小型电动割草机的设计

沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）

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

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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，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；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

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刀高速割草机接近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。由于严重缺乏适合农牧民的牧草收获机械，造成农牧民种草丰产不丰收，或丰产欠收。尽管我国牧草收获机械，在引进、消化的基础上也初步形成了散草、方捆、圆捆、压垛、二次加压打包作业工艺系统，但每种作业机械多数为单一机型，各作业工序间机具与动力配套性差，特别是我国农村实行草畜双承包到户生产责任制以后，地块变小，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，造成供需脱节。 目前，我国生产的牧草收获机械的主要企业有3家（海拉尔牧业机械总厂、宝昌牧业机械厂和新疆畜牧机械厂）。海拉尔牧业机械总厂是全国牧草收获机械的最大生产厂家。该厂生产的天然草场和低产人工草场的割、搂产品，技术上比较成熟，且市场占有率高、量大而面广，但它在种植高产牧草的收割方面竞争力较小。

目前甘肃酒泉地区农机推广站研制成功新式的二圆盘旋转牧草收割机，正式通过技术鉴定，准予批量生产，可收割各类高密度的人工种植和天然牧草。

在2002年上海向明公司也自行研制出了圆盘后挂式割草机，它是利用拖拉机输出的动力和行走装置进行收割牧草作业。 现在我们研究的方向是趋向方便和省时省力。

总体来讲我国牧草收获机械化水平还是很低，产品质量不稳定，品种单一，且草地单位面积拥有整套割、搂、装、运设备数量与美国相比差距悬殊。 1.2.3 国内外电动割草机械切割部件发展概况

切割部件是电动割草机械的最主要的部件，国内外电动割草机械按其切割部件的结构分为往复式和圆盘式割草机；按其行走动力分为牵引式、半悬挂式、悬挂式、自走式割草机;按照割草幅宽可为窄幅和宽幅式割草机。

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（1）往复式切割器割草机研究发展概况

往复式割草机具有最悠久的历史。它适于收割天然牧草和种植牧草，具有割茬低而整齐，牧草损失少，便于调整使用等优点，其发展过程是从畜力到机引；从牵引到悬挂。其发展趋势是提高生产效率，一是提高前进速度，二是增加割幅。加大割幅将增加金属消耗量，因此以提高前进速度更为有利。但为保证切割质量，必须同时提高切割器切割速度。由于切割速度提高，引起割刀往复惯性力大为增加，会造成机器震动和机件损坏，切割高产或湿润牧草常产生堵刀现象。这种割草机虽有这些缺点，但目前仍作为一种标准机型被国内外广泛使用和大量生产，并且在不断完善和改进。

（2）回转式割草机研究发展概况

近年来，西欧由于种植牧草面积大量增加，并使用大量含氮肥料使牧草高大，茂密而趋于倒伏。因此，回转式割草机得到迅速发展，它属无支承切割。切割器刀片安装在刀盘上，并随刀盘一起回转进行割草，其前进速度高，有较高的生产率，不产生堵塞现象，更换刀片简易，保养方便。但回转式割草机功率消耗较大，为 10～6 马力/米。（普通往复式割草机为 1～2 马力/米，双动刀割草机为 4～8 马力/米）工作幅重割区大，割茬不齐，碎草多，且对地面的平坦程度要求较高。在牧草刚度小时易使割茬高度增加，因此较适于高产硬杆牧草，在西欧比较盛行。

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