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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
小型牧草收割機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系部名稱： 機(jī)電工程系
專業(yè)班級(jí)： 材料成型及控制工程 B03-65班
學(xué)生姓名： 施小艷
指導(dǎo)教師： 劉穎
職 稱： 講師
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○○七年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Construction Design of Mini-type Herbage Harvester
Candidate：Shi Xiaoyan
Specialty：Material Processing and Control Engineering
Class：B03-65
Supervisor：Lecturer Liu Ying
Heilongjiang Institute of Technology
2007-06·Harbin
SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
施小艷
系部
機(jī)電工程系
專業(yè)、班級(jí)
材料成型及控制工程B03-65班
指導(dǎo)教師姓名
劉穎
職稱
講師
從事
專業(yè)
機(jī)械工程
是否外聘
□是□否
題目名稱
小型牧草收割機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義
國(guó)外牧草機(jī)械已有100多年的歷史，經(jīng)歷了從使用畜力到拖拉機(jī)動(dòng)力配套、從單項(xiàng)作業(yè)機(jī)具到聯(lián)合作業(yè)機(jī)具等發(fā)展過程。20世紀(jì)60年代是歐美各國(guó)牧草發(fā)展的高峰期，完成了畜力機(jī)械、割、摟草機(jī)具，各種聯(lián)合作業(yè)機(jī)具及成型機(jī)具的研制并廣泛推廣。20世紀(jì)70年代以來，各公司致力于新產(chǎn)品的開發(fā)，改進(jìn)原有產(chǎn)品的性能，保持競(jìng)爭(zhēng)力。
我國(guó)牧草機(jī)械工業(yè)是農(nóng)業(yè)工業(yè)起步較晚，發(fā)展緩慢的行業(yè)之一。50～70年代中期，只生產(chǎn)一些仿蘇40～50年代畜力及機(jī)引的收獲機(jī)械。70年代后期至90年代末，開始仿制國(guó)外先進(jìn)的具有70～80年代水平的收割機(jī)械。但近幾年來牧草收獲機(jī)械發(fā)展迅速。
由于我國(guó)畜牧機(jī)械業(yè)起步比較晚，在生產(chǎn)工藝機(jī)械設(shè)計(jì)加工設(shè)備和自動(dòng)化控制水平等諸多方面與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距。主要原因是我國(guó)的牧草收割機(jī)的品種不齊全，生產(chǎn)技術(shù)不成熟，設(shè)備質(zhì)量欠佳，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益擴(kuò)大的國(guó)內(nèi)草產(chǎn)品生產(chǎn)加工設(shè)備市場(chǎng)的需求。提高國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)新結(jié)構(gòu)，無(wú)疑會(huì)給畜牧業(yè)發(fā)展起到革命性的作用。雖然市場(chǎng)上國(guó)外產(chǎn)品質(zhì)量較好，但價(jià)格太高，不太適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的消費(fèi)水平，所以開發(fā)性能良好、自動(dòng)化程度高、外形輕巧美觀，而且價(jià)格適中的國(guó)產(chǎn)收割機(jī)將是我國(guó)牧草收割設(shè)備的關(guān)鍵機(jī)械之一，對(duì)促進(jìn)飼草產(chǎn)業(yè)化會(huì)起到舉足輕重的作用。
目前，我國(guó)牧草的種植收獲主要依靠人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，作業(yè)成本高，有時(shí)得不到及時(shí)收獲，難以適應(yīng)規(guī)?；⑸唐坊笆袌?chǎng)發(fā)展的要求。小型牧草收割機(jī)因價(jià)格合理，作業(yè)效率高得到牧草專業(yè)戶的普遍歡迎。隨著牧草產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，給牧草機(jī)械化發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，小型牧草收割機(jī)市場(chǎng)需求空間很大，前景廣闊。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題
根據(jù)我省牧草種植的規(guī)模，在機(jī)型上應(yīng)以小型為主，以適合小型地塊的種植，在研究?jī)?nèi)容上主要解決勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低的問題，要做到適合當(dāng)前主要種植的黑麥草等柔性牧草的收割；并且牧草收割機(jī)的動(dòng)力要可靠，操作上要簡(jiǎn)捷便利，整機(jī)輕便，機(jī)架靈巧，價(jià)格低廉，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要緊湊，切割器要可靠耐用。
基本內(nèi)容包括：整體方案的確定、切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
在這次設(shè)計(jì)中主要解決的問題是選擇合適的切割器及相關(guān)的設(shè)計(jì)和計(jì)算；傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。
三、技術(shù)路線（研究方法）
1． 利用檢索方法進(jìn)行中外文獻(xiàn)資料的收集；
2． 利用機(jī)械原理進(jìn)行計(jì)算；
3． 在計(jì)算機(jī)上用AutoCAD軟件繪制圖紙；
四、進(jìn)度安排
2-3周 進(jìn)行實(shí)踐調(diào)查，初步確定設(shè)計(jì)方案。提交設(shè)計(jì)方案。討論并最后確定方案。
4-6周 初步進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)的功能，工作方式，操作形式等方面的設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行零部件的初步設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單的強(qiáng)度計(jì)算。繪制裝配草圖，并提交初步設(shè)計(jì)成果。
7 -11周 對(duì)提交的初步設(shè)計(jì)進(jìn)行研究、修改、完善。在初步設(shè)計(jì)的成果基礎(chǔ)上，進(jìn)行完整、細(xì)致的設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)、尺寸以及強(qiáng)度的詳細(xì)計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行裝配圖的繪制，零件圖的繪制。說明書的編寫。
12-14周 完成零件圖的繪制。計(jì)算機(jī)輸入設(shè)計(jì)說明書，并打印說明書初稿。
15-16周 最后修改設(shè)計(jì)說明書，打印正式的設(shè)計(jì)說明書及圖紙。整理所設(shè)計(jì)的各項(xiàng)材料，裝訂成冊(cè)，準(zhǔn)備答辯。
五、參考文獻(xiàn)
1、王定國(guó)等.機(jī)械原理和機(jī)械零件[M].高等教育出版社,1994.
2、陳秀寧等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].浙江大學(xué)出版社,2000.
3、農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)編.農(nóng)業(yè)機(jī)械手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1991.
4、楊麗敏.牧草生產(chǎn)機(jī)械化西部農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2000（4）.
5、杜健明.水草收獲機(jī)械切割輸送裝置的設(shè)計(jì)分析[J]農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化,1995（2）.
6、孫守田等.黑龍江省畜牧機(jī)械化現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢(shì)[J]黑龍江畜牧科技,1994（1）.
7、成大光.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.
六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
隨著農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正朝著多元化的方向發(fā)展。20多年來畜牧業(yè)發(fā)展較快，與之相應(yīng)的牧草種植面積也不斷擴(kuò)大。目前牧草種植均為中小型牧場(chǎng)，田塊大小不一，高低不平，大型牧草收割機(jī)械難以在這些地區(qū)作業(yè)。而中小型牧場(chǎng)資金有限，而且牧草在一個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)多次收割，急需適合中小型牧場(chǎng)的收獲機(jī)械。
根據(jù)收獲對(duì)象對(duì)收割機(jī)的各種約束條件和設(shè)計(jì)原則，本論文確定了小型牧草收割機(jī)的最佳總體方案和適宜的切割系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)速、切割速比、輸送速比等設(shè)計(jì)參數(shù)。該機(jī)主要由切割系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)三部分組成，自帶動(dòng)力（2.9kW水冷柴油機(jī)）采用立式割臺(tái)、橫向輸送。小型牧草收割機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，小巧靈活，轉(zhuǎn)移方便且操作簡(jiǎn)捷，整機(jī)通過性能好，適應(yīng)性強(qiáng)。
關(guān)鍵詞： 牧草；收割機(jī)；機(jī)械設(shè)計(jì)；強(qiáng)度計(jì)算；雙動(dòng)
ABSTRACT
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, correspondingly 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 of the middle and 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 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 machine 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-Propelled
II
文 獻(xiàn) 綜 述
題 目： 小型牧草收割機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 施小艷
專業(yè)班級(jí)： 材料成型及控制工程B03-65班
系部名稱： 機(jī)電系
指導(dǎo)教師： 劉穎
職 稱： 講師
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○○七年四月
9
小型牧草收割機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,養(yǎng)殖業(yè)比例的不斷增加,與之相應(yīng)的牧草種植不斷擴(kuò)大. ?僅黑龍江省現(xiàn)有自然牧草地33.70萬(wàn)公頃，另外還有可墾荒地56.23萬(wàn)公頃，其中37%可改良為牧草地。但我省的牧草收割多以人工為主,工作效率低,作業(yè)成本高,而且一年要割四至五茬,勞動(dòng)強(qiáng)度非常大,新興的牧草種植業(yè)急需經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型牧草收割機(jī)。
通過文獻(xiàn)資料對(duì)國(guó)內(nèi)外牧草機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展有一定的了解；同時(shí)介紹了目前國(guó)內(nèi)外常使用的牧草收割機(jī)及各自的特點(diǎn)及還需解決的問題和牧草收獲機(jī)械的發(fā)展前景；切割器是各種牧草收割機(jī)上最重要的工作部件，下面也簡(jiǎn)要介紹了幾種常用切割器的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： 牧草收割機(jī)；切割器；傳動(dòng)裝置
Design of Construction Mini-type Herbage Harvester
Abstract: As a result of the adjustment of the infrastructure of agriculture production ,the portion of livestock production in agriculture is ever increasing , and the corresponding farming area for herbage is constantly expanded. Only in Heilongjiang Province, it exists natural pastures 337,000 hectares,and also has reclaiming wasteland 562,300 hectares, 37% of which can be improved to the pastures. But our province’ herbage harvesting many by the man-power primarily , Herbage harvesting is generally performed manually 4 to 5 times each year ,having low productivity ,high cost and labor intensity. The newly emerging herbage industry is urgently demanding economical mini-type herbage harvester.
Through literature we have a certain understanding of the current situation and development on herbage machinery at home and abroad .Meanwhile it introduces several herbage harvester which often use at home and abroad with their characteristics and the problems that need to be solved, and also introduces devlopment prospects of herbage machinery .Herbage cutting is the most important part of kinds of herbage harvesters. The following is a brief summary of several cutting requirements’ characteristics.
Key words: herbage ; cutting requirement ; Transmission device
引言： 隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，全國(guó)養(yǎng)殖業(yè)的比例不斷增加，與之相應(yīng)的牧草種植面積不斷擴(kuò)大，僅黑龍江省的現(xiàn)有自然牧草地33.70萬(wàn)公頃，另外還有可墾荒地56.23萬(wàn)公頃，其中37%可改良為牧草地，作為后備牧草資源。這些草地多數(shù)呈條狀、塊狀分布，大面積的草地為數(shù)不多，草地草原差，適口性一般。而且牧草收割多以人工為主，工作效率低，作業(yè)成本高，而且一年要割四至五茬，勞動(dòng)強(qiáng)度大，新興的牧草種植業(yè)急需經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型牧草收割機(jī)。
目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的牧草收割機(jī)械，按切割器的形式主要分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式兩種,工作幅寬2-6米，工作效率5-18畝/小時(shí)，配套動(dòng)力為9-50KW，這些機(jī)具主要為大型牧場(chǎng)使用，成本較高，不適合中小型牧場(chǎng)使用。
一、 牧草收割機(jī)研究的背景
我國(guó)經(jīng)過20多年的改革開放，國(guó)民經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)、持續(xù)、快速發(fā)展的時(shí)期。隨著綜合國(guó)力逐步增強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐不斷加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正逐步得到優(yōu)化調(diào)整，畜牧業(yè)將成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中一項(xiàng)重要內(nèi)容，其在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中的比重越來越大。加之隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，草原建設(shè)、草原改良、退耕還草、生態(tài)恢復(fù)建設(shè)蓬勃興起，由此形成的牧草產(chǎn)業(yè)，將成為集生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益于一體的新型綜合性產(chǎn)業(yè)。但我國(guó)牧草機(jī)械化水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比有相當(dāng)大的差距。我國(guó)牧草機(jī)械產(chǎn)品品種不全，成套性差。
二、牧草收獲機(jī)械的現(xiàn)狀
（一）國(guó)外牧草機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外牧草收割機(jī)械，自十九世紀(jì)初葉出現(xiàn)畜力割草機(jī)和摟草機(jī)以來，已有一百多年的歷史了，經(jīng)歷了從使用畜力到拖拉機(jī)配套、從單項(xiàng)作業(yè)機(jī)具到聯(lián)合作業(yè)機(jī)具的發(fā)展過程。20世紀(jì)70年代以來，部分服役機(jī)具趨于飽和，產(chǎn)量和保有量保持穩(wěn)定或趨于下降，各公司致力于開發(fā)新產(chǎn)品，改進(jìn)原有產(chǎn)品的質(zhì)量，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。20世紀(jì)90年代，這些國(guó)家的割、摟、捆裝、運(yùn)等牧草收獲機(jī)械陸續(xù)進(jìn)入我國(guó)牧草種植基地，國(guó)外先進(jìn)的牧草收獲機(jī)械技術(shù)比較完善，機(jī)具品種多，性能可靠，但價(jià)格昂貴。
目前，歐美各國(guó)幾乎所有的農(nóng)機(jī)公司都生產(chǎn)牧草機(jī)械，產(chǎn)品品種齊全，系列完整，能滿足各種收獲；主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能指標(biāo)至今沒有多大變化；只是在操作舒適和計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面有所改進(jìn)。下圖顯示的是世界上最大的牧草機(jī)械制造商之一的紐荷蘭的兩種牧草收割機(jī)[14]。
圖1 紐荷蘭后置式牧草收割機(jī) 圖2 紐荷蘭前置式牧草收割機(jī)
（二）國(guó)內(nèi)牧草收割機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)畜牧機(jī)械工業(yè)是農(nóng)業(yè)工業(yè)中起步較晚，發(fā)展慢的行業(yè)之一。牧草收割機(jī)械是我國(guó)生產(chǎn)及使用最早的畜牧機(jī)械之一。盡管近年來牧草收割機(jī)械發(fā)展迅速，但機(jī)械化水平還是很低。尤其是在小型的牧場(chǎng)，主要還是手工收獲為主，刀具磨損非常厲害，農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。根據(jù)農(nóng)村種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和當(dāng)前經(jīng)濟(jì)體制的情況，在機(jī)型的研制上主要以中小型為主，在研究?jī)?nèi)容上主要解決勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。當(dāng)前應(yīng)首先研制一些機(jī)型小、質(zhì)量好、價(jià)格低的牧草收割機(jī)械，以適應(yīng)專業(yè)戶的需求。
（三）近年來我國(guó)自行研制的成果
我國(guó)在50年代生產(chǎn)了馬拉割草機(jī)和三刀割草機(jī)，1953年遼寧金縣農(nóng)具長(zhǎng)首先生產(chǎn)了1.4型的畜力割草機(jī)；1958年海拉爾牧業(yè)機(jī)械廠生產(chǎn)了9G-1．4型的畜力割草機(jī)，同時(shí)還生產(chǎn)9G-1．2型機(jī)引暴單刀割草機(jī)；1965年內(nèi)蒙古畜牧機(jī)械研究所進(jìn)行了后懸掛雙動(dòng)刀高速割草機(jī)和雙連桿畜力割草機(jī)的研究，雙動(dòng)刀高速割草機(jī)接近當(dāng)時(shí)國(guó)外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，以后約有十年的時(shí)間停止了研究工作；1976年以后內(nèi)蒙古、分別研制成單圓盤、雙圓盤和四圓盤旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)；1979年白城牧機(jī)廠試制成功 圖3 牧草收獲機(jī)
9S-4.0型自走式割草壓扁機(jī)；1985年農(nóng)科院農(nóng)機(jī)化所研制成功9GZX-2.4型六盤全齒式旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)；2002年上海向明公司自行研制出9GX（Y）-1.6型圓盤割草機(jī)。
三、牧草機(jī)械的發(fā)展前景
國(guó)內(nèi)外大量事實(shí)證明，對(duì)天然草場(chǎng)進(jìn)行改良，建立人工草場(chǎng)，實(shí)施退牧還草工程，實(shí)施圍欄禁牧封育，是提高草場(chǎng)生產(chǎn)能力，解決草畜矛盾，使畜牧業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定、高速、優(yōu)質(zhì)發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵措施。此外，退耕還草，保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境，都與草場(chǎng)改良和建立人工草場(chǎng)相關(guān)。據(jù)有關(guān)報(bào)道，僅內(nèi)蒙古自治區(qū)草原建設(shè)總規(guī)模每年要保持在3000 萬(wàn)畝。國(guó)家計(jì)劃到2010年治理“三化”草原5億畝，新增人工種草，改良草地7.5億畝。
據(jù)測(cè)算僅草原改良、建設(shè)，對(duì)不同生產(chǎn)能力的牧草種子加工成套設(shè)備近期需求量為150—200套/年。另外，如果全國(guó)每年以建設(shè)240萬(wàn)公頃人工草地計(jì)算，每公頃平均播草籽8公斤，則年需10000臺(tái)牧草播種機(jī)和草原松土補(bǔ)播機(jī)，80000臺(tái)草籽收獲機(jī)或草籽采集機(jī)。在每個(gè)割草季節(jié)按一臺(tái)割草機(jī)的生產(chǎn)能力為500公頃計(jì)算，則每年需新增割草機(jī)4800臺(tái)。相應(yīng)配套的摟草機(jī)2000臺(tái)。每臺(tái)捆草機(jī)每個(gè)作業(yè)季節(jié)平均捆草3000噸（300kg/捆×300捆/天×35天），平均每公頃產(chǎn)干草5.25噸，則需圓捆機(jī)4200臺(tái)。以上分析不包括天然草場(chǎng)和農(nóng)區(qū)對(duì)牧草機(jī)械的需求，如以每年5%的更新計(jì)算，則每年需新增1750臺(tái)割草機(jī)（現(xiàn)保有量約3.5萬(wàn)臺(tái)），如果未來天然草場(chǎng)割草機(jī)擁有量達(dá)到萬(wàn)畝1臺(tái)的水平，那將是33萬(wàn)臺(tái)的巨大市場(chǎng)（按可利用草場(chǎng)33億畝計(jì)），其他牧草機(jī)械如摟、捆、運(yùn)等也將出現(xiàn)相應(yīng)需求。
四、牧草收割機(jī)概述
（一）割草機(jī)的類型
國(guó)內(nèi)外牧草收獲機(jī)械按其切割部件的結(jié)構(gòu)分為往復(fù)式（如圖4）和圓盤式割草機(jī)（如圖5）[15]；按其行走動(dòng)力分為牽引式、半懸掛式、懸掛式、自走式割草機(jī)；按照割草幅寬可為窄幅和寬幅式割草機(jī)[11]。
1、往復(fù)式切割器割草機(jī)研究發(fā)展概況
往復(fù)式割草機(jī)具有最悠久的歷史。它適于收割天然牧草和種植牧草，具有割茬低而整齊，牧草損失少，便于調(diào)整使用等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展趨勢(shì)是提高生產(chǎn)效率，一是提高前進(jìn)速度，二是增加割幅。加大割幅將增加金屬消耗量，因此以提高前進(jìn)速度更為有利。但為保證切割質(zhì)量，必須同時(shí)提高切割器切割速度。由于切割速度提高，引起割刀往復(fù)慣性力大為增加，會(huì)造成機(jī)器震動(dòng)和機(jī)件損壞，切割高產(chǎn)或濕潤(rùn)牧草常產(chǎn)生堵刀現(xiàn)象。這種割草機(jī)雖有這些缺點(diǎn)，但目前仍作為一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型被國(guó)內(nèi)外廣泛使用和大量生產(chǎn)，并且在不斷完善和改進(jìn)。
2、回轉(zhuǎn)式割草機(jī)研究發(fā)展概況
近年來，西歐由于種植牧草面積大量增加，并使用大量含氮肥料使牧草高大，茂密而趨于倒伏。因此，回轉(zhuǎn)式割草機(jī)得到迅速發(fā)展，它屬無(wú)支承切割。切割器刀片安裝在刀盤上，并隨刀盤一起回轉(zhuǎn)進(jìn)行割草，其前進(jìn)速度高，有較高的生產(chǎn)率，不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，更換刀片簡(jiǎn)易，保養(yǎng)方便。但回轉(zhuǎn)式割草機(jī)功率消耗較大，為10～16馬力/米。（普通往復(fù)式割草機(jī)為1～2 馬力/米，雙動(dòng)刀割草機(jī)為4～8馬力/米）工作幅重割區(qū)大，割茬不齊，碎草多，且對(duì)地面的平坦程度要求較高。在牧草剛度小時(shí)易使割茬高度增加，因此較適于高產(chǎn)硬桿牧草，在西歐比較盛行。
圖 4自走式往復(fù)式收割機(jī) 圖5自走式旋轉(zhuǎn)式收割機(jī)
（二）牧草收割機(jī)械的各組成部分
牧草收割機(jī)械主要由切割裝置、傳動(dòng)裝置、輸送裝置、行走輪及結(jié)構(gòu)部件等組成。
1、切割器
切割器是收獲機(jī)械的重要部件之一，它的功用是將田間的作物切斷。目前，已廣泛使用和報(bào)道的切割器有：往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式、甩刀式、帶式等。下面來簡(jiǎn)要介紹幾種常見切割器的特點(diǎn)
（1）往復(fù)式切割器。往復(fù)式切割是目前國(guó)內(nèi)外稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)上應(yīng)用最廣的一種切割器，現(xiàn)基本標(biāo)準(zhǔn)化。其切割速度一般為1.5～2m/s，作業(yè)速度低，一般不超過9km/h。它由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割刀和固定不動(dòng)的支承部分組成。割刀由刀桿、動(dòng)刀片和刀桿頭等鉚合而成。刀桿頭與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，用以傳遞割刀的動(dòng)力。工作時(shí)，割刀作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其護(hù)刃器前尖將谷物分成小束引向割刀，割刀在運(yùn)動(dòng)中將禾桿推向定刀進(jìn)行切割。這種切割器平均切割速度較低，切割性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，廣泛用于谷物收割機(jī)上。它的缺點(diǎn)是往復(fù)慣性力大，割臺(tái)振動(dòng)和噪聲大，存在重割和漏割，割茬不整齊。
（2）回轉(zhuǎn)式切割器?；剞D(zhuǎn)式切割器主要用于收獲牧草、青飼料等粗莖稈作物， 少數(shù)谷物收獲機(jī)上也使用這種切割器?；剞D(zhuǎn)式切割器切割速度高，一般為25～50m/s,可適應(yīng) 10～25km/h 的高速作業(yè)，慣性力易平衡，震動(dòng)較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但回轉(zhuǎn)半徑小，不宜寬幅切割，割刀的壽命較短，維修費(fèi)用高。在牧草收割機(jī)上多采用雙盤或多組雙盤式，每個(gè)刀盤由刀盤架、刀片、錐形送草盤和撥草鼓等組成。孫永海、常振臣等[12]以試驗(yàn)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)為手段,對(duì)圓盤式切割器進(jìn)行了試驗(yàn)研究,探討了切割速度、切削角和刀齒高度3個(gè)因素對(duì)切割損失和切割阻力的影響,得到了切割速度、切削角和刀齒高度的最佳參數(shù)組合。楊家軍、劉鋒等[13]應(yīng)用結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原理和隨機(jī)激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，研究了切割器在隨即激勵(lì)下的響應(yīng),得到了切割器結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的結(jié)果。
（3）甩刀式切割器。甩刀式切割器多用于玉米青貯飼料收割機(jī)上。目前國(guó)內(nèi)外收割機(jī)上多采用甩刀式切割器。它由水平橫軸、刀盤體、刀片和護(hù)罩等組成。這種切割器轉(zhuǎn)速高，圓周速度達(dá)50—70m/s，但割幅較窄，一般為0.8—2m。在割幅較大的機(jī)器上，多采用多組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)外最大的割幅為6m。孟海波、于文星等設(shè)計(jì)了玉米莖稈甩刀式切拋器，該甩刀式切拋器由殼體、甩刀、刀軸及定刀等部分組成。甩刀的結(jié)構(gòu)及工作原理與常規(guī)的甩刀形式不同,采用了“直角直刃”組合式鏟形甩刀。
（4）回轉(zhuǎn)帶式切割器。這種切割器將薄鋼帶加工成角鋼狀，一邊為帶體，連接兩端構(gòu)成傳動(dòng)帶，一邊為刀體，刀體間有一定距離，刀體端開有刀齒，刀齒為梯形。在田間試驗(yàn)條件下，可實(shí)現(xiàn)高速作業(yè)、高速切割及無(wú)支承切割，切割速度可高于17m/s，作業(yè)速度可高于15km/h，無(wú)往復(fù)慣性力，割刀工作平穩(wěn), 割臺(tái)振動(dòng)小，工作平穩(wěn)，割茬整齊，無(wú)撕裂、漏割和堵刀現(xiàn)象，適于收割小麥、水稻等細(xì)莖稈作物和牧草。但這種切割器對(duì)鋼帶的材質(zhì)要求較高，加工難度較大，其壽命和可靠性還有待進(jìn)一步研究。
2、傳動(dòng)裝置
(1) 在楊天興[2]的齒形鏈?zhǔn)侥敛菔崭顧C(jī)的研究和設(shè)計(jì)中，他的傳動(dòng)系統(tǒng)是動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪輸出，經(jīng)過皮帶把動(dòng)力傳給減速箱前面的輸入皮帶輪，動(dòng)力輸入到減速箱內(nèi)第一級(jí)圓柱減速齒
圖6 齒形鏈?zhǔn)侥敛菔崭顧C(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖
1-一級(jí)減速圓柱小齒輪 2-一級(jí)減速圓柱大齒輪 3-二級(jí)減速圓柱小齒輪 4-二級(jí)減速圓柱小齒輪 5、8- 輸送主動(dòng)帶輪 6、7- 輸送帶 9-切割器
10-輸送從動(dòng)皮帶輪 11-傳動(dòng)軸 12-輸入皮帶輪13-張緊輪總成 14- 柴油機(jī)飛輪
輪對(duì) 1、2 和第二級(jí)圓錐減速齒輪對(duì) 3、4 后，經(jīng)過減速及改變傳動(dòng)方向后，直接輸入到傳動(dòng)軸， 帶動(dòng)鏈輪和輸送帶輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)工作。鏈輪驅(qū)動(dòng)鏈條上的動(dòng)刀片在壓刃器等零件的配合下進(jìn)行切割。
其特點(diǎn)是中心距大割幅不受限制，傳動(dòng)功率大、平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)整方便。同時(shí)傳動(dòng)路線簡(jiǎn)單，采用零件少，制造和安裝方便，成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)各機(jī)構(gòu)的功能要求。
(2) 在趙春花[5]的手扶式山地牧草收割機(jī)研制論文中，傳動(dòng)系統(tǒng)（如圖2）將其柴油機(jī)的動(dòng)力分別傳送給行走輪、切割器和輸送系統(tǒng)。切割器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為割刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有的三種傳動(dòng)系統(tǒng)方案即直接式、間接式和綜合式。綜合式傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力由柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶輪輸出后，分為兩路：一路經(jīng)三角皮帶輪5、8和一對(duì)錐齒輪 6,7 兩級(jí)減速，并改變傳動(dòng)方向后直接傳遞給曲柄主軸。曲柄主軸驅(qū)動(dòng)滑塊（軸承）帶動(dòng)刀桿及動(dòng)刀做往復(fù)切割運(yùn)動(dòng)，切割器曲柄主軸經(jīng)一對(duì)小鏈輪9、10 將驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸送系統(tǒng)。另一路經(jīng)三角皮帶輪1、圖7手扶式山地牧草收割機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖
1-動(dòng)力輸出行走皮帶輪 2-二級(jí)減速皮帶輪 3-二級(jí)減速小鏈輪 4- 二級(jí)減速大鏈輪5-動(dòng)力輸出切割系統(tǒng)皮帶輪 6-大錐齒輪7-小錐齒輪 8-輸入主軸大皮帶輪 9-輸送從動(dòng)鏈輪10-輸送主動(dòng)鏈輪
11-柴油機(jī)12-行走輪 13-大雙排鏈輪 14-小雙排鏈輪
2，鏈輪3、4 二級(jí)減速后，又經(jīng)牙嵌式離合器控制工作狀態(tài)再經(jīng)一對(duì)雙聯(lián)鏈輪13、14減速，最后傳遞到一對(duì)走輪行上，完成機(jī)具邊行走、邊切割，邊輸送鋪放一整套工作過程。
3、輸送裝置
牧草收割機(jī)的輸送鋪放系統(tǒng)直接影響著牧草鋪放質(zhì)量和牧草的收獲質(zhì)量。立式割臺(tái)輸送系統(tǒng)不僅應(yīng)及時(shí)將切割下的牧草輸送到一側(cè)，還應(yīng)鋪放均勻整齊，形成一定的形狀和厚度，利于干燥，利于后續(xù)的工作。其主要參數(shù)為：撥齒的高度和形狀參數(shù)、輸送帶尺寸、撥齒間距、輔助星輪參數(shù)和位置、輸送速度、割刀前伸量等。
4、行走輪
割草機(jī)行走輪的大小和能調(diào)節(jié)的高度取決于割荏和行走操縱的方便性及田間的平整度。割草機(jī)的割荏應(yīng)低于谷物收割機(jī)的割荏，北方地區(qū)的大型天然草場(chǎng)割荏為4～5cm,而一般的種植牧草為5～6cm，晚秋收獲牧草在6～7cm。因此，要求切割器貼近地面，且能交換的適應(yīng)地形起伏?！?
五、有待解決的問題
（一）當(dāng)前收獲機(jī)上使用的切割器以往復(fù)式最多，而且制造技術(shù)趨于完善，只是局部有所改進(jìn)，但其慣性力不平衡和振動(dòng)；
（二） 回轉(zhuǎn)式切割器的慣性力很小，可以高速作業(yè)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)寬幅作業(yè)；
（三）我國(guó)現(xiàn)有的割草機(jī)類型不適合收割各種草種，不適應(yīng)各種地面的要求；
（四）割草機(jī)的割茬高度較高，牧草損失較大；刀片耐磨度低，換刀次數(shù)頻繁；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，受力不均衡；
（五）新型切割器的發(fā)展方向主要是如何實(shí)現(xiàn)高速作業(yè)和減少落粒損失及減少損失。
結(jié)論：從上我們可以看出，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和西部大開發(fā)，我國(guó)的牧草種植面積也在不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的也增加了牧草機(jī)械的需求，但根據(jù)我省的具體情況，我省的草地多數(shù)呈條狀、塊狀分布，大面積的草地為數(shù)不多，不太適合用拖拉機(jī)帶動(dòng)它前進(jìn)，而采用手扶式的，既簡(jiǎn)單方便，又降低了成本。在切割器的選擇上，要結(jié)合收割對(duì)像的特點(diǎn)，主要是解決黑麥草的收割，多年生黑麥草是禾本科黑麥草屬的多年生草坪植物，該草致密、叢生，是生長(zhǎng)速度最快的牧草之一，剪割后再生性均較強(qiáng)，但不耐低剪，則要求切割速度要快，且要高速作業(yè)，而往復(fù)式的割速很低，一般平均割速為1．5m/s～2．0m/s，只能低速作業(yè)，且往復(fù)的慣性力很大，導(dǎo)致割臺(tái)振動(dòng)及噪音大，影響割臺(tái)的壽命?；剞D(zhuǎn)式切割器割刀切割速度高，一般為10m/s～20m/s，切割能力強(qiáng)，但傳動(dòng)復(fù)雜，造價(jià)高，不太適合中小型牧場(chǎng)。
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