行走可拆装活动柱架式双锯盘伐条机的研制初报

胡光荣 吴建梅 叶晶晶

(四川省农业科学院蚕业研究所， 四川 南充 637000)

栽桑养蚕在促进我国农民脱贫致富的攻坚战中发挥了重要作用，并且仍将是持续推动乡村振兴的重要产业之一。针对我国主要蚕区面临壮劳力缺失、生产效率低、产业效益不高的问题，提升蚕桑生产的机械化、自动化水平显得尤为必要[1]。蚕桑生产中的桑园栽培管理劳动强度大，仅是每年的桑树伐条就需要进行1～2次，若是饲料桑则需要伐条3～5次，而一些小规模经营农户仍旧是采用手工剪伐，不仅费力且效率低下[2]。为了有效提高桑园管理的机械化水平，我们在利用现有微耕机基础上，对已有的手扶式燃油伐条机[3]做改进，加装一个柱架式割伐装置，使其成为一种行走可拆装活动柱架式双锯盘伐条机。本文报道这种行走可拆装活动柱架式双锯盘伐条机的主要结构设计及工作原理。

1 基本结构设计

1.1 主机与固定机架结构

如图1所示，已有的主机自带有燃油发动机(1)、燃油发动机动力输出轮(2)、行走轮支架(3)、行走轮(4)，我们再在主机固定机架机座(5)上增设了一个固定机架上架(6)从而构成一个固定机架用于联接可拆装的活动机架。主机和固定机架上还有传动皮带轮(7)，再增设一个支撑前轮(8)。

1.2 可拆装活动柱架结构

从图2可见，传动轴上有传动轴皮带轮(12)，矩形框架上有传动轴(13)，传动轴由传动轴端部固定轴承(14)，传动轴定位轴承(15)固定在可拆装活动柱架上；传动轴的伞形齿轮(16)与由活动柱架上架(24)与活动柱架下架(26)构成一个矩形框架,传动轴伞形齿轮(30)和割伐刀机构全部安装在此活动架上，并且在需要进行割伐作业时能便捷安在主机上，而主机需要用于耕地、施肥、喷雾作业时又可将其卸下。

(1)燃油发动机，(2)燃油发动机动力输出轮，(3)行走轮支架，(4)行走轮，(5)固定机架机座，(6)固定机架上架，(7)传动皮带轮，(8)支撑前轮， (10)固定架接管，(11)三角皮带，(12)传动轴皮带轮，(13)传动轴，(14)传动轴端部固定轴承，(15)传动轴定位轴承轴，(16)传动轴伞形齿轮，(17)割切刀主轴轴承，(18)割切刀主轴轴承调位孔，(19)割切刀主轴，(20)割切刀主轴活动轴承，(21)割切刀压紧螺母，(22)切割刀盘，(23)活动柱架定位固紧孔，(24)活动柱架上架，(27)活动柱架与固定机架联结螺杆。

(12)传动轴皮带轮，(13)传动轴，(14)传动轴端部固定轴承，(15)传动轴定位轴承轴，(16)传动轴伞形齿轮，(17)割切刀主轴轴承，(18)割切刀主轴轴承调位孔，(19)割切刀主轴，(20)割切刀主轴活动轴承，(21)割切刀压紧螺母，(22)切割刀盘，(23)活动柱架定位固紧孔，(24)活动柱架上架，(25)活动柱架联接管，(26)活动机架下架，(28)割伐轴伞形齿轮，(29)割切刀主轴活动槽，(30)传动轴伞形齿轮，(31)割伐轴伞形齿轮，(32)割切刀主轴轴承，(33)割切刀主轴轴承调位孔，(34)割切刀主轴，(35)割切刀主轴活动轴承，(36)割切刀，(37)切割刀盘，(38)割切刀压紧螺母，(39)联结轴杆。

如图3所示，固定机架上有定位固紧孔(9)、固定架联接管(10)，图1中的可拆装活动柱架上有2个活动柱架定位固紧孔(23)，用联结螺杆(27)穿过固紧孔和活动柱架定位固紧孔，由此将活动柱架上架与主机联接固定在一起，拆卸时旋下螺帽，取出此联结螺杆(27)即可。

从图3可见固定架下方有固定架联接管(10)，活动架下方有2排活动柱架联接管(25)，用一根联结轴杆(39)从左侧活动柱架联接管穿入，并穿进固定架联接管，再从右侧活动柱架联接管穿出，这样活动柱架下端与主机联结固定在一起，拆卸时抽出联结轴杆(39)即可。

(6)固定机架上架，(9)固定机架定位固紧孔，(10)固定架接管，(25)活动柱架联接管，(39)联结轴杆。

1.3 行走装置结构

行走装置由燃油发动机(1)、燃油发动机动力输出轮(2)、行走轮支架(3)、行走轮(4)构成(图1)。

当主机上的燃油发动机(1)发动后，燃油发动机动力输出轮(2)转动，经三角皮带带动传动皮带轮(7)转动，带动行走轮支架(3)上的行走轮(4)低速旋转实现行走。支撑前轮(8)与行走轮三点着地，在行走中使整机与地面保持平行行走。

1.4 割切机构及双刀双行割锯动力结构

如图2所示，割切机构由割切刀主轴轴承(17)、(19)和左、右各一套割切刀主轴和切割刀盘构成：右侧由割切刀主轴(19)和割切刀压紧螺母(21)、切割刀盘(22)，割切刀主轴轴承(32)构成;左侧由割切刀主轴(34)、割切刀主轴活动轴承(35)和切割刀盘(37)构成，右侧割切刀主轴由割切刀主轴轴承和割切刀主轴活动轴承固定在可拆装活动柱架上(左侧割切刀主轴由割切刀主轴轴承和割切刀主轴活动轴承固定在可拆装活动柱架上)；右侧切割刀盘套在割切刀主轴的下端并由割切刀压紧螺母固定位置，割切刀主轴的上端固定有割伐轴伞形齿轮(31);左侧切割刀盘套在割切刀主轴的下端并由割切刀压紧螺母(38)固定位置，割切刀主轴的上端固定有割伐轴伞形齿轮。

双刀双行割锯动力结构的设计是：直接从动力皮带轮(2)分出一个皮带槽带动割伐传动轴(13)。割伐传动轴的主轴长80～180 cm，以中心计往右25 cm处套25 mm内径的轴承(15)，往左16 cm处套三角皮带轮(12)，往左25 cm处套25 mm内径的轴承(15)，即2个轴承间距离50 cm，其间套有三角皮带轮，2个轴承外端各有15 cm长，各加套1个伞型齿轮(30)，齿轮可调装此外端任一处对2个割切刀(36)的间距进行调节。

2 几个特殊结构与功能设计

2.1 可摆动割切机构与切刀导向摆动移位装置结构

田间任意两行桑树的枝条并非整齐排列，由此使得行间距宽窄不一，而锯刀又不能太大，为此需要让割切刀(36)能根据田间枝条偏左偏右都能割切到，故割刀要在导向枝条时能适度摆动。针对这一需求，用直径25 mm的钢管，按行走方式但又只用一个调心轴承(35)调节割刀可左右摆动，外端套在下端有一条形孔(40)内在稳定割伐轴的同时又控制调节范围，另端则套一个伞型齿轮与主轴上的伞型齿轮啮合，当主轴转动时切刀伞型齿轮也转动，使切刀转动实现伐条作业。

切刀轴上套轴承，轴承套外加V字型套向杆，使远离锯盘的枝条通过V字型套向杆而被锯盘割切。

2.2 割切刀架整体升降结构与升降方法

各地的桑树剪伐留桩高度不相同，有的留低干在离地10 cm以下割伐，有的留中干在30 cm左右割伐，有的留高干，离地60 cm以上割伐，并且夏伐和冬重修留干高度也不相同，因此需要割切刀架能整体升降。

固定机架上有4排定位固紧孔(9)，可拆装活动柱架上架有定位固紧孔(23)，孔间距5 cm，用联结螺杆(27)穿过固紧孔(9)和(23)，由此将活动柱架的上架与主机联结固定在一起。如果穿在固定机架上有定位固紧孔(9)最上面的孔，这时活动柱架最高，可进行高干桑伐条；需要降低则依次穿过中间孔，而穿过最下面的孔时，活动柱架离地最低，可用于割伐低干桑枝条。

活动柱架下方的联结采用的活动架联接管(25)设为4排，间距5 cm，用一根联结轴杆(39)，从左侧活动柱架联接管穿入，并穿进固定架联接管，再从右侧活动柱架联接管穿出，这样活动架下端与主机联结固定在一起。当联结杆(39)穿入最上边的活动柱架联接管再从右侧活动柱架最上边的联接管穿出，这时的活动机架最高，以用于高干桑伐条；需要降低则依次穿过中间联接管，而穿过最下面的联接管时，活动机架离地面最低，可用于割伐低干桑枝条。

2.3 三角皮带的张紧程度调节

皮带轮(7)是用来固定位置的，当机架升降时，机架上的皮带轮(12)随之升降到一定高度，这就改变了2个皮带轮的间隔距离，连接2个皮带轮的三角皮带长度需随之改变就要更换长度不同的三角皮带，不方便使用。为此从2个方面解决这个问题：一是活动柱架下方的联接管(25)的4排管不在竖直线上，而在一个斜面上，每隔一个高度活动柱架就外伸；二是上端的联结螺杆(27)位于固定架和活动柱架之间，加上2个螺帽即可以调节固定架和活动柱架之间的距离，从而使活动柱架升降时皮带轮与皮带轮之间的距离不变，这样无论升降都不需更换三角皮带，实现三角皮带张紧程度的自动调节。

3 样机的运行与试用效果

3.1 样机运行过程

主机上的燃油发动机(1)发动后，燃油发动机动力输出轮(2)转动，经三角皮带带动传动皮带轮(7)转动，带动行走轮支架(3)上的行走轮(4)低速旋转实现行走。支撑前轮(8)与行走轮三点着地，在行走中使整机与地面保持平行行走。

传动皮带轮(7)转动，通过三角皮带(11)带动传动轴皮带轮(12)转动，传动轴皮带轮(12)转动带动传动轴(13)旋转，传动轴(13)上的伞形齿轮(16)随之旋转；割伐轴伞形齿轮(28)由于与伞形齿轮(16)啮合而被带动旋转，右侧割切刀主轴(19)和切割刀盘(22)均随之旋转，从而实现割伐右侧枝条。

与此同时，传动轴(13)上的伞形齿轮(30)旋转；割伐轴伞形齿轮(31)由于与伞形齿轮(30)啮合而被带动旋转，左侧割切刀主轴(34)和切割刀盘(37)均随之旋转，从而实现割伐左侧枝条。

3.2 样机试用效果

样机(图4)在四川省南充市嘉陵区双桂茶桑园进行试用试验。以1 500 m/h速度行走，割伐宽行1.33 m、窄行0.67 m、株距0.50 m栽植模式桑园的桑树枝条，每小时可完成0.20～0.27 hm2桑园的伐条任务；割伐宽行2.00 m、窄行0.67 m、株距0.50 m栽植模式桑园的桑树枝条，每小时可完成0.30 hm2桑园的桑树枝条。测算该样机用于桑树伐条是人工伐条的5～8倍。

图4 活动柱架式双锯盘伐条机的样机

研制的行走可拆装活动柱架式双锯盘伐条机以微耕机为主体，增加枝条割伐带双锯盘的活动架，可同时割伐左、右两行桑树枝条并实现一机多用：微耕机配装耕刀、犁、铧时可除草耕地；换装水泵或压缩机时可抽水或喷雾；安装割伐配件可用于伐条。本机中具有惯性盘的割伐机割伐盘和圆盘式桑枝伐条机分别获得发明专利和实用新型专利授权(专利号ZL201510241092.7；ZL201120094762.4)。本机结构简单，使用安装、拆卸方便且安全可靠，适用于丘陵山区小土块桑园的桑树伐条。