全自动草皮裁剪整理装置的研究与设计

张龙飞，郝传柱

（山东华宇工学院，山东德州 253034）

0 引言

随着我国现代化进程的不断加快，自动化创新技术逐步走向规模化、产业化发展道路。伴随着国家市政绿化工程的不断推进，全国各城市、街镇、农村开始实施绿化工程的整治工作。移栽草皮是绿化工程实施过程的重要组成部分，由于目前草皮售货厂商的销售方式多数以m2的计算方式进行切割，无法满足用户在移栽过程中对形状与尺寸的实际需求，为此设计一套全自动草皮裁剪整理装置。该装置可以对草皮售货厂商的产品进行二次加工，根据用户的实际情况切割出草皮移栽时所需的形状尺寸。

1 草皮切割装置使用情况

国内现有的草皮切割装置主要有草坪线切割机、草坪起草切块机和人造草皮切割机，前两者需人工推动，切割后需人工整理，耗时长、耗费人力较大；而后者外型较大，且目前只适用于人造草皮的切割与移植，不适于户外切割植物草皮。

国外市场中的自动化草皮切割装置占比极小且不适于复杂的工作环境，存在体积较大、费用较高、维修困难等弊端，难以推广与普及。而国内在草皮切割领域市场空白较多，全自动草皮裁剪整理装置拥有足够的发展空间与潜力。

2 草皮裁剪整理装置

2.1 草皮裁切割方式

目前草皮的切割方法有三种：第一种是通过草坪划线机进行切割，第二种是通过草坪起草切块机进行切割，第三种是通过人力手工进行切割。

第一种方法是将草皮放置在地面上，利用草坪划线机对草皮进行划线切割。由于草皮黏着在地面上，利用草坪划线机下面安置的刀片进行切割，地面上可能附着有石子等硬状物体，切割时存在很多的不确定因素，可能会发生崩刀或断刀等安全事故，属于高危操作，耗时长且无法满足个性化切割要求。

第二种方法是用草坪起草切块机对草皮进行切割，这种方法适合于草皮生产厂家售货时使用，是先将草皮从地下耕起然后切割成块状，这种方法也不能满足个性化切割的设计要求。

第三种方法是利用刀、斧子、剪子等简易工具，手工对草皮进行切割，这种方法可以根据客户的实际需要切割出满足设计要求的形状尺寸，符合个性化切割的设计要求，但这种方法效率低、人工成本高，不适合大批量草皮切割使用。

2.2 全自动草皮裁剪整理装置设计的必要性

全自动草皮裁剪整理装置设计新颖，操作方便，维护简单，一台全自动草皮裁剪机一天的工作量相当于20个工人一天的工作量。目前市场上的草皮切割机大多数以人工为主体，市面上尚未出现操作简单方便的智能装置来代替人工操作。由于人工操作进行草皮裁剪时，不仅需要大量的人力，还需耗费大量的时间和资金，并且人工操作过程中的安全性无法得到保障。为此，更安全、廉价、便捷的草皮裁剪整理装置的市场实用价值得以体现。

3 全自动草皮裁剪整理装置设计

3.1 设计意义

在日常施工中，草皮移栽需耗费大量人力，工期长、效果差、成活率低。为了解决上述问题，通过对草皮移栽的形状尺寸以及国内外市场发展现状进行分析，发现目前已有的草皮切割机存在操作效率低的问题，由此设计一款全自动草皮裁剪与整理装置，可以在短时间内高质量完成草皮的裁剪与整理，该装置包含传送装置、切割装置、改尺装置、报警装置和保护装置，可以大幅度减少施工时间，节省人力，减少草皮的损耗，使草皮裁剪与整理工作在短时间内高质量完成。

3.2 材料选择

由于草皮属于草本植物，根冠比较紧密结实，所以在刀具的选择上采用钢结构锋刃圆盘状刀具，由于整张草皮的重量较大，选定的材料必须要具备重量适宜、价格合理、足够硬度等特点，因此全自动草皮裁剪整理装置外壳采用铝合金型材骨架制成，保证在使用过程中结实耐用。草皮较重，如果人工搬运进切割机进料口费时费力，为此设计利用传送带传送至进料口的方式。

3.3 结构设计

如图1所示，全自动草皮裁剪整理装置主要分为传送、规划切割路线、切割、推出4个部分，首先将成批大块草皮送至切割机入口下面放置的传送带上，设置好切割宽度与切割形状，启动切割机进行工作，切割好以后的草皮被传送带运输到整理装置工作区域进行整理，整理好的草皮随着出口传送带传送出来。

图1 全自动草皮裁剪整理装置示意

该装置有以下3个优点：①体型较小，易于搬运，生产效率稿；②报警装置可以明确指出故障位置，方便维护与修理；③改尺装置包含各类常见草皮尺寸，并且可以自定义草皮修改尺寸，操作方便。

3.4 传动装置设计

本切割装置在切割机前端装配一个带有针状刺的锥型滚轮机构（图2），机器启动后实行连续滚动运行，抓取传送带上的草皮移送至切割机入口，该结构辅助传送带上的草皮输入进切割机。切割机上带控制台，提前设置好切割宽度与切割形状，切割完毕后送到整理装置进行整理，由出口将切割好的草皮传送出来。

图2 前置锥型滚轮

3.5 报警功能设计

传送装置将草皮送入机器后，装置根据已经设定好的尺寸对草皮进行裁剪，裁剪后的草皮经整理后被传送装置运出，且能做到不易卡草，不伤草皮。在传送和裁剪草皮时，通过保护装置可以减少对草根的折损，避免影响草皮的成活率。改尺装置便于操作，能够快速设定尺寸，其中包含常见的草皮尺寸，也可以自定义草皮尺寸。当草皮堵塞机器使其无法正常工作时，触动报警装置，并明确指出发生障碍的位置，方便维护与修理。机器体积适中，可搬运，无需大量准备工作，方便户外作业。

4 结语

随着我国城市绿化工程的大规模开展，草皮的需求量越来越多，绿化单位从草皮种植厂家购买的为规则型草皮，但是在草皮移栽过程中，种植位置多为无规则地块，这时就需要使用较为简陋的切割工具，人工切割成所需要形状再进行移栽，费时、费力、影响效率。设计全自动草皮裁剪整理装置是为了在短时间内高质量地完成草皮的裁剪和整理。在日常施工中，草皮移栽需耗费大量人力，工期长，效果差，影响成活率。为了解决上述问题，设计一款全自动草皮裁剪与整理装置，可以在短时间内高质量地完成草皮的裁剪与整理，填补市场空白。本装置还可以提高在高原高寒地区公路建设中草皮的移植效率，并加快高原地区生态恢复，使高原地区大面积绿化成为可能。