多功能安全高效割草园艺装备研究

潘盛化　谢君

摘 要：电动割草机是一种重要的园艺割草装备，提高我国电动割草机产业的技术创新能力对提高生产水平有重要的作用。该文简单介绍了多功能安全高效割草园艺装备项目的背景及内容，并重要阐述其关键技术与关键解决途径，评价其经济效益。

关键词：多功能安全高效割草园艺装备 Pro/Innovator软件 关键技术

中图分类号：S776 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（c）-0096-02

1 项目研究的背景和意义

随着社会的进步和经济的发展，人们对生存环境的要求也越来越高，城市环境的保护得到越来越多人的重视。我国的草坪建设也得到了迅速发展，如城市园林绿化、人民休闲公园绿化、足球场、网球场、棒球场等都需要大量的高质量草坪，江河堤坝、高速公路、铁路等交通水利设施的护坡以及屋顶花园、室内绿化也都需要优质草坪。专家预测，未来几年，国产园艺装备将在国内市场占据主体，并逐步打入国际市场。而电动割草机作为园艺装备的一种，其产业由小到大，迅速发展，现已成为一个产品门类比较齐全、创新能力不断增强、市场需求十分旺盛的朝阳产业。

近年来，电动割草机产业发展速度进一步加快，不但产量增加，而且产品出口的数量和科技含量也不断提升。我国电动割草机产业将进入高速发展阶段。但与此同时，也要看到我国电动割草机产业发展基础薄弱，与发达国家相比有很大差距，生产技术不成熟，设备质量欠佳，远不能满足日益扩大的国内市场需要。为加速提高我国电动割草机产业的技术创新能力、加强电动割草机研发的产、学、研结合，已经成为当务之急。

2 项目研究目标和内容

2.1 项目研究目标

（1）研究大功率产品的风叶设计，解决噪声与温升的矛盾；

（2）研究一种割草机安全手柄，使割草机的启动时更加安全可靠；

（3）研究一种刀片，使割草机的割草效率和集草效率提高，同时改进刀片机构使刀片与小石头的撞击力减小，降低乃至消除“飞甩”的现象，使割草机更加安全；

（4）研制一款具备割草、梳草以及松土三个功能一体的多功能割草机，从而使割草机更加的多功能化。

2.2 项目研发内容

（1）分析现有的割草机，找出存在的缺点，加以改进和创新；

（2）引进Pro/Innovator软件作为创新设计平台，利用发明原理查询进行割草机的优化改进；

（3）运用矛盾矩阵分析法和和物场分析法对方案进行进一步改进；

（4）将概念方案转换成为实际设计方案；

（5）设计开发一款具备割草、梳草以及松土三个功能一体的多功能割草机；

（6）对割草机的结构进行改进，使之能够更加安全、噪声小、集草效率和割草效率提高；

（7）对新研发出来的割草机进行试制和适用，从而检测有关数据是否合理化。

3 关键技术和解决关键技术途径

3.1 关键技术

（1）通过Pro/Innovator软件利用发明原理查询方法，找出现有割草机存在的问题。

（2）采用空气动力学知识，解决大功率产品的电机风叶的噪声问题；

（3）运用物场分析法，研究开发一种安全手柄，使割草机启动时更加安全；

（4）运用矛盾矩阵分析法，研究开发一种刀片，能够提高割草效率、集草效率以及不易出现“飞甩”现象；

（5）同时运用矛盾矩阵和物场分析两种技术进化法则，研究开发能够在割草、梳草以及松土三个功能之间相互转换的割草机。

3.2 技术路线

见图1。

3.3 解决途径

（1）降噪与温升的矛盾解决途径。

割草机中的电机由于风叶高速旋转而产生噪声，如果降低功率从而是风叶转速下降来降低噪声，就会使割草机的割草效率下降。如果改进风叶结构，又会造成电机散热慢，从而电机升温影响功率。采用空气动力学知识设计研发一种电机轴流风叶，这种改进是通过增添辅助叶片从而改善了进风区域的来流速度的均匀性，在保证风量与均匀叶片的风叶一致前提下降低风叶转速，从而达到降低风叶产生的噪声同时不会影响电机散热，温升也得到很好的控制。

（2）安全手柄的解决途径。

一般的割草机是在手柄处直接安装一个总开关，通过总开关直接启动割草机，很多时候误操作之后，割草机直接启动很容易对操作人员造成伤害。针对这样的问题，我们通过物场分析法，设计研发一种安全手柄，包括手柄和安装在杆件上与手柄对合相接的接头，其特征在于接头的下部可沿连接轴作一定角度转动地安装在杆件上，接头的上部沿杆件方向开有可供一连杆穿置的贯穿孔，使连杆的头部穿过接头的贯穿孔、限位于手柄的内孔中，连杆的尾部与控制触发开关的拉索或者拉杆相连。这样的手柄结构简单、布局合理、使用安全可靠，以较低成本满足了两个动作才能启动的安规要求。

（3）割草机刀片改进的解决途径。

由于一般的割草机刀片割草时与石头撞击，出现“飞甩”的现象，对周围的人造成很大的安全隐患。但是改变刀片结构，减小与石头的撞击力，又会导致割草效率和集草效率降低。针对这样的矛盾，我们通过矛盾矩阵分析法，设计研发一种滚刀式割草机构，这种割草机构，他主要包括两个部件：一是动刀部件。同时，将割草机刀片简化为这样的割草机构，可以方便的安装在不同的主机上，只要施加动力就可以实现割草功能，从而实现割草机的多功能化。

（4）割草、梳草以及松土三个功能转换的解决途径。

市场上一般的割草机只具备单一的功能，割草、梳草以及松土三个功能不能相互转换。很多时候要购买三台机子，不仅费用高而且占用空间多。针对这样的问题，我们通过矛盾矩阵和物场分析两种技术进化法则，进行优化改进，旨在设计研发出一款能够在割草、梳草以及松土三个功能之间方便转换的一款多功能割草机。将割草机构、梳草机构以及松土机构这三个机构进行改进，使他们能够使用在同一台机子上面，拆装方便，从而实现一机多用。

4 项目经济和社会效益

研制出多功能安全高效割草园艺装备并进行产业化示范应用。项目产业化之后预计新增产值1200万元，新增销售额1000万元，税利150万元。

安全和环保已经成为当今社会的主流，我们这款实用安全型多功能割草机从实际出发，兼顾环保和安全。同时随着国内越来越重视绿化面积，割草机必然会成为急缺的园林工具，研制的割草园艺装备将实现替代进口，参与国际竞争，为国内割草机行业做出引导作用，大大加快国内割草机行业的发展。

参考文献

[1] 吴恺民.电动园艺器具概述[J].电动工具，2002，（4）：1-3.

[2] 张铁民，闫国琦，温利利，等.我国电动力农业机械发展现状与趋势[J].农机化研究，2012，4（1）.

[3] 胡英杰，顾正.智能割草机安全规范的检测要求[J].电动工具，2012（5）：6-9.