功率从2.6-1.2千瓦,剪幅从43.2-127厘米。我国国的生产厂家主要有：中美合资泛亚园林机械,生产立特牌-NEAT草坪割草机,现占国市场的50%,现年产近5000台。省莱州市仲院宇峰铡草机厂研制出的全新微型电动铡草机,该机以0.75-1.1kW单相照明电为动力,无电地区或停电时可用165、17
6、5、180等型号柴油机为动力,适宜铡切玉米秸、麦秸、稻草及青贮饲料,每小时铡草量为300-400kg,切草长度为1.5-2cm。整机结构紧凑,体积小,重量轻,全机重仅32kg,移动方便,并具有切碎均匀、出料顺畅、扬程远、噪音低等特点。机床厂是转型生产割草机的厂家。其产品为地草王系列产品；56厘米自走式草坪割草机4.5千瓦,84厘米随进式割草机7.8千瓦,84厘米电启动式割草机7.8千瓦,122厘米坐骑式割草机13.4千瓦。该厂生产除发动机以外的零部件,发动机多选用美国产品,1999年已经有产品出口美国。目前,我国已经研制开发出草坪割草机试验台,草坪割草机作为现代城市绿化的主要设备,目前市场上国
7、产的割草机也有一定的市场,但质量参差不齐。对于草坪割草机的安全指标,国也仅有检测方法,没有现成的撞击试验专用设备进行检测。为了对其进行科学的测试,市农机试验鉴定推广站成功研制了草坪割草机专用试验台。该试验台自动化程度高,采用了气动传动技术、机电安全锁定机构及气动调速技术,可对国各型草坪割草机进行安全性能试验,能够完成草坪机的撞击试验和刀片护罩强度试验。试验结果表明,该专用试验台达到国先进水平,安全性高,检测快捷。1.2.2存在问题我国割草机械技术发展缓慢,我国草坪机械产品在全线接受检验中暴露出些质量问题。对此,有关专家认为,当前我国割草机械产品质量水平低的原因有以下几个方面。1. 目前我国对于
8、草地草坪业的投入始终不足,相对支持力度甚至减缓下降,使得许多割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制造手段、技术、工艺等方面的差距,制造能力和水平进一步拉大了距离。产品品种不全,成套性差。美国约翰迪尔公司的割草机械有13个品种49个机型；纽荷兰公司现生产12个品种25个机型,可供各种经营规模的用户选择。我国的用户不能根据自己的经营规模选择合适的机具,机具使用效益不高。2. 产品技术水平低。割草机械产品技术水平高低是衡量该行业整体科学技术水平的重要标志之一。在很长一段时间,由于资金投入严重不足,技术创新的研发能力、原动力、技术模仿步伐甚至放缓停顿。我国已定型的割草机械大
9、部分属国外上世纪的技术水平,20多年来基本没有什么大的创新与改进。而且缺乏应有的售后服务体系。专家分析认为,造成割草机械产品质量水平低的原因有多方面,但缺乏资金投入和人才短缺是造成研发能力和生产制造工艺水平低的关键所在。1.3手推割草机的使用1.3.1设计用途目前,草地是绿化的一种重要形式,大型生态园的绿地设计已是房地产开发团中一个重要环节。在我国,在庭院里修整草坪通常使用身背柴油机作为动力,使用电动、柴油机的割草机,或者是采用尼龙绳甩打草叶,这种割草机相对体积大、噪音大,适用于空旷大草坪,容易夹草导致故障,有时遇到石块可能使刀片断裂,甚至发生事故。随着人们生活水平的不断提高,人们对绿化水平要
10、求越来越高,尤其带花园的别墅不断增加,更需要开发一种适合小面积草地、无噪音的手推式割草机。本次设计的手推割草机是专为家庭庭院及私人花园设计的,适用于公共设施、运动场、道路、公园、农场和林场等场合。1.3.2注意事项1每次使用之前都需要进行一次整体检查,确认所有的工具、螺栓、螺母都没有磨损或损坏,对于磨钝或损坏了的刀片应当及时更换,防止发生事故。2不可以将人力手推割草机用于割除屋顶或阳台上的青草等,那样有可能危害到人体。3旁边有儿童或动物的时候,不要使用该割草机4。要检查要割草的草坪表面,要清除干净石头、木块、电线等坚硬的物体,这些物品碰到刀具时会飞甩出去而无法控制,甚至伤害到人。5如果操作不当
11、,旋转的刀片转筒有可能会对使用者造成伤害,刀片转筒和操作人员之间的安全距离是通过导杆隔开的,所以一定要一直保持这个安全距离。6任何时候都不要将手或脚放在运动部件的上方或下方。7如果刀具或割草机遇到障碍或坚硬的物体时,一定要及时全面地检查割草机,并将物体清理。8在能见度好,视野清晰的时进行工作。2割草机概述2.1割草机的分类按切割器类型割草机可以分为旋刀式割草机、滚刀式割草机、甩刀式割草机、往复式割草机、甩绳式割草机等。其中,应用最多的一般是往复式割草机和滚刀式割草机。旋刀式割草机工作平稳,对草坪的适应性强,特别适用于稠密、倒伏、缠连的牧草,能以816km/h的作业速度工作,生产率高。但是结构复
12、杂,价格高,单位割幅功率消耗大。往复式割草机割茬草坪损失少,比较低而且整齐,单位割幅的金属用量和功率消耗低,所以成本较低。它的作业速度一般为68km/h。在解决割刀的全平衡问题并提高割刀的往复次数后,作业速度一般可以提高到1012km/h。往复式割草机适用于切割生长密度不是很高而且是直立的草坪。按配套动力和作业方式分可以分为：手扶随行式割草机、手扶自行式割草机、手推式割草机、坐骑式割草机和拖拉机悬挂式割草机。按动力驱动方式割草机主要分为人畜力驱动割草机、发动机驱动割草机和电力驱动割草机三种形式割草机。其中,以发动机驱动的割草机居多,而且发动机多为单缸汽油机。太阳能割草机虽已有生产,但因价格昂贵
13、,应用较少。2.2割草机割草的基本要求不论是哪一种类型的割草机对草坪修剪的基本要一样的：1割草平整、整齐,同一行程割草高度一致,两次作业行程衔接无接茬。2对地形的适应能力强,仿行能力强,地形变化但剪草高度一致。3割草机对草坪碾压轻、伤害少。4 草屑收集干净,被切割部分细碎性好5割草机故障少,质量好,节省燃料、效率高。6轻便灵活、易于操作、维修调试方便,零部件互换性和通用性好。2.3手推滚刀式割草机的结构特点1本次设计的人力手推式割草机主要由连接成框形的行走轮、割草机构、扶手架和支架组成,割草机构由滚刀和定刀构成,行走轮的轴上具有齿轮。滚刀的轴架于支架上,轴的两端分别装有与行走轮轴上齿轮相啮合的
14、小齿轮,定刀固定在支架上,滚刀的刃部与定刀的刃部相切。2人力手推滚刀式割草机的工作原理人在行走的时候,行走轮轴上齿轮带动啮合的小齿轮转动,然后带动滚刀进行转动,滚动与定刀相切运动,对草坪进行切割。不需要其他外力进行驱动。3本设计方案的特点是：1用人力作为动力,节省能源、无污染。.2传动部分结构简单,维护修理方便。3重量轻、体积小、操作方便、结构简单、保养方便、成本低廉。4割草动作不会撕扯草坪,对草坪有益。3割草机的总体方案设计人力手推式割草机的动力是来源于行走轮驱动,即靠人的推力来驱动。查阅人机工程手册,人步行速度约为35千米/时,即4864米/分,考虑到要推动割草机进行切割,选取人的步行速度
15、为60米/分,即1.0米/秒。查阅机械设计手册得到以下数据：成年男性身高：1825周岁 15541830毫米2635周岁 15451851毫米3660周岁 15531798毫米平均身高：1860周岁 15431814毫米成年女性身高：1825周岁 14571709毫米2635周岁 14491698毫米3660周岁 14451683毫米平均身高：1860周岁 14491697毫米成年男性臂长：1825周岁 279350毫米2635周岁 280349毫米3660周岁 278348毫米平均臂长：1860周岁 279349毫米成年女性臂长：1825周岁 253319毫米2635周岁 253320毫米3660周岁 251317毫米平均臂长：1860周岁 252319毫米立姿工作岗位工作高度：男性：95010501150毫米105012001300毫米女性：85095
