探讨节能草坪修剪机的使用与改进

2023-01-02高姗王雷张淼

中国设备工程 2022年2期

高姗，王雷，张淼

（甘肃畜牧工程职业技术学院，甘肃武威 733006）

随着我国现代经济社会的快速发展与生产技术上的进步，人们对整个城市日常生活以及生态环境的综合保护技术质量节能提高的要求越来越高，尤其是对于我国整个城市的生态环境的更好综合保护，一些对于城市屋顶花园、城市绿化、庭院花园以及草坪的综合保护技术建设已经开始得到了快速的发展，进一步深入探讨环保保护节能应用技术和在草坪修剪机的各种相关技术使用与生产技术上的改进。

1 驱动系统

通过三维剪草图形造型设计图像处理软件等就可以精确模拟该人力剪草传动装置的三维剪草整体图形造型，利用1台小型人力电动车轮直接推动1台人力剪草机，即可实现使两个电动机的前轮沿一定距离超过地面一条轴线高度向前向后旋转滚动。左滚刀后轴前轮内部的驱动镶嵌齿轮具有内部的驱动齿轮，内部的驱动齿轮和轴传动系统通过三级自动齿轮增速器的齿轮和轴传动器的组合机构，将左侧滚刀后轴前轮的高速向前转动和驱动力全部传给连接位于右侧滚刀的滚轮前轴，从而直接可以带动滚刀前轴装在滚刀上的前轮高速向前进行旋转。

增速电动剪草刀械机构的驱动力根据传动比和转速及配比的基本原则确定：电动增速剪草机的连续运动行走力和运动旋转速度因人而异，现代机械设计控制方法与先进机械制造工艺技术尚需研究。因而一台滚刀的实际工作量和转速以1台小型剪草机与草坪行走时的工作距离或从大小上看不能进行准确衡量，即1台小型剪草机每小时只能行走1m，滚刀一般来说需要经过先旋转多少次或再翻转后它才能有效率地保证其在整个草坪上的每次修剪工作平整。

剪草机上的1个驱动轮外径为320mm，剪草机上的两个齿轮高速连续行走1m，驱动机上的齿轮高速转动。滚动两刀片在多次裁剪后的相邻两刀片之间多次滚动产生一个切点，草坪使用剪刀一般需要多次裁剪相邻切点的整个滚动行程及其时长平均间隔为10min，草坪使用剪刀一次滚动即可将其中的切点行程修剪得基本平整，在小于一米平方1m内的整个行程间隔时间范围内，需同时多次产生1130个不同草坪平板剪刀需要裁剪的切点。

2 剪草装置的设计及工程过程

剪切机的主要工作原理运动控制装置由剪切滚刀带动弧形状的剪切刀刃滚刀和电机运动专用电机底部的滚刃弧形刀刃所做的结合一起组成，螺旋状的剪切滚刀带动弧形刀刃剪切，将弧形刀刃与电机运动专用电机底部的滚刃结合进行相切，产生相互作用后即可运动。剪草时，底部和顶端刀刃的顶部剪切工作位置固定不动，刀刃底部剪切时的工作位置为直线型，滚刀的对角圆型螺旋旋转对角线和刀片整体结构及其整体造型设计滚刀形状为六个对角圆形圆型螺旋对角刀的圆形对角线和刀片剪切曲面，刀刃对角为一个圆形螺旋对角刀的圆形对角线，六片圆形螺旋对角刀片均匀地在角度上的分布同定在一个螺旋刀架上。

2.1 滚刀的设计

（1）滚刀螺旋角的确定。滚刀所用刀刃长度基本参数：直径150trim；滚刀所用刀刃刀柄长度350mm；一般使用滚刃的设备刀片数6。只为固定一个螺旋滚刀线段的固定量程，￡为一个固定螺旋滚刀两端刀口管的长度，d为固定螺旋滚刀两端刀口管的直径。从而我们不仅可以通过公式来求得：卢=12.650。考虑到电机剪草的运动连续性，实际的剪草螺旋角系数应该比该参数值大，取口=140。（2）滚刀前角和后角的选择。前后角度可以决定位于切削刃的整个切刀具有锋利粗糙度的程度和切削刀的刃口被外力加强后铜部的光滑程度。草坪修剪机使用前轮对于草坪剪革机的主要工作条件质量及它性能及其好坏也是有着至关重要的直接影响。前后两个滚刀间的夹角越大，切削刃越锋利，切削力越小，滚刀的最大脉冲切削力和最大磨损越小。剪刀和切削草皮的齿轮切削转动过程中由于剪刀滚动齿轮轴的速度滚动大而由于剪刀的滚动齿轮轴和转动速度会很大，使得它的切削力很小。

2.2 底刀的设计

剪草茬在剪切工作过程中，底刀固定，滚刀通过高速旋转与之前的底刀高速相切，形成一种剪刀式草茬机剪切的刀法，其工作原理底刀可以是用来准确地切断每根条铡草茬，底刀宜须一定的角度横向转角倾斜和垂直转角，即前后纵向转角。由于它的底刀很薄，取该角30°。

2.3 刀刃间隙的调整

刀刃转动间隙控制是通过手动调整底盘和刀架相对两端滚刀的移动位置值来实现的。调整时，左右滑动螺栓必须均匀地对齐进行。首先，通过自动拧紧拉松驱动底盘刀柄转刀的固定螺栓驱动控制螺栓，旋转底刀刀柄手轮，使其与底盘刀刃底刀手柄上的间隙大小进行自动调整后即可使固定螺栓自动停止旋转，进而自动控制使底盘刀柄底刃向底盘刀架前后旋转方向快速移动。根据不同使用方式剪草和滚刀的不同需要，用户可选择便于剪毛的平底剪草刀和固定剪草刀与滚刀的固定使用距离间隙。以手动刀刃滚刀的方式操作能用于双手的手或单手轻轻左右上下旋转拨动，两手与手动刀刃的两个切口在全刃内微微相互滑动摩擦，均匀快速进行切合，并能快速地在剪去0.1mm厚的一片白色硬质纸片时为最佳的剪刀角度，并可调整手动剪刀刀的位置。选好后，将同一个定位的接头螺栓轻松上下拧紧，即可以完成手工底刀和手动滚刀两个刀刃间的角度间隙自动调整。

2.4 剪草高度的调整

剪草高度控制驱动装置由整机剪草自动调节高度块、架、螺栓、螺母等各零件部分组成。调整底部的刀柄与固定刀刃间的固定距离和保留地面的固定草坪高度，即使已经可以通过手动进行调整整个固定草坪上所需要保留的固定草地高度。调节高度块上面两个分开后各有3个小的方型圆孔，最下面两个方形方型圆孔与两个活动后轮轴轻松拧紧即可联结，只要将上面2个同等直径为1mm的两个方形方型圆孔之一与两个后轮活动支架上3个同等长度和直径的两个方形方型圆孔之一轻松拧紧即可对齐，用一个活动调节螺栓将其轻松拧紧即可联结，就这样，我们可以轻松方便达到同时自动调整两个后轮支架剪草高度的主要调节目的。把两个固定螺母全部旋紧拧下，将两个手动螺栓全部拧紧取出，根据需要调整支架剪草高度块的实际需要，您可选择直接放在两个调节高度块上合适的两个固定圆孔之一与直接放在两个支架上面的两个圆孔之一互相配合，用两个手动螺栓固定，然后，将两个固定螺母上下相互拧紧，就这样，即可轻松方便完成对两个支架内部剪草高度的二次手动调整。

2.5 手推架长度的调节

通过无须改变活动连接器与手推架上下两部分活动螺栓的连接位置即可来自动实现连接手推机支架的横向伸缩，从而可以满足不同职业高度技术人群对安全操作该移动机器的不同高度需要。

2.6 剪草机工作过程环保节能

草坪上的修剪机底部还特别安装了一只带有4个电动动力旋转杆的轮子，可随意进行上下旋转移动。剪草时，手柄垂直向前滚动旋转向后推动一台台式剪草机，前边的2个电机驱动轮和前轮沿着一块草地的平面边缘垂直旋转向前滚动旋转向后滚动。齿轮滚刀是安装在齿轮轴从轴和前轮内部的齿轴传动滚刀镶钻齿轮滚刀和轴具有内部的齿轮传动镶钻齿轮，内部的传动齿轮滚刀传动轴是通过三级自动齿轮增速器的齿轮直接传动滚刀旋转轴的机构，将滚刀带动轴从前轮的高速横向转动的驱动力直接传给轴转动向前轮的高速旋转。螺旋状的一对螺旋滚形剪刀刃与除去杂草底部一对剪刀刃相连在切割的相互作用下就可以形成一对螺旋剪刀刃的工作原理，构成一对螺旋圆形状的剪刀，将由一对圆形滚刀刃的方向直接揽入而被截至的整株阔叶草茬全部进行剪断，剪断的整株阔叶草将沿一对圆形滚刀刃的方向进行旋转时的相反方向，被滚刀直接带入可以集中除去的草袋，或因为集中除草屑很短将其全部杂草留置在大片的草坪中，这即可使其成为除去杂草用的肥料。